数字RF改变整个RF测试仪器格式

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 引言
在采用了一流的突破性的技术后,现在实时频谱分析仪似乎准备严峻挑战传统扫频分析仪和矢量信号分析仪。实时频谱分析仪从一开始就提供独特的实时功能,但同时只提供了传统频谱分析的基本单元,而现在最新实时频谱则同时融合了实时频谱分析仪与传统频谱分析仪的最佳特点,这是否会使整个局面改观呢?

  发展历史
五年前,大多数信号分析仪要么是扫频分析仪,拥有完美的动态范围,但用来分析复杂的信号,带宽过窄;要么是矢量信号分析仪,拥有较宽的带宽,但动态范围过小。当时,大多数工程师只需选择前一种产品或后一种产品。然而有一些用户既需要频谱测量,又需要调制分析。这时,泰克推出了RSA2200A和 RSA3300A实时频谱分析仪产品,这些分析仪是为满足这些特定市场需求提供的一系列产品中的一种。

  变化的需求
在过去五年中,RF行业发生了明显的技术转型,转向同时融合微处理器处理功能与传统无线电功能的结构,泰克称之为“数字RF”。数字RF分成两大类:第一类是数字信号处理(DSP)代替模拟信号处理,第二类是DSP用来改善RF元件的模拟性能。

  第一类数字RF很好的实例是无线LAN(IEEE 802.11),其能够适应信道条件变化。如果无线LAN连接很强、没有干扰,那么可以使用高阶调制技术(如64-QAM)提供更高的吞吐量。但是,如果信号劣化,那么发射机需要调整和转变到低阶调制,如16-QAM或QPSK。这种自适应调制由数字逻辑使用监测无线LAN链路两端获得的信息自动完成。当前设计的大多数无线电使用某类DSP,控制无线电的性能。除改变调制外,无线电还可以改变传输频率。在突发式信号中,无线电可以改变其传送短突发信号的定时。雷达系统使用日益复杂的DSP,调整发送的雷达信号,改善侦测来自日益秘密的标靶的反射的能力。这些DSP新技术改善了性能,使雷达信号侦测起来更加困难。

  现代功放器设计采用了第二种数字RF形式。大多数现代发射机都采用各种预失真技术,降低异道干扰,优化运营效率。其中一种技术是自适应数字预失真(DPD)。这种方法使用发射机输出样本,计算半导体放大器固有的非线性行为导致的误码。然后,DSP算法生成校正系数,用来预失真进入的信号。与没有预失真技术的信号相比,得到的信号会减少频谱失真及降低ALCR。

  数字RF的优势如此明显,因此RF行业正在很大程度上转向数字RF,以进行信号处理,改善模拟RF元件的性能,如功放器。数字RF技术不仅改变了RF产品的设计,还改变了测试要求和方法。

  数字RF改变整个RF测试仪器格式
数字RF较传统模拟RF有多个重大优势。数字元件的成本正日益低于模拟元件。数字电路对温度变化的灵敏性较低。可以使用软件改变数字RF系统,可以更灵活地调节元件性能。制造过程得到简化,可以更精确、更加可适应地进行调谐。

  这提高了对能够进行杰出的频谱、调制和瞬态信号测量的仪器需求。市场上大多数新的分析仪在仪器中同时内置了频谱分析功能和调制分析功能。但是,许多分析仪缺少检测和捕获数字RF信号中存在的快速瞬态事件的关键能力。如果不能可靠地捕获信号,然后进行分析,那么分析仪的带宽和动态范围等特点再好也没什么意义。这种挑战已经明显提高了对实时频谱分析仪的需求,其不仅仅提供杰出的频谱和调制分析,还提供强大的工具,可以发现感兴趣的信号,可靠地触发这些信号,把整个信号捕获到深存储器中。

  数字RF的成本和性能优势已经明显提高了许多RF频段中的拥挤程度。这种拥挤要么通过自适应技术管理 (在ISM频段中),要么通过强大的法规管理(允许通过多个规定RF频段传送频段非常宽、但功率非常低的信号)。设计人员和法规机构在管理这种拥挤方面都面临着明显的挑战。设备设计人员必须保证其在不拥挤的环境中及在高度拥挤的动态环境中都能正确运行。法规机构必须保证有牌照的频段持有者能够不受干扰地使用频段。

  高度拥挤的RF环境的一个实例是典型的RFID安装。尽管RFID分成多种类型,但基本系统是相同的。每个RFID标签都包含着RFID阅读器可以读取的唯一信息(如识别代码)。用来传送标签信息的调制方案相对简单:幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)或相移键控 (PSK)。但是,典型RFID实现中的RF环境可能会非常复杂。一个货物集装箱中可能装有许多RFID标签,可能每宗货物都有一个RFID标签。多个阅读器可能会在非常近的距离内一起使用。RF干扰可能会导致无法理解的阅读错误及不一致的标签阅读速率。由于这些信号具有瞬态特点及不确定的定时,因此如果没有实时频谱分析仪提供的“实时RF”表示显示功能,将很难调试问题。

  泰克实时频谱分析仪使用称为DPX的专利技术实现实时RF。 DPX每秒进行48 000多次频谱测量,提供带色温显示的画面,实时显示RF阅读器/标签环境中发生的情况。然后用户可以使用独一无二的频率模板触发技术,触发有问题的频谱事件,把整个标签-阅读器序列捕获到存储器中进行分析。泰克实时频谱分析仪拥有强大的分析工具,简化了这一任务,但其真正的优势在于可以发现问题,简化问题信号的捕获。

  实时频谱分析仪处于独一无二的地位,能够保证数字RF电路正确工作,同时保证RF设备不会给其他RF设备带来干扰。尽管工程师仍需要传统扫频分析仪,但这种需求正日益缩小。数字RF技术已经改变了频谱分析的市场格局。

  数字RF产生的突破性创新已经改变了RF测试和测量市场。要求使用实时频谱分析仪等产品,检测和捕获数字RF产生的快速瞬态事件。

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