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针对新兴RF标准进行实时频谱分析

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作者:Dean Miles#BSD# 时间:2005-09-09 来源:EDN电子设计技术 收藏
针对新兴RF标准进行实时频谱分析
用多种 RF 通信协议的无线 combo 设备正日益流行,如无线局域网 (WLAN) 、蓝牙和 3G 蜂窝标准,其在无线市场中增强了连接能力和性能。 Combo 设备给无线工程师带来了一系列极具挑战性的信号测量问题,不管是检验参考电路还是处理下一代调制格式。使用传统信号分析仪可能很难、甚至不可能诊断分组信号瞬变、异步分组碰撞和各种自我干扰模式。本文说明了实时频谱分析仪 (RTSA) 怎样提供独特可靠的解决方案,来解决这些信号测量难题。

WLAN combo 设备面临着一系列独特的问题,这似乎已经成为未来通信发展方向的核心内容。低成本高速度逻辑设备和错块检测和校正方案的出现,已经促使通信行业通过间歇性 RF 信号突发传输分组化信息。

与老式连续波通信系统不同,分组化通信系统 ( 如 WLAN) 采用异步数据传输 技术。分析 WLAN 信号要求能够捕获特定异步 RF 信号事件,并在捕获的记录中有效找到这些事件,以进行分析。


泰克 RSA3408A 实时频谱分析仪

早期数字调制开发人员希望获得某些工具,能够比当时的示波器或矢量分析仪更好地在调制域中分析矢量信号,这导致了星座分析仪的研制。在初期,星座分析仪只是专用示波器。最近,星座分析仪的功能已经与频谱分析仪相结合,以便于下变频 RF 信号,这使其变成今天的矢量信号分析仪 (VSA) 。

尽管许多矢量信号分析仪具有某种 WLAN 信号检定能力,但分组碰撞、间歇性信号和开机 / 关机瞬变等异步事件需要分析仪具有相应的触发能力,以捕获这些事件;同时具有真正的时间相关多域分析能力,以诊断这些事件。

这些挑战导致了实时频谱分析仪 (RTSA) 的研制,其是为迎接与动态 RF 信号有关的测量挑战专门设计的,如 WLAN 和蓝牙等系统中使用的突发分组传输。实时频谱分析的基本概念是能够捕获 RF 信号,把时间同步的数据无缝捕获到内存中,在多个域中分析这些数据。这使得可靠地检测和检定随时间变化的RF 信号特点成为可能。



矢量频谱分析仪结构



图 1. 实时频谱分析仪结构,显示了 DSP 功能差异。

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/8429.htm

图 1 是 RTSA ( 泰克 RSA3408A) 简化的方框图。 RF 前端可以从 DC 调谐到 8 GHz ,输入信号下变频到与 RTSA 最大实时带宽相关的固定中间频率。然后信号进行滤波,通过模数转换器进行数字转换,然后传送到 DSP 引擎, DSP 引擎管理着仪器的触发、内存和分析功能。尽管这一方框图和采集过程的许多要素与传统 VSA 结构类似,但 RTSA 是为提供实时触发、无缝信号捕获和时间相关多域分析专门优化的。此外,模数转换器的技术发展可以实现高动态范围、低噪声转换,允许 RTSA 进行传统频域测量,这些测量要等于或超过许多扫频分析仪的基本 RF 性能。

RTSA 的频率模板触发功能允许工程师查看在自由运行模式下不可能看到的难以捕捉的瞬时信号。实时触发技术可望可靠地检测和捕获间歇性 RF 信号,即使在存在强大得多的相邻信号时。

连续实时记录

许多矢量信号分析仪以对被调制信号拍“快照”的方式操作,与此不同, RTSA 在用来进行时域、频域和调制域测量的时域记录中没有空洞或空白。 RTSA 提供的真正的时间相关多域分析允许用户精确地把多个域中的诊断数据关联起来,迅速理解信号的特点。

例如, WLAN combo 设备在理想的信号条件下丢弃了 5% 的 WLAN 分组。工程师会发现很难确定这是由没有控制的分组碰撞引起的,还是由介质访问控制 (MAC) 设置中的逻辑问题引起的。

在传统矢量频谱分析仪中,使用 MAC 作为触发源不仅需要耗费大量时间进行连接,而且如果 MAC 是需要诊断的问题的一部分,这种方法本身就存在问题。在 VSA 捕获记录中捕获 100 个信号突发,找到五个突发有问题,是一种效率低下、耗时长的诊断方法。而使用 RTSA 频率模板触发将捕获这个问题进行分析,而没有复杂的外部触发或耗时的数据搜索。

干扰

Combo 设备的干扰模式数量要超过典型收发机。工程师不仅要处理带内和带外辐射规定,还必须处理 RF 辐射对并放的接收机、收发机和高速微处理器的影响。



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