在展覽示范展位上，一位工程師向我抱怨了PXI示波器的測(cè)量速度。為了進(jìn)行測(cè)量，他自己編程了數(shù)據(jù)采集和后期分析。測(cè)試花了他一分鐘才得到每個(gè)結(jié)果。我告訴他，他沒有必要做所有這些; 他需要做的只是在示波器上設(shè)置測(cè)量并直接獲取測(cè)量項(xiàng)目結(jié)果。這個(gè)過程應(yīng)該只需要幾微秒。板載ASIC有助于很大限度地減少數(shù)據(jù)傳輸量和加速分析！
就像示波器具有板載數(shù)字信號(hào)處理一樣，RF信號(hào)分析工具也具有板載處理功能，可加快測(cè)量速度。
射頻測(cè)量
對(duì)于RF信號(hào)分析，通常將RF信號(hào)頻移到中頻（IF），以便您可以使用高分辨率數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行高動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)采集。然后將其發(fā)送到PC進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。然而，這種分析的復(fù)雜性隨著今天的無線通信系統(tǒng)而增加，例如5G技術(shù)，802.11ax標(biāo)準(zhǔn)等。測(cè)量這些系統(tǒng)可以包括復(fù)雜調(diào)制方案（例如，正交頻分復(fù)用，OFDM），載波聚合或MIMO（多輸入多輸出）信號(hào)。
這些復(fù)雜性需要大量的信號(hào)處理，這反過來又會(huì)降低測(cè)量速度。這是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因?yàn)闇y(cè)量吞吐量在大多數(shù)應(yīng)用中至關(guān)重要，特別是在大批量生產(chǎn)測(cè)試中。
在大多數(shù)信號(hào)分析儀中，數(shù)字轉(zhuǎn)換器是不可或缺的組件，對(duì)于更寬帶寬分析，您需要一個(gè)高速數(shù)字化儀來捕獲信號(hào)。高速數(shù)字化儀的核心是功能強(qiáng)大的FPGA或ASIC，可實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)。這樣可以在數(shù)字級(jí)別執(zhí)行數(shù)據(jù)縮減和存儲(chǔ)，從而很大限度地減少數(shù)據(jù)傳輸量并加快分析速度。
數(shù)字化儀通?？捎玫年P(guān)鍵功能是實(shí)時(shí)數(shù)字下變頻（DDC），在頻域應(yīng)用中，DDC允許工程師使用更高的分辨率專注于信號(hào)的特定部分，并僅將感興趣的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破? PC。它直接用于ADC數(shù)據(jù)，提供頻率轉(zhuǎn)換和抽取，有時(shí)稱為“調(diào)諧”和“縮放”。圖1所示的框圖說明了DDC的這一基本概念。
圖1.數(shù)字下變頻器框圖
DDC如何工作
DDC的頻率轉(zhuǎn)換（調(diào)諧）級(jí)通過將來自ADC的數(shù)字化采樣流與數(shù)字化余弦（同相信道）和數(shù)字化正弦（正交信道）相乘來生成復(fù)數(shù)樣本。
然后可以對(duì)同相和正交信號(hào)進(jìn)行濾波以去除不需要的頻率分量。然后，您可以放大感興趣的信號(hào)并降低采樣率（抽取）。
板載處理器僅將您關(guān)心的數(shù)據(jù)（I / Q數(shù)據(jù)）發(fā)送到板載存儲(chǔ)器以供進(jìn)一步分析。Keysight的大多數(shù)數(shù)字轉(zhuǎn)換器和信號(hào)分析儀都采用了DDC來加速測(cè)量速度和解調(diào)加速。
此外，您可以并行執(zhí)行帶有I / Q數(shù)據(jù)的FFT進(jìn)行頻譜分析，一些信號(hào)分析儀可以進(jìn)行實(shí)時(shí)FFT處理（接近300,000次/秒）并使用全面的頻譜顯示（密度和頻譜），這樣您就不會(huì)在屏幕上丟失任何敏捷信號(hào)，如圖2所示。
2.4 GHz ISM頻段的實(shí)時(shí)頻譜分析圖2. 2.4 GHz ISM（工業(yè)，科學(xué)和醫(yī)療）頻段的實(shí)時(shí)頻譜分析
使用帶有DDC的高速數(shù)字化儀進(jìn)行RF測(cè)試可以顯著提高效率：
頻率轉(zhuǎn)換（調(diào)諧）降低了板載內(nèi)存和數(shù)據(jù)傳輸要求。得到的數(shù)據(jù)采用復(fù)雜的形式（I + jQ），可直接用于解調(diào)分析并加快測(cè)量速度。
數(shù)字濾波和抽取（縮放）可降低寬帶集成噪聲并提高整體SNR。
但是，DDC實(shí)施存在一些限制：
ADC的采樣率有限。直接數(shù)字化高頻載波是不可能的。常見的解決方法是使用模擬電路將載波帶到IF，以便數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以獲取信號(hào)。
ADC的動(dòng)態(tài)范圍也很有限。在無線通信系統(tǒng)中，您可能需要同時(shí)捕獲大信號(hào)和小信號(hào)。
新一代高速和高分辨率ADC技術(shù)可提供數(shù)十GHz的出色分辨率和動(dòng)態(tài)范圍，使您可以捕獲高分辨率寬帶波形，DDC可加快測(cè)量速度并提高處理增益，從而提高性能。
此外，可以進(jìn)一步處理I / Q數(shù)據(jù)以進(jìn)行高級(jí)實(shí)時(shí)信號(hào)分析，或者將I / Q數(shù)據(jù)發(fā)送到定制的FPGA以用于用戶定義的信號(hào)處理算法。這些為您提供更好的RF測(cè)量保真度，信號(hào)完整性和更高的測(cè)量吞吐量。
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