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 幾十年前，當(dāng)頻譜分析儀剛剛面世的時候，需要進行頻域分析的RF 射頻信號在時間上都是相當(dāng)穩(wěn)定的，而且所采用的都是簡單的窄帶調(diào)制方法，如AM 調(diào)幅或FM 調(diào)頻等。然而，幾十年過后，當(dāng)前數(shù)字通信的趨勢，明顯是信號更多的是隨時間而變化的，多采用了是復(fù)雜的數(shù)字調(diào)制方法，并且采用了不少涉及突發(fā)的傳輸技術(shù)。這些調(diào)制方法還可能有非常寬的帶寬( 比方：透過采用擴頻或跳頻技術(shù)來降低EMI 的干擾或抗*力)。為了滿足現(xiàn)代測量的帶寬要求，MDO4000 混合域示波器保證提供1 GHz 以上的實時頻譜捕獲帶寬。因此，在1 GHz 及以下的跨度設(shè)置時，MDO4000 根本不必“掃描”畫面，頻譜從單次采集中就能生成，其時間跨度由RBW 設(shè)置來確定。傳統(tǒng)掃頻分析儀或窄帶FFT分析儀需要大量的時間( 掃描時間) 才能捕獲與跨度相關(guān)的頻率范圍。例如：在跨度設(shè)置為40 MHz，RBW 設(shè)置為30 kHz 時：- MDO4000 頻譜時間：74.3 us- 普通頻譜分析儀掃描時間：116.4 ms*5可以看到，MDO4000 混合域示波器能夠采集必要的數(shù)據(jù)，速度比頻譜分析儀快1000 倍！這大大改善了了解快速變化信號在特定時點上頻譜內(nèi)容的能力。傳統(tǒng)掃頻分析儀可以更快地進行掃描，但在掃描速度提高時，其幅度或相位精度會變差。相比之下，MDO4000 混合域示波器將在沒有失真的情況下，在zui短時間內(nèi)捕獲整個跨度的數(shù)據(jù)。直接提高RBW 設(shè)置會降低采集數(shù)據(jù)的時間跨度。我們將在下一節(jié)“時域和頻域相關(guān)”中討論這種關(guān)系。如果想進一步了解這些關(guān)系，請參閱“采集原始RF 時域數(shù)據(jù)記錄”部分。為了處理這些現(xiàn)代應(yīng)用中信號隨時間而變化的特性，MDO4000 混合域示波器提供了一個垮域的觸發(fā)采集系統(tǒng)，它全面集成了時域模擬、時域數(shù)字與頻域的觸發(fā)采集系統(tǒng)，用戶可以在相關(guān)頻域事件發(fā)生的時刻點上，捕獲所有當(dāng)前的時域模擬波形、時域數(shù)字與總線的定時、狀態(tài)與編碼，以及射頻通道的頻譜和射頻信號隨時間的變化。值得一提的是，若需要時，可以關(guān)閉頻域觸發(fā)，當(dāng)頻域數(shù)據(jù)是連續(xù)的，但是與時域中所發(fā)生的事件無關(guān)的時候，這種功能非常合用。

MDO4000：強大的功能組合

如前所述，MDO4000 混合域示波器提供了*的功能組合，本節(jié)將重點介紹這些功能。應(yīng)該注意的是，本節(jié)所介紹的功能是除了MSO4000 系列混合信號示波器提供的全套時域測量功能以外的，專屬于MDO4000 混合域示波器的*功能。

頻譜用戶界面

與任何基于示波器的其它頻譜分析工具不同，MDO4000 混合域示波器為進行頻譜測量提供了前面板旋鈕和優(yōu)化的菜單結(jié)構(gòu)：前面板按鈕可以直接進入下述菜單：

RF；用來打開頻域軌跡，控制頻譜圖畫面，定義檢測方法。

Freq / Span；用來定義頻譜畫面的中心頻率和跨度或開始頻率和終止頻率。

Ampl；用來設(shè)置頻譜畫面的參考電平、垂直標(biāo)度和位置以及垂直單位。

BW；用來設(shè)置分辨率帶寬和FFT 窗口類型。

Marker；用來打開峰值標(biāo)記和手動標(biāo)記，在相對標(biāo)記讀數(shù)和標(biāo)記讀數(shù)之間變化，把參考標(biāo)記移到中心，定義所謂峰值的垂直電平。

