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      全新的時頻域信號分析技術使多域聯(lián)動測試成為可能

      2019-09-10 07:22:44泰克科技
      中國電子商情·基礎電子 2019年9期
      關鍵詞:多域示波器調頻

      泰克科技

      前兩篇文章主要介紹了Spectrum View的功能特點及相關理論知識,與示波器傳統(tǒng)的FFT測試頻譜方法相比,Spectrum View具有獨到的優(yōu)勢,那么性能優(yōu)異的Spectrum View主要用于哪些場景呢?這是本文將重點介紹的內容。文章將以泰克新一代示波器MSO64為實例來講解時頻域信號分析技術。

      時頻域同步分析

      混合信號調試過程中,往往需要同時觀測時域波形和信號頻譜,對于這樣的測試需求,示波器是非常理想的選擇。雖然測試動態(tài)不如頻譜儀,但示波器有著自己的優(yōu)勢:

      可以同時完成波形及頻譜分析,而且二者具有時間相關性;

      支持多個通道的時頻域同步分析,實現(xiàn)對電路的多點監(jiān)測;

      可以分析周期信號的頻譜,也可以分析非周期信號的頻譜;

      可以分析極低頻率(低至DC)信號的頻譜,這是頻譜儀所不能及的;

      支持豐富的信號探測方式,可以通過標準同軸接口連接,也可以通過配套的電壓、電流探頭靈活探測。

      作為一種全新的基于示波器的頻譜分析方法,Spectrum View完美實現(xiàn)了信號的時域和頻域并行處理。對于要求高頻率分辨率的應用場合,傳統(tǒng)的FFT方式需要增大水平時基才可以實現(xiàn),這不僅降低了測量速度,而且也無法觀測時域波形的細節(jié)。Spectrum View支持時頻域的獨立設置,即使在很小的水平時基設置下,依然可以獲得很高的頻率分辨率,不僅可以觀測波形細節(jié),同時具有較高的頻譜刷新率。

      圖2測試了一個100MHz的CW信號,捕獲了4個周期的時域波形。圖中分別使用SpectrumView和傳統(tǒng)的FFT(Math功能)測試該信號的頻譜,通過對比可以看出,由于時域捕獲時間較短,導致傳統(tǒng)FFT頻譜的分辨率非常低。相反,Spectrum View的頻譜測試結果非常好,不僅具有高分辨率,而且底噪也非常低,可以清晰地觀測信號本身及其諧波和雜散。與此同時,由于水平時基設置得較小,還可以觀測到時域波形的細節(jié)信息。

      鑒于Spectrum View的這些優(yōu)勢,結合示波器其它功能,還可以對射頻脈沖信號進行診斷測試,包括時域包絡參數(shù)及信號頻譜等。圖3測試了一路200MHz載波的線性調頻脈沖信號,脈沖周期5us,脈寬1us,帶寬50MHz,同時給出了時域波形、包絡及頻譜測試結果。測試過程中,還可以靈活調整Span和RB W以便觀測包絡譜或者線狀譜,從而對信號進行更加細致的分析。

      多通道頻譜分析

      示波器具有多個模擬通道,每個通道均可以激活Spectrum View功能,因此支持多通道頻譜測試。在復雜調試過程中,可以實現(xiàn)對多點的波形和頻譜監(jiān)測。類似于MSO64的多通道時域波形顯示方式,所激活的頻譜既可以“堆棧(Stacked)”顯示,也可以“重疊(Overlay)”顯示。圖4同時觀測了兩個通道的時域波形及頻譜,并且采用了重疊顯示,以便于頻譜之間的對比。

      Spectrum View支持移動Spectrum Time的位置,如圖4標記處所示,以觀測不同時刻的頻譜。每個通道Spectrum Time的位置默認是聯(lián)動的,這保證了各個通道測試頻譜的相關性。當取消聯(lián)動設置后,也可以獨立設置每個通道的Spectrum Time位置。

      所有通道的頻譜共用相同的Span、RBW、FFT Window,這一點與時域要求多通道間共用采樣率、水平時基及觸發(fā)類似。盡管如此,各個通道的中心頻率可以獨立設置,默認是聯(lián)動的,也可以根據(jù)需要設置為不同值。

      多域聯(lián)動測試

      如前文所述,Spectrum View支持滑動Spectrum Time的位置,對不同時段的信號作頻譜測試,這使得對信號進行多域聯(lián)動測試成為可能。

      下面分別測試了線性調頻脈沖(ChirpPulse)及跳頻序列信號(Hopping Signal),結合Spectrum ViewRFrequency Time Trend測試功能,實現(xiàn)了信號在時域、頻域和調制域的聯(lián)動測試。

      1.Chirp Pulse多域聯(lián)動分析

      線性調頻作為一種脈沖壓縮技術,具有非常高的時間分辨率,廣泛應用于雷達應用中。無論是線性調頻脈沖,還是調頻連續(xù)波,在產品研制階段都需要驗證信號的性能,需要對信號的時域參數(shù)、幅度參數(shù)及調制域參數(shù)進行測試。

      本例實測了一個chirp pulse,時域參數(shù)可以使用示波器進行測試,頻譜可以在SpectrumView中測試。Chirp pulse的調制域參數(shù)——調頻曲線,則可以使用Frequency Time Trend測試,而且由調頻曲線可以推導出chirp rate及l(fā)inearity.

      除此之外,F(xiàn)requency Time Trend支持引入低通濾彼器,可以濾除調頻曲線上疊加的寬帶噪聲,從而改善測試精度。調頻曲線數(shù)據(jù)也可以保存下來,以便于開發(fā)人員對發(fā)射機進行修正處理。

      2.Hopping Signal多域聯(lián)動分析

      對于跳頻信號,也可以對其完成多域聯(lián)動測試,如圖B所示Frequency Time Trend測試了跳頻狀態(tài)序列,可以觀測頻率跳變過程,使用Cursor標定頻率切換時間及頻率駐留時間等。

      Spectrum Time位于圖6紅色標記處,其位置是可以移動的,測試的頻譜就是當前位置對應的頻譜。拖動Spectrum Time的位置,可以分別對不同的頻點進行觀測,亦可以觀測頻率切換過程中的頻譜變化,如圖7所示。

      結論

      本文重點介紹了泰克示波器全新頻譜分析功能Spectrum View的應用,相較于專們的頻譜儀及示波器傳統(tǒng)FFT功能,Spectrum View均具有獨特的優(yōu)勢。該功能不僅可以完成普通的頻譜測試,還可以實現(xiàn)時域波形與頻譜的同步測試,而且支持多通道的聯(lián)動測試。SpectrumTime位置的可移動性,結合Frequency TimeTrend yj能,使得示波器具備了多域聯(lián)動分析功能,文中通過對線性調頻脈沖及跳頻序列信號進行測試,驗證了多域聯(lián)動分析的可行性。

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