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 1. 簡單調(diào)制信號(hào)分析

簡單調(diào)制信號(hào)主要包括ASK，F(xiàn)SK，PSK 等簡單的數(shù)字調(diào)制信號(hào)，它們在汽車電子、醫(yī)療電子、安防、無線抄表領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。簡單數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的調(diào)測，重點(diǎn)在基帶電路，示波器將是主要的測試儀器，但根據(jù)測試規(guī)范，頻譜指標(biāo)也必須測試，調(diào)制特性也是需要考慮的因素。

圖 5-1-1

圖 5-1-2

MDO4000 集示波器、頻譜儀功能于一身，非常適于這類應(yīng)用。MDO4000 本身具有射頻信號(hào)對時(shí)間光跡的功能，可以顯示射頻信號(hào)的幅度/ 頻率/ 相位隨時(shí)間變化的規(guī)律，對ASK、FSK、PSK 信號(hào)，可以直觀地將波形顯示出來，利用示波器內(nèi)置的多種測試功能，可以測量上述信號(hào)的幅度、周期、占空比、上升/ 下降沿等參數(shù)。一機(jī)在手，解決全部問題！

圖 5-1-3

我們首先看一個(gè)ASK 調(diào)制信號(hào)的實(shí)例( 圖5-1-1)，該例子為汽車遙控鑰匙的頻譜與ASK 調(diào)制波形。在幅度隨時(shí)間變化的調(diào)制域波形中，我們可以清晰地看到導(dǎo)碼與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。在做ASK 信號(hào)分析時(shí)，MDO4000的跨域分析特性也優(yōu)勢，圖5-1-2 示意出ASK 信號(hào)的基帶、時(shí)鐘、射頻調(diào)制波形與頻譜之間的關(guān)系。圖5-1-3 和圖5-1-4 示意出遙控玩具車的控制信號(hào)，由于遙控玩具的射頻發(fā)射功率較低，對遙控信號(hào)的頻域和時(shí)域指標(biāo)要求不高，但ASK 的控制碼不能出錯(cuò)，否則將無法實(shí)現(xiàn)遙控。圖5-1-3 中第二個(gè)脈沖為窄脈沖，當(dāng)遙控桿向上扳時(shí)，第二個(gè)脈沖變?yōu)閳D5-1-4 的寬脈沖，MDO 在測試遙控信號(hào)頻譜的同時(shí)，驗(yàn)證了遙控碼的正確。

圖 5-1-4

接下來我們看幾個(gè)FSK 的實(shí)例，F(xiàn)SK 調(diào)制比ASK 的應(yīng)用更為廣泛，因?yàn)檫@種調(diào)制更不易受外界干擾的影響，因此在汽車胎壓監(jiān)測、安防、無線抄表及*等對抗干擾要求更高的場合得到廣泛應(yīng)用。

圖 5-1-5

圖5-1-5 為胎壓監(jiān)測實(shí)例，圖中下半部分為FSK 頻譜顯示，上半部分橙色曲線為射頻信號(hào)頻率隨時(shí)間變化的曲線，該曲線可以清晰地顯現(xiàn)FSK 的數(shù)字碼。為了充分發(fā)揮MDO 的跨域分析功能，在測試時(shí)將電壓（黃色曲線）和電流（綠色曲線）信號(hào)接入到示波器通道，可以發(fā)現(xiàn)，在射頻信號(hào)發(fā)出時(shí)，電壓信號(hào)的紋波陡然增大。

圖 5-1-6

圖5-1-6~ 圖5-1-8 為無線抄表測試實(shí)例，同樣在測試射頻信號(hào)的頻譜的同時(shí)，測試了FSK 碼流變化的情況。圖中黃色曲線仍然是電壓信號(hào)，藍(lán)色曲線為電流信號(hào)，電壓紋波在FSK 發(fā)射時(shí)依然陡增。除了電壓電流信號(hào)，我們還接入了SPI 總線控制信號(hào)，可以發(fā)現(xiàn)，該FSK 碼流是在SPI 總線的控制下發(fā)射與中斷的。在驗(yàn)證射頻指標(biāo)和FSK 碼流的同時(shí)，我們還能發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)潛在的問題。在圖5-1-7 中，頻譜分析時(shí)間框設(shè)定在FSK 發(fā)射的中間部分，頻譜底噪正常，但當(dāng)頻譜分析時(shí)間框設(shè)定在FSK 剛剛中斷發(fā)射時(shí)，從頻譜上可以看出底噪抬升了30dB。

圖 5-1-7

圖 5-1-8

2. RFID 標(biāo)準(zhǔn)符合性測試

RFID是一種低功耗的短程無線通信技術(shù)，全稱為“RadioFrequency Identification( 射頻識(shí)別)”。RFID 系統(tǒng)的組成一般至少包括兩個(gè)部分：電子標(biāo)簽 ( 英文名稱為Tag) 和讀寫器( 英文名稱為Reader/Writer 或Interrogator)。電子標(biāo)簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識(shí)別物體的表面。讀寫器可無接觸地讀取并識(shí)別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別物體的目的。進(jìn)一步通過