此外，可以使用數(shù)字鍵盤，簡便地輸入值。顯示畫面根據(jù)需要自動管理時域和頻域窗口。RF 時域數(shù)據(jù)顯示在時域窗口中，一同顯示的還有模擬或數(shù)字通道的其它時域數(shù)據(jù)。頻譜數(shù)據(jù)一直顯示在獨立的頻域窗口。

圖11. MDO4000 混合域示波器的前面板

這個截圖顯示了下述要素：

1. 時域曲線：“Normal”示波器曲線。在本例中，黃色曲線( 通道1) 是控制跳頻的信號( 作為觸發(fā)源使用)，藍色曲線( 通道2) 是系統(tǒng)時鐘。

2. RF 時域曲線：這是一條時域曲線，是從RF 輸入中導(dǎo)出，允許用戶觀察RF 輸入幅度、相位或頻率隨時間變化的情況。橙色曲線“f”顯示了頻率隨時間的變化，標(biāo)度為5.00 MHz/division。所有RF 時域曲線都是從為RF 射頻通道采集的時域IQ 數(shù)據(jù)中導(dǎo)出的。它們與其它模擬通道和數(shù)字通道相關(guān)，代表連續(xù)的時域數(shù)據(jù)流。如需進一步了解怎樣計算和顯示這些RF 時域曲線，請參閱“生成RF 時域數(shù)據(jù)”。

3. 頻譜曲線：普通頻譜分析儀曲線。與傳統(tǒng)頻譜分析儀曲線一樣，可以觀察不同的曲線類型：Max Hold、Average、Normal 和Min Hold。如需更多信息，請參閱“頻譜曲線”部分。

4. 頻譜時間指示符：指明頻譜采集發(fā)生的時點位置。這條曲線是從單次的采集中導(dǎo)出的，它代表了一連續(xù)的時域數(shù)據(jù)流，這時域數(shù)據(jù)流與其它時域模擬和時域數(shù)字通道所采集的時局，在時間上是相關(guān)的。

5. 峰值標(biāo)記：自動給出峰值的頻率和幅度讀數(shù)。如需更多信息，請參閱“標(biāo)記”部分。

6. 頻域設(shè)置：關(guān)鍵頻域參數(shù)讀數(shù)，包括Ref Level、中心頻率、跨度和RBW 設(shè)置。

7. 觸發(fā)設(shè)置：關(guān)鍵觸發(fā)參數(shù)讀數(shù)。如需更多信息，請參閱“觸發(fā)”部分。

圖12. MDO4000 混合域示波器的顯示要素。

頻譜曲線

頻域窗口支持四種頻譜曲線，包括：

Normal：每次新采集都會替換“Normal”曲線。

Average：“Average”曲線代表zui后N 條“Normal”曲線的平均值。數(shù)據(jù)是在多次采集上平均的。這是真實功率平均，發(fā)生在對數(shù)轉(zhuǎn)換之前。每個2 的冪數(shù)平均都會把顯示的噪聲降低3 dB。

Max Hold：多次采集累積的“Normal”曲線中的zui大數(shù)據(jù)值。

Min Hold：多次采集累積的“Normal”曲線中的zui小數(shù)據(jù)值。

每條曲線都可以獨立打開和關(guān)閉，也可以同時顯示全部四條曲線。圖13 顯示了測量CW 信號的四條曲線。標(biāo)記和測量可以參考任何曲線，因此可以使用RF 曲線手柄指明曲線參考源。在采集參數(shù)變化時，Max Hold、Min Hold 和Average曲線自動復(fù)位，消除了使用不同采集設(shè)置獲得的多條曲線合成時產(chǎn)生的畫面混淆問題。

