MDO4000系列混合域分析儀應(yīng)用之二調(diào)制域分析 - 全文

　　高性能、寬帶、多功能調(diào)制域分析的應(yīng)用

　　一。 概述

　　泰克最新推出的MDO4000系列混合域分析儀（圖1-1），是一款具有創(chuàng)新意義的分析儀，自它誕生之日起，已經(jīng) 獲得國(guó)內(nèi)外十多個(gè)最佳創(chuàng)新獎(jiǎng)項(xiàng)（圖1-2）。MDO4000之 所以獲得巨大的成功，根源在于它推出了創(chuàng)新的概念－ 跨域分析，利用跨域分析，可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)手段無(wú)法發(fā)現(xiàn) 的嵌入式射頻系統(tǒng)以及數(shù)字射頻系統(tǒng)的疑難雜癥。

　　MDO4000 系列混合域分析儀究竟是什么？我們可以將 其基本功能總結(jié)如下：

　　- 四通道100MHz/300MHz/500MHz/1GHz 帶寬數(shù)字熒光示波器

　　- 3GHz/6GHz 頻譜分析儀

　　- 大于等于1GHz 帶寬的調(diào)制域分析儀

　　- 16 通道邏輯分析儀

　　- 多種總線協(xié)議分析儀

　　五合一系統(tǒng)，是MDO4000 系列混合域分析儀的特色之一，但MDO4000 絕不是以上羅列的五種測(cè)試工具的簡(jiǎn)單組合，這五種功能工作在同一時(shí)鐘、同一觸發(fā)機(jī)制下，使得MDO4000 具有創(chuàng)新的時(shí)域、頻域、調(diào)制域時(shí)間相關(guān)的跨域分析功能。為此，我們將MDO4000 系列混合域分析儀的特色可以總結(jié)如下：

　　- 時(shí)域、頻域、調(diào)制域時(shí)間相關(guān)的跨域分析

　　- 高性能寬帶調(diào)制域分析

　　- 緊湊的五合一測(cè)試系統(tǒng)

　　MDO4000 系列混合域分析儀的以上特色，針對(duì)不同的應(yīng)用可以解決不同的問(wèn)題，MDO4000 的最突出的特色— 跨域分析已經(jīng)在應(yīng)用文章為《MDO4000 系列混合域分析儀應(yīng)用之一 — 跨域分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)代數(shù)字射頻系統(tǒng)疑難雜癥的創(chuàng)新手段》中進(jìn)行了闡述， 本應(yīng)用文章為《MDO4000 系列混合域分析儀應(yīng)用之二 — 高性能寬帶調(diào)制域分析的應(yīng)用》，重點(diǎn)闡述MDO4000 的第二個(gè)特色，主要包括MDO4000在工業(yè)控制領(lǐng)域如汽車(chē)電子、無(wú)線抄表、醫(yī)療電子、安防中的應(yīng)用；MDO4000 在RFID中的應(yīng)用；MDO4000 在商用無(wú)線電通信系統(tǒng)如GSM、CDMA、3G、OFDM 中的應(yīng)用以及MDO4000 在超寬帶通信如寬帶跳頻、雷達(dá)中的應(yīng)用。盡管本應(yīng)用文章著重介紹MDO4000 在以上應(yīng)用中的調(diào)制域分析，但應(yīng)時(shí)刻牢記MDO4000 本質(zhì)的特色 — 跨域分析，即MDO4000在進(jìn)行調(diào)制域分析的同時(shí)可以進(jìn)行跨域分析，解決傳統(tǒng)手段難以發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。

　　二。 MDO4000 調(diào)制域分析簡(jiǎn)介

　　從信號(hào)分析的理論可知，任何信號(hào)都可以從時(shí)域與頻域兩方面進(jìn)行分析，連接時(shí)域與頻域的紐帶是傅里葉變換。有了時(shí)域與頻域分析，能否分析出某個(gè)信號(hào)的全部參數(shù)？并不盡然！因?yàn)槲覀兘裉煊龅降男盘?hào)，極少是簡(jiǎn)單的基帶信號(hào)，通常都是帶有一定調(diào)制的射頻信號(hào)。對(duì)簡(jiǎn)單的模擬調(diào)制信號(hào)如調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相以及相應(yīng)的 ASK、FSK等簡(jiǎn)單的數(shù)字調(diào)制信號(hào)，用示波器（圖2-1）或頻譜儀（圖2-2）就可以分析其與調(diào)制有關(guān)的參數(shù)。但當(dāng)今我們所遇到的射頻信號(hào)，往往是復(fù)雜的數(shù)字調(diào)制信號(hào)，如GSM、CDMA、3G、4G 信號(hào)，或頻率、幅度、相位在寬頻帶內(nèi)快速變化的信號(hào)，如跳頻信號(hào)、雷達(dá)信號(hào)、超寬帶通信信號(hào)等，還有許多近場(chǎng)通信（NFC）信號(hào)，如RFID、 ZigBee 等。對(duì)這些信號(hào)，僅從時(shí)域和頻域上進(jìn)行分析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須在調(diào)制域進(jìn)行分析，才能得到信號(hào)的全貌。

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　　簡(jiǎn)單信號(hào)的調(diào)制域分析可以通過(guò)射頻信號(hào)的幅度、頻率或相位隨時(shí)間變化的曲線進(jìn)行分析（圖2-3），而復(fù)雜的數(shù)字調(diào)制信號(hào)的調(diào)制域分析又稱(chēng)矢量信號(hào)分析，這種分析利用I、Q 星座圖，對(duì)復(fù)雜數(shù)字調(diào)制信號(hào)的調(diào)制域參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。矢量信號(hào)分析可以通過(guò)軟件完成，即矢量信號(hào)分析儀的界面都可以脫機(jī)運(yùn)行，因此用示波器或頻譜儀對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，然后用矢量信號(hào)分析軟件進(jìn)行分析，是一種低成本、行之有效的方法。