計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。RFID 使用的頻率從低頻到微波，各頻段有各自的應(yīng)用領(lǐng)域。表5-2-1 和表5-2-2 使用出RFID 的使用頻段及應(yīng)用領(lǐng)域。

表5-2-1

表5-2-2

標(biāo)準(zhǔn)化組織針對不同頻段的RFID 制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)如表5-2-3，可見，RFID 標(biāo)準(zhǔn)是很繁多的，RFID讀卡器、標(biāo)簽的設(shè)計(jì)及測試，都要以相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。RFID 標(biāo)簽的測試以物理性能測試及網(wǎng)絡(luò)性能測試為主，不在我們討論的范圍，而RFID 讀卡器的調(diào)測及標(biāo)準(zhǔn)符合性測試，則是我們討論的重點(diǎn)。

表5-2-3

RFID 讀卡器是高度集成的嵌入式射頻系統(tǒng)，MDO 的跨域分析功能，能夠更好地體現(xiàn)控制信號(hào)與射頻信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系，在RFID 讀卡器調(diào)測中非常有用。圖5-2-1為RFID 讀卡器調(diào)測實(shí)例，圖中下半部分為RFID 信號(hào)頻譜，上半部分中，黃色信號(hào)為讀時(shí)鐘，藍(lán)色信號(hào)為發(fā)射控制，低電平時(shí)讀卡器射頻發(fā)射，發(fā)射的數(shù)據(jù)也通過該信號(hào)疊加上去。上半部分中的橙色信號(hào)為射頻信號(hào)的幅度隨時(shí)間的變化曲線，通過該曲線，我們很可以輕松地看到讀卡器與標(biāo)簽信號(hào)間的握手過程，以及這些過程與相應(yīng)的控制信號(hào)之間的關(guān)系。

圖5-2-1

將圖2-2-1 中的射頻信號(hào)存儲(chǔ)為TIQ 格式的原始IQ數(shù)據(jù)后，就可以利用RSAVu 矢量信號(hào)分析軟件調(diào)用，然后對該RFID 信號(hào)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)符合性測試( 圖5-2-2)

圖5-2-2

所謂標(biāo)準(zhǔn)符合性測試，是按照表5-2-3 相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)對RFID 讀卡器或系統(tǒng)進(jìn)行符合性驗(yàn)證。由于RFID 信號(hào)是突發(fā)的微功率信號(hào)，傳統(tǒng)的頻譜儀或矢量信號(hào)分析儀都必須將信號(hào)采集下來后再進(jìn)行分析，MDO4000 +

RSAVu 是很好的解決方案。

圖5-2-3

圖5-2-3 示意出RFID 標(biāo)準(zhǔn)符合性測試的內(nèi)容，圖5-2-4 為相應(yīng)的RFID 信號(hào)的功率隨時(shí)間變化的波形圖。在這兩個(gè)圖中，分別標(biāo)有綠色、藍(lán)色和灰色的框，代表時(shí)域、調(diào)制域和頻域的測試項(xiàng)目，MDO4000 本身就包含示波器、頻譜儀和調(diào)制域分析的功能，非常適合進(jìn)行RFID 標(biāo)準(zhǔn)符合性測試。利用RSAVu 矢量信號(hào)分析軟件對MDO 采集的RFID 射頻信號(hào)進(jìn)行分析，可以測試圖3-2-3 中全部指標(biāo)，RSAVu 也支持全部RFID標(biāo)準(zhǔn)，并且支持用戶自定義的標(biāo)準(zhǔn)。

圖5-2-4

3. 商用通信信號(hào)分析

商用通信信號(hào)主要指現(xiàn)有通信體質(zhì)如GSM、CDMA、W-CDMA、WLAN 等，在這種情況下，MDO 僅采集射頻信號(hào)，但跨域分析特性將使MDO 可以分析射頻信號(hào)與基帶控制信號(hào)的關(guān)系。此外，對TDMA 信號(hào)，MDO 射頻幅度隨時(shí)間變化曲線不僅顯示出時(shí)隙功率，還可以方便地測試時(shí)隙開啟可關(guān)閉瞬間的頻譜。

圖5-3-1

圖5-3-1 為數(shù)字對講機(jī)某個(gè)時(shí)隙的頻譜，由于上半部分中的頻譜分析時(shí)間位于時(shí)隙的中間，下半部分中的頻譜測試的ACPR 指標(biāo)正常。但當(dāng)頻譜分析時(shí)間位于時(shí)隙的關(guān)閉階段時(shí)，ACPR 指標(biāo)嚴(yán)重劣化( 圖5-3-2)。

圖5-3-2

對一般的商用通信信號(hào)，可以用RSAVu 對MDO 采集的射頻信號(hào)進(jìn)行分析，這在圖3-1 中已經(jīng)示意，在此不再贅述。

圖5-3-3

由于MDO 具有大于1GHz 的采集帶寬，而SignalVu-PC 的分析帶寬沒有限制，因此利用MDO 進(jìn)行寬帶采集后，一個(gè)帶寬內(nèi)可能存在多個(gè)信號(hào)，SignalVu-PC可以設(shè)定分析中心頻率，對采集到的多個(gè)信號(hào)逐一分析。