圖13. 頻譜曲線

檢測器

檢測器在輸入信號分析和測量及曲線生成中發(fā)揮著重要作用。有四種基本檢測方法：+Peak、Average、Sample 和- Peak。與傳統(tǒng)頻譜分析儀不同，MDO 的頻譜曲線是基于所采集的RF 信號的時間樣本數(shù)據(jù)再進行FFT 計算而得出的。由于采集RF 射頻信號的采樣率為10 GSa/s，因此必需在計算FFT 之前，盡量減少或壓縮被采樣的數(shù)據(jù)量。這個壓縮過程取決于選擇的檢測器類型MDO4000 混合域示波器可以在任何地方執(zhí)行1,000 點到~ 2,000,000 點的FFT 計算，具體位置視乎采集的跨度和分辨率帶寬設(shè)置而定。檢測方法用來確定怎樣把1,000-2,000,000 點FFT 輸出壓縮到1,000 像素寬的畫面上。壓縮因數(shù)決定著每組數(shù)據(jù)壓縮中使用多少個數(shù)據(jù)樣點。壓縮工作方式如下：

+ Peak － 使用一個FFT 數(shù)據(jù)集合中幅度zui高的點

Sample － 使用每組中*個點。

Average － 平均一組中所有點。

- Peak － 使用一個FFT 數(shù)據(jù)集合中幅度zui低的點。

圖14. 創(chuàng)*線使用的檢測方法。

MDO4000 混合域示波器可以靈活地手動控制檢測方法，但應(yīng)該指出的是，每條曲線都有設(shè)定的默認值，具體視乎RF 射頻測量是打開還是關(guān)閉( 詳情請參閱“RF射頻測量”部分)。在RF 射頻測量關(guān)閉時，每條曲線默認的檢測器如下：

Normal: +Peak

Average: +Peak

Max Hold: +Peak

Min Hold: -Peak

在RF 射頻測量打開時，每條曲線默認的檢測器如下：

Normal: Average

Average: Average

Max Hold: Average

Min Hold: Average

在所有情況下，用戶在需要時都可以使用手動控制功能。

RF 時域曲線

除所有普通模擬通道和數(shù)字通道外，時域窗口還支持三種RF 時域曲線，這些曲線從RF 輸入的底層時域IQ數(shù)據(jù)中導(dǎo)出，可以分析RF 射頻輸入的關(guān)鍵參數(shù)，包括：

Amplitude 幅度；輸入信號在當(dāng)前頻率范圍( 由中心頻率和跨度設(shè)置所確定) 經(jīng)過帶通濾波后的瞬時幅度。

Frequency 頻率；輸入信號相對于中心頻率的瞬時頻率。

Phase 相位；輸入信號相對于中心頻率的瞬時相位。

每條曲線都可以獨立打開和關(guān)閉，可以同時顯示三條曲線。

圖15. 檢測方法的控制。

圖16. RF 時域曲線這個截圖( 帶有頻率振鈴的跳頻信號) 中顯示了下述幾種曲線：

1. 幅度隨時間變化的曲線：注意在信號在不同頻率之間跳動時，幅度基本不變。

2. 頻率隨時間變化的曲線：縱軸是相對于中心頻率的頻率。信號從低于中心頻率的頻率( 屏幕左邊邊緣上的信號) 跳到大體位于中心頻率的頻率，再跳到高于中心頻率的頻率，然后再跳回來( 屏幕右邊邊緣上的信號)。注意使用這條曲線，可以很容易看到信號在不同頻率之間跳動時出現(xiàn)嚴重的頻率振鈴。

3. 相位隨時間變化的曲線：縱軸是相位，以大約+/-180°包起。注意中間跳頻與中心頻率之間略微不匹配，因此在跳頻期間，相對于中心頻率的相位緩慢變化。為分析相位隨時間變化，在被測器件與MDO 之間采用鎖相參考。在余下的跳頻期間，頻率不匹配非常大，相位變化表現(xiàn)為實心邊帶。

所有這些曲線都是從RF 射頻通道所采集的時域IQ 數(shù)據(jù)中導(dǎo)出的，它與其它模擬通道和數(shù)字通道所采集的數(shù)據(jù)是時間相關(guān)的，也代表了這個RF 射頻信號在時域的連續(xù)數(shù)據(jù)流。如需進一步了解怎樣計算和顯示這些RF 時域曲線，請參閱“生成RF 時域數(shù)據(jù)”。

圖16. RF 時域曲線。