掃頻式頻譜儀、矢量信號(hào)分析儀、實(shí)時(shí)頻譜分析儀 在處理RF信號(hào)時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)比較

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    頻譜分析儀是射頻微波設(shè)計(jì)和測(cè)試工作中的常用儀器，它能夠幫助電子工程師完成頻譜觀測(cè)、功率測(cè)量以及復(fù)雜信號(hào)解調(diào)分析等工作。

    傳統(tǒng)上一般將頻譜儀分為三類：掃頻式頻譜儀，矢量信號(hào)分析儀和實(shí)時(shí)頻譜分析儀。實(shí)時(shí)頻譜分析儀是隨著現(xiàn)代FPGA技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新式頻譜分析儀，與傳統(tǒng)頻譜儀相比，它的最大特點(diǎn)在于在信號(hào)處理過(guò)程中能夠完全利用所采集的時(shí)域采樣點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的頻譜測(cè)量及觸發(fā)。由于實(shí)時(shí)頻譜儀具備無(wú)縫處理能力，使得它在頻譜監(jiān)測(cè)，研發(fā)診斷以及雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有著廣泛的應(yīng)用。

    今天簡(jiǎn)單分享一下在檢測(cè)和檢定RF信號(hào)時(shí)，為何不能使用掃頻分析儀（SA）和矢量信號(hào)分析儀（VSA），而必須選擇實(shí)時(shí)頻譜分析儀。

掃頻分析儀

    掃頻分析儀最初是使用純模擬器件構(gòu)建的，之后一直隨著其服務(wù)的應(yīng)用不斷發(fā)展。當(dāng)前一代掃頻分析儀包括各種數(shù)字單元，如 ADC、DSP 和微處理器。但基本掃描方法在很大程度上保持不變，最適合觀測(cè)受控的靜態(tài)信號(hào)。掃頻分析儀通過(guò)把關(guān)心的信號(hào)向下變頻，并掃描通過(guò)解析帶寬(RBW)濾波器的傳輸頻帶，來(lái)測(cè)量功率隨頻率變化。RBW 濾波器后面跟有一個(gè)檢測(cè)器，檢測(cè)器計(jì)算選擇的頻寬內(nèi)每個(gè)頻率點(diǎn)的幅度。

       盡管這種方法可以提供很高的動(dòng)態(tài)范圍，但是它要求輸入信號(hào)相對(duì)穩(wěn)定及不變，一次只能計(jì)算一個(gè)頻率點(diǎn)的幅度數(shù)據(jù)。如果信號(hào)迅速變化，那么在統(tǒng)計(jì)上可能會(huì)漏掉變化。掃頻分析儀結(jié)構(gòu)沒(méi)有提供一種可靠的方式，發(fā)現(xiàn)這類瞬態(tài)信號(hào)的存在，因此調(diào)試許多現(xiàn)代RF信號(hào)要求非常長(zhǎng)的時(shí)間和大量的工作。除漏掉瞬時(shí)信號(hào)外，現(xiàn)代通信和雷達(dá)中使用的脈沖信號(hào)的頻譜還可能會(huì)被錯(cuò)誤地表示。如果不進(jìn)行重復(fù)掃描，那么掃頻分析儀結(jié)構(gòu)不能表示脈沖占用的頻譜。

矢量信號(hào)分析儀

     分析傳送信號(hào)的數(shù)字調(diào)制要求進(jìn)行矢量測(cè)量，以同時(shí)提供幅度信息和相位信息。VSA 數(shù)字化儀器傳輸頻帶內(nèi)部的所有RF功率，把數(shù)字化的波形放到存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器中的波形同時(shí)包含幅度信息和相位信息，DSP可以使用這些信息進(jìn)行解調(diào)、測(cè)量或顯示處理。

     盡管 VSA 增加了在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)波形的功能，但其分析瞬態(tài)事件的能力有限。在典型的 VSA 自由運(yùn)行模式下，采集的信號(hào)必須存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，然后才能進(jìn)行處理。這種批處理的串行特點(diǎn)意味著儀器對(duì)采集之間發(fā)生的事件是看不見(jiàn)的。

實(shí)時(shí)頻譜分析儀

       實(shí)時(shí)分析信號(hào)意味著必須以足夠快的速度執(zhí)行分析操作，以準(zhǔn)確地處理關(guān)心的頻段中的所有信號(hào)成分。

    實(shí)時(shí)頻譜分析儀(RSA)旨在解決瞬時(shí)動(dòng)態(tài) RF信號(hào)有關(guān)的測(cè)量挑戰(zhàn)。RSA 使用實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理(DSP)執(zhí)行信號(hào)分析，DSP在存儲(chǔ)器存儲(chǔ)之前完成。實(shí)時(shí)處理允許用戶發(fā)現(xiàn)其它結(jié)構(gòu)看不到的事件，并觸發(fā)這些事件，可以選擇性把事件捕獲到存儲(chǔ)器中。然后可以使用批處理在多個(gè)域中全面分析存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)。另外還可以使用實(shí)時(shí)DSP 引擎，執(zhí)行信號(hào)調(diào)節(jié)、校準(zhǔn)和某些類型的分析。

       RSA的核心是實(shí)時(shí)處理模塊，實(shí)時(shí)引擎工作速度足夠快，可以處理每個(gè)樣點(diǎn)，而不會(huì)有空白。可以連續(xù)應(yīng)用幅度和相位校正，補(bǔ)償模擬IF和RF響應(yīng)。不僅可以全面校正存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，還可以執(zhí)行所有后續(xù)實(shí)時(shí)處理，在校正的數(shù)據(jù)上操作。

    實(shí)時(shí)引擎還支持RF分析需求的下述功能：

◆  實(shí)時(shí)校正，改善模擬信號(hào)路徑

◆  DPX® 實(shí)時(shí) RF 顯示，可以發(fā)現(xiàn)掃頻分析儀和VSA漏掉的事件

◆  信號(hào)發(fā)生的持續(xù)性確定的DPX Density測(cè)量和觸發(fā)

◆  高級(jí)時(shí)間判定觸發(fā)，如欠幅脈沖觸發(fā)，通用在高性能示波器中提供

◆  頻域觸發(fā)，支持頻率模板觸發(fā)(FMT)

◆  觸發(fā)用戶指定帶寬，支持濾波功率觸發(fā)

◆  實(shí)時(shí)解調(diào)，允許用戶“收聽(tīng)”繁忙頻段中的特定信號(hào)

◆  數(shù)字化數(shù)據(jù)的數(shù)字IQ流，允許不間斷地輸出信號(hào)，進(jìn)行外部存儲(chǔ)和處理