　　用示波器采集射頻信號(hào)的好處是帶寬寬，目前市面上的示波器的采樣率已經(jīng)達(dá)到100GHz，因此其采集帶寬理論上可以達(dá)到50GHz，如果不考慮價(jià)格因素，應(yīng)該是比較好的調(diào)制域?qū)拵Х治龇桨浮５檬静ㄆ鞑杉漕l信號(hào)，存在兩個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，一是示波器是針對(duì)時(shí)域測(cè)試設(shè)計(jì)的，它的前端未對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行任何諸如選頻之類(lèi)的處理，因此采集信號(hào)的信噪比較差。最主要的是示波器的動(dòng)態(tài)范圍較低，通常只有45dB 左右，根源在于示波器的AD轉(zhuǎn)換僅有8 位。

　　頻譜儀或矢量信號(hào)分析儀具有較高的射頻指標(biāo)，內(nèi)置矢量信號(hào)分析功能，但由于其高指標(biāo)射頻前端的限制，射頻信號(hào)的采集帶寬受限，目前最好的矢量信號(hào)分析儀的采集帶寬也低于200MHz，而現(xiàn)代超寬帶通信系統(tǒng)的帶寬往往大于500MHz，頻譜儀或矢量信號(hào)分析儀在這方面無(wú)法滿(mǎn)足測(cè)試需求。

　　泰克公司創(chuàng)新的MDO4000 混合域分析儀具有示波器和頻譜儀的硬件，特別是其頻譜儀的硬件，高速采集射頻信號(hào)后進(jìn)行FFT 頻譜分析，其射頻前端兼顧了頻譜儀或矢量信號(hào)分析儀的高指標(biāo)，又具備示波器的大帶寬，同時(shí)具有優(yōu)異的性?xún)r(jià)比，是矢量信號(hào)分析儀的最佳補(bǔ)充。MDO4000 的動(dòng)態(tài)范圍達(dá)60dB 以上，大大高于示波器，其采集帶寬大于1GHz，在某些條件下，可以達(dá)3GHz，射頻信號(hào)存儲(chǔ)深度達(dá)79毫秒，與泰克RSAVu或SignalVu矢量信號(hào)分析軟件配合，可以滿(mǎn)足6GHz以下多種矢量信號(hào)分析需求。

　　三。 泰克RSAVu 矢量信號(hào)分析軟件

　　泰克 RSAVu 矢量信號(hào)分析軟件可以在PC 上離線分析泰克MDO4000混合域分析儀及泰克實(shí)時(shí)頻譜分析儀（RTSA） 捕獲的數(shù)據(jù)，該軟件為用戶(hù)提供了泰克RSA3000 系列實(shí) 時(shí)頻譜分析儀完全相同的分析功能。 該軟件還支持遠(yuǎn)程接 口，可以在自動(dòng)測(cè)試環(huán)境中執(zhí)行數(shù)據(jù)分析。用戶(hù)可以以編 程方式加載MDO或RSA 數(shù)據(jù)文件，提取解調(diào)參數(shù)，最大限度地減少一致性測(cè)試和應(yīng)力測(cè)試所需的時(shí)間。

　　特別需要指出的是，泰克公司RSA3000實(shí)時(shí)頻譜分析儀是國(guó)內(nèi)全部RFID認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室必配的RFID 信號(hào)符合性測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試儀器，因此 RSAVu 矢量信號(hào)分析軟件可以滿(mǎn)足目前全部RFID 標(biāo)準(zhǔn)的符合性測(cè)試需求。由于泰克RSA3000實(shí)時(shí)頻譜分析儀已經(jīng)停產(chǎn)， MDO4000+RSAVu是RSA3000 的最佳替代產(chǎn)品。

　　四。 泰克SignalVu-PC 矢量信號(hào)分析軟件

　　泰克 SignalVu-PC 矢量信號(hào)分析軟件可以在PC上離線分析泰克MDO4000 混合域分析儀及泰克實(shí)時(shí)頻譜分析儀 （RTSA ）以及其它泰克示波器所捕獲的數(shù)據(jù)，該軟件為用戶(hù)提供了泰克RSA5000和RSA6000系列實(shí)時(shí)頻譜分析儀完全相同的分析功能。與RSAVu 相比，泰克 SignalVu- PC 矢量信號(hào)分析軟件界面更加友好，分析功能更為強(qiáng)大。

　　泰克 SignalVu-PC 矢量信號(hào)分析軟件，具有雷達(dá)信號(hào)自動(dòng)分析功能，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)置，把27 個(gè)雷達(dá)脈沖參數(shù)自動(dòng)測(cè)量出來(lái)，這些測(cè)試項(xiàng)目包含了雷達(dá)測(cè)量里面所有的通用測(cè)試項(xiàng)目，有頻域的，時(shí)域的，還有調(diào)制域的，同時(shí)里面還有許多是已往測(cè)量?jī)x器和測(cè)試手段無(wú)法進(jìn)行測(cè)量的項(xiàng)目，如脈沖到脈沖的相位，脈沖到脈沖的頻率，頻率偏差，頻率誤差，相位偏差，相位誤差等。尤其是相位信息的測(cè)量，因?yàn)橄辔恍畔⒃诶走_(dá)信號(hào)分析中的低位是非常重要的。

　　與RSAVu 相比，泰克SignalVu分析功能更為強(qiáng)大，設(shè)置參數(shù)更為靈活，因此其更面向研究領(lǐng)域。RSAVu 支持多種通信標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，選中相應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的參數(shù)設(shè)置就可以得到相應(yīng)的測(cè)試結(jié)果。