圖5-3-4

圖5-3-4 將粉色光標(biāo)移動(dòng)到1.7GHz 處，設(shè)定QPSK參數(shù)后，得到CDMA 信號(hào)測試結(jié)果。MDO 一次采集，SignalVu 強(qiáng)大的分析功能可以分別進(jìn)行分析。

4. 超寬帶信號(hào)分析

超寬帶信號(hào)包括寬帶跳頻、寬帶雷達(dá)及其它超寬帶通信信號(hào)。MDO 射頻采集帶寬大于1GHz，采樣率為10GB/S，因此對500ps 的脈寬及每秒十億跳的跳頻都可以進(jìn)行分析。MDO 內(nèi)置的射頻信號(hào)幅度/ 頻率/ 相位隨時(shí)間的變化曲線可以輕松顯示出雷達(dá)信號(hào)的脈沖特性及脈內(nèi)頻率/ 相位特性。圖5-4-1 為MDO 實(shí)測的5 跳頻點(diǎn)的跳頻信號(hào)，每個(gè)跳頻點(diǎn)持續(xù)時(shí)間50ns，MDO 可以非常準(zhǔn)確地進(jìn)行測試。圖5-4-2 為MDO 實(shí)測10ns 脈寬、重復(fù)周期為100ns 的雷達(dá)信號(hào)，MDO不僅能夠準(zhǔn)確測試10ns 脈寬，還能解調(diào)脈內(nèi)頻率隨時(shí)間的變化。

圖5-4-1

圖5-4-2

無論進(jìn)行雷達(dá)信號(hào)測試還是跳頻信號(hào)測試，MDO 寬帶調(diào)制域分析與跨域分析配合，可以協(xié)同發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)潛在問題，并對射頻與基帶信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系進(jìn)行測試。圖5-4-3 為實(shí)測跳頻信號(hào)，因?yàn)榍度胧匠绦虻囊粋€(gè)BUG，控制跳頻的觸發(fā)脈沖多了一個(gè)，導(dǎo)致系統(tǒng)多了一個(gè)持續(xù)10ms 左右的一個(gè)跳頻狀態(tài)。這個(gè)例子已經(jīng)在《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》，在此不做贅述。

圖5-4-3

圖5-4-4 為利用MDO 實(shí)測雙線性調(diào)頻雷達(dá)信號(hào)，線性跳頻帶寬為100MHz，雷達(dá)信號(hào)載頻1GHz，因此射頻信號(hào)既接入到射頻通道，又接入到MDO 示波器通道1 中，由此可以對比看出射頻脈沖和調(diào)制域脈沖包絡(luò)的

對應(yīng)關(guān)系，利用示波器內(nèi)置的多種測試功能，可以測試調(diào)制域脈沖包絡(luò)參數(shù)及線性跳頻參數(shù)。

圖5-4-4

圖5-4-5 為MDO 實(shí)測脈內(nèi)相位編碼調(diào)制雷達(dá)信號(hào)，MDO 調(diào)制域中的相位波形直觀地顯示出相位編碼。圖5-4-6 為典型的雷達(dá)系統(tǒng)跨域分析，圖中顯示了30us脈寬，500MHz 帶寬的線性跳頻雷達(dá)系統(tǒng)的工作情況，橙色曲線為射頻信號(hào)他調(diào)制域脈沖包絡(luò)和線性跳頻特性，黃色脈沖為控制雷達(dá)發(fā)射的觸發(fā)信號(hào)，藍(lán)色方波為控制雷達(dá)接收的門信號(hào)，粉色脈沖為控制雷達(dá)接收的觸發(fā)信號(hào)，圖中左下角為利用示波器內(nèi)置的測試功能，測試各種信號(hào)參數(shù)及時(shí)序關(guān)系的結(jié)果。

圖5-4-5

圖5-4-6

當(dāng)然，本節(jié)中MDO 實(shí)測射頻信號(hào)，都可以轉(zhuǎn)存為TIQ文件用SignalVu-PC 打開，利用該軟件的分析功能進(jìn)行測試。圖5-4-7 為SignalVu 軟件分析MDO 采集的雷達(dá)信號(hào)實(shí)例，該軟件可以測試27 向雷達(dá)參數(shù)，本例中存在兩類雷達(dá)脈沖，一類線性調(diào)頻帶寬為500MHz，另一類為線性調(diào)頻帶寬250MHz。

圖5-4-7

總結(jié)

MDO 寬帶調(diào)制域分析與跨域分析配合使用，可以解決傳統(tǒng)手段不能解決的問題。MDO 與泰克RSAVu 或SignalVu 矢量信號(hào)分析軟件協(xié)同工作，可以滿足寬帶高性能矢量信號(hào)分析的要求。