信号完整性分析：无线信号(二)频率测量

《信号完整性- 工程师的同伴》一书的第10章讨论了在现代无线环境中的无线信号测量和可能有些激进的信号分析的新技术。第二部分覆盖了频率测量。

频率测量一般由扫描频谱分析仪完成，通过在一定的分辨率带宽(RBW)下扫描出每个频点信号的幅度并保存，从而显示出幅度随整个频段变化的信息。扫描频谱分析仪要提供信号静态频谱分量的极佳的动态范围和高度的精确度，RBW是重要的考量。然而，扫描频谱分析仪的主要缺点是，它只在一个时间点测试信号的一个频点的幅度。

这是一个缺点，因为目前新的无线应用的RF信号都有复杂的时域特性。最新的RF信号，特别是开放使用的工业、科学和医学(ISM)频段，经常采用扩频通信技术，比如蓝牙和WiFi，那些信号是断续（intermittent）的或是突发（bursty）的。如此短持续时间的无线信号相比以往的无线信号，在频域内的改变更加引人注目。因此，鉴于传统的扫描频谱分析仪在数字调制分析和工作能力，采用该仪器来测试如今的无线信号显得太困难了。甚至是针对特定数字调制应用的矢量信号分析仪(VSA)，在分析一段时间内频率调制的特定信号也存在限制。

现今的频谱检测经常要涉及到在非固定的时间和无关联的噪声下探测基本事件。简单的说，包括瞬时的、可预知的和不可预知的频移，复杂的调制图，现在多种的RF和无线通信标准和应用。普通的例子是RFID和扩频通信，通信发生的时间都非常短或者说是突发信号。尽管普通的扫描频谱分析仪和向量分析仪有针对这些无线通信方式测量的选项，本章节我们瞄准采用实时频谱分析仪(RTSA)进行测量。我们讨论RTSA是因为今天的无限应用已经倾向于瞬时信号。SI工程师现在需要同时在时域和频域对他们感兴趣的信号进行触发和捕获。

SI工程师经常需要捕获一个连续的信号流，包括瞬时的和频率漂移，他们需要得到信号的频率、幅度和调制的变化。另外，所有这些工作往往需要在很长的时间内完成。比如说，一个SI工程师要采用一台扫描频谱分析仪探测一个现代RF系统的瞬时事件，他需要等待很长的时间。甚至那样他也会受到限制，或者他有可能错过了一个突发事件的测量。

对新的RF应用进行测试的思路是这些无线信号在时域的变化。这个特性，加上以往讨论的因素，迫切需要新的测试方案。因此，SI工程师和设计者越来越多的使用实时频谱分析仪，尽管RTSA并不是个新东西，它同VSA的概念也很类似，RTSA对SI工程的应用还是很关键。因此，今天的SI工程师需要考虑传统的频域信息和RTSA。另外，尽管现在的趋势是SI工程师已经开始认识到RTSA对于潜在时域和频域RF信号特性的重要性，我们这一章还是论述了关注RTSA的原因。

下一节：扫描频谱分析仪

Geoff Lawday博士是泰克公司在英国Buckinghamshire New University的教授，他在泰克实验室进行信号完整性设计和高性能总线系统的教学，并在欧洲负责泰克公司信号完整性的研讨会。

David Ireland是泰克公司在欧洲和亚洲的设计和制造市场经理，在测试测量领域有超过30年的工作经验，在领先的技术期刊上定期发表信号完整性的文章。

Greg Edlund是IBM全球工程解决方案部的高级工程师，曾参与十个高性能计算平台的开发和测试，他著有Timing Analysis and Simulation for Signal Integrity Engineers一书。