唯一混合域分析儀：完美實(shí)現(xiàn)跨域分析

　　MDO4000系列混合域分析儀（圖1），是一款具有創(chuàng)新意義的分析儀，至今已經(jīng)獲得國內(nèi)外十多個最佳創(chuàng)新獎項(xiàng)。原因?yàn)镸DO4000的“五機(jī)合一”特色，即：四通道500MHz/1GHz帶寬數(shù)字熒光示波器，16通道邏輯分析儀，多種總線協(xié)議分析儀，3GHz/6GHz頻譜分析儀，以及大于等于1GHz帶寬的調(diào)制域分析儀。這五種功能工作在同一時鐘、同一觸發(fā)機(jī)制下，使得MDO4000具有創(chuàng)新的時域、頻域和調(diào)制域時間相關(guān)的跨域分析功能。

　　圖1:MDO4000系列混合域分析儀。

　　跨域分析簡介

　　隨著嵌入式技術(shù)、軟件無線電技術(shù)及數(shù)字射頻技術(shù)的發(fā)展，在設(shè)計(jì)、開發(fā)和調(diào)試這些系統(tǒng)的射頻驅(qū)動電路時，僅僅從頻域或時域進(jìn)行測試，已經(jīng)無法滿足它們對高效率、高可靠性的需求。這需要一種測試工具，可以將射頻信號當(dāng)作示波器的一個通道看待，在時域上將基帶信號、控制信號、總線信號、頻譜及射頻信號的調(diào)制域特性有機(jī)地結(jié)合在一起。這就是時域、頻域、調(diào)制域時間相關(guān)的跨域分析。目前，泰克MDO4000系列混合域分析儀是僅有的可以進(jìn)行跨域分析的分析儀。

　　圖2（a）是典型的MDO4000系列混合域分析儀進(jìn)行時間相關(guān)的跨域分析示意圖。圖中上半部分為時域波形，下半部分為頻域頻譜。這張圖顯示了2.4GHz載波被基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行ASK調(diào)制的過程。圖中，黃色為基帶信號，藍(lán)色為位參考信號。位參考信號兩個寬脈沖間共有七個位間隔，用以分隔8個串行二進(jìn)制數(shù)，因此，黃色的基帶數(shù)據(jù)在位參考信號的分隔下呈現(xiàn)為數(shù)據(jù)0~7.那么哪里體現(xiàn)了時域、頻域的時間相關(guān)特性？在圖2（a）、2（b）上半部分中，紅色圓圈框住的橙色條表示頻譜在時間軸上的時刻，也就是說，圖2（a）、2（b）顯示的頻譜在時間軸上是上半部分橙色框時刻的頻譜。通過移動橙色框在時間軸上的位置，下半部分的頻譜就會有相應(yīng)變化。

　　另一方面，在圖2（a）中，上半部分時域顯示還有一條橙色波形，該波形幾乎與黃色基帶信號一模一樣，實(shí)際上該波形為2.4GHz載波信號的幅度隨時間的變化，即射頻信號的調(diào)制域波形。由此可見，利用時間相關(guān)的跨域分析，可以輕松測試基帶信號、控制信號、射頻頻譜及射頻信號的調(diào)制域特性之間的因果關(guān)系。

　　圖2:MDO4000系列跨域分析示意圖。

　　如何實(shí)現(xiàn)跨域分析

　　既然跨域分析指的是時域、頻域、調(diào)制域協(xié)同分析，那么能否將用于時域分析的示波器和頻域及調(diào)制域分析的頻譜儀或矢量信號分析儀組成測試系統(tǒng)進(jìn)行跨域分析？答案是否定的！因?yàn)槭静ㄆ骱皖l譜儀或矢量信號分析儀是不同的儀器，即使都用外部時鐘同步，但獨(dú)立的觸發(fā)機(jī)制使得它們難以獲得相同時基；即使忽略各儀器觸發(fā)的不確定性所帶來的時基誤差，各臺儀器分別顯示的結(jié)果也很難在時間軸上對應(yīng)起來。

　　或許有人會提出這樣一個疑問：既然示波器可以測試各通道不同信號的時序關(guān)系，如果犧牲一個示波器通道，將射頻信號接到該通道，然后利用示波器的FFT顯示該通道的頻譜，這樣不是就可以進(jìn)行跨域分析了嗎？答案同樣也是否定的。

　　圖3是示波器截圖，1通道黃色信號為控制脈沖，2通道藍(lán)色信號為數(shù)據(jù)，3通道粉絲信號為接入的射頻信號，紅色曲線為3通道射頻信號的FFT頻譜。該射頻信號在控制脈沖發(fā)出以前發(fā)射900MHz載波，在控制脈沖發(fā)出后發(fā)射2.4GHz載波。從這張截圖可以發(fā)現(xiàn)如下問題：該示波器帶寬為1GHz，因此3通道無法正確顯示控制脈沖以后的2.4GHz載波；紅色FFT頻譜為3通道全部樣點(diǎn)的FFT，沒有時間軸上的信息。鑒于以上兩點(diǎn)，紅色FFT頻譜僅顯示900MHz載波頻譜，無法顯示整個頻譜變化的過程，因此這種方法無法用于跨域分析。

　　圖3：示波器截圖。

　　作為對比，將上圖中3通道射頻信號接入頻譜儀，其顯示頻譜如圖4（a）所示。在該頻譜中，可以同時看到900MHz與2.4GHz信號。將圖4（a）的頻譜顯示改為最大保持模式，得到圖4（b）的頻譜。我們發(fā)現(xiàn)在2.5GHz處會時斷時續(xù)地出現(xiàn)一個信號。

　　圖4（a）、4（b）是頻譜儀可以得到的最大信息。我們無法從中看出該頻譜隨時間的變化，更無法得到射頻信號與控制脈沖之間的時序關(guān)系。MDO4000分析儀的出現(xiàn)很好地解決了時間和觸發(fā)的同步問題，使得頻域、時域、調(diào)制域波形得以在時間軸上同步顯示，為嵌入式、數(shù)字射頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研發(fā)、調(diào)試提供了創(chuàng)新的手段。

　　圖4：頻譜儀可得到的最大信息。

　　下面通過圖5（a）~（c）來示意MDO4000分析儀的跨域分析能力。MDO4000的1通道接入控制脈沖信號（黃色），其它通道信號將在下文做進(jìn)一步說明。在每張截圖旁邊，分別標(biāo)注了紅色箭頭，指向當(dāng)前的頻譜時刻和頻譜顯示的相應(yīng)載波。圖5（a）中，頻譜時刻位于控制脈沖左側(cè)，此時射頻信號頻率為900MHz;圖5（b）中，頻譜時刻位于控制脈沖時刻，此時沒有射頻信號；圖5（c）中，頻譜時刻位于控制脈沖右側(cè)較遠(yuǎn)處，此時射頻信號頻率為2.4GHz.

　　圖5:MDO4000分析儀跨域分析能力。

　　通過這一實(shí)例，可以輕松地看到射頻信號的頻譜與控制脈沖之間的關(guān)系，充分體現(xiàn)了跨域分析的特點(diǎn)與優(yōu)勢。