數(shù)字RF改變RF測試儀器格局
2011-03-07
數(shù)字RF技術(shù)已經(jīng)改變了頻譜分析的市場格局。數(shù)字RF產(chǎn)生的突破性創(chuàng)新已經(jīng)改變了RF測試和測量市場。要求使用實時頻譜分析儀等產(chǎn)品，檢測和捕獲數(shù)字RF產(chǎn)生的快速瞬態(tài)事件。
在采用了一流的突破性的技術(shù)后，現(xiàn)在實時頻譜分析儀似乎準備嚴峻挑戰(zhàn)傳統(tǒng)掃頻分析儀和矢量信號分析儀。實時頻譜分析儀從一開始就提供獨特的實時功能，但同時只提供了傳統(tǒng)頻譜分析的基本單元，而現(xiàn)在最新實時頻譜則同時融合了實時頻譜分析儀與傳統(tǒng)頻譜分析儀的最佳特點，這是否會使整個局面改觀呢？
發(fā)展歷史
五年前，大多數(shù)信號分析儀要么是掃頻分析儀，擁有完美的動態(tài)范圍，但用來分析復雜的信號，帶寬過窄；要么是矢量信號分析儀，擁有較寬的帶寬，但動態(tài)范圍過小。當時，大多數(shù)工程師只需選擇前一種產(chǎn)品或后一種產(chǎn)品。然而有一些用戶既需要頻譜測量，又需要調(diào)制分析。這時，泰克推出了RSA2200A和RSA3300A實時頻譜分析儀產(chǎn)品，這些分析儀是為滿足這些特定市場需求提供的一系列產(chǎn)品中的一種。
變化的需求
在過去五年中，RF行業(yè)發(fā)生了明顯的技術(shù)轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)向同時融合微處理器處理功能與傳統(tǒng)無線電功能的結(jié)構(gòu)，泰克稱之為“數(shù)字RF”。數(shù)字RF分成兩大類：第一類是數(shù)字信號處理(DSP)代替模擬信號處理，第二類是DSP用來改善RF元件的模擬性能。
第一類數(shù)字RF很好的實例是無線LAN(IEEE 802.11)，其能夠適應(yīng)信道條件變化。如果無線LAN連接很強、沒有干擾，那么可以使用高階調(diào)制技術(shù)(如64-QAM)提供更高的吞吐量。但是，如果信號劣化，那么發(fā)射機需要調(diào)整和轉(zhuǎn)變到低階調(diào)制，如16-QAM或QPSK。這種自適應(yīng)調(diào)制由數(shù)字邏輯使用監(jiān)測無線LAN鏈路兩端獲得的信息自動完成。當前設(shè)計的大多數(shù)無線電使用某類DSP，控制無線電的性能。除改變調(diào)制外，無線電還可以改變傳輸頻率。在突發(fā)式信號中，無線電可以改變其傳送短突發(fā)信號的定時。雷達系統(tǒng)使用日益復雜的DSP，調(diào)整發(fā)送的雷達信號，改善偵測來自日益秘密的標靶的反射的能力。這些DSP新技術(shù)改善了性能，使雷達信號偵測起來更加困難。
現(xiàn)代功放器設(shè)計采用了第二種數(shù)字RF形式。大多數(shù)現(xiàn)代發(fā)射機都采用各種預(yù)失真技術(shù)，降低異道干擾，優(yōu)化運營效率。其中一種技術(shù)是自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真(DPD)。這種方法使用發(fā)射機輸出樣本，計算半導體放大器固有的非線性行為導致的誤碼。然后，DSP算法生成校正系數(shù)，用來預(yù)失真進入的信號。與沒有預(yù)失真技術(shù)的信號相比，得到的信號會減少頻譜失真及降低ALCR。
數(shù)字RF的優(yōu)勢如此明顯，因此RF行業(yè)正在很大程度上轉(zhuǎn)向數(shù)字RF，以進行信號處理，改善模擬RF元件的性能，如功放器。數(shù)字RF技術(shù)不僅改變了RF產(chǎn)品的設(shè)計，還改變了測試要求和方法。
數(shù)字RF改變整個RF測試儀器格式
數(shù)字RF較傳統(tǒng)模擬RF有多個重大優(yōu)勢。數(shù)字元件的成本正日益低于模擬元件。數(shù)字電路對溫度變化的靈敏性較低?？梢允褂密浖淖償?shù)字RF系統(tǒng)，可以更靈活地調(diào)節(jié)元件性能。制造過程得到簡化，可以更精確、更加可適應(yīng)地進行調(diào)諧。
這提高了對能夠進行杰出的頻譜、調(diào)制和瞬態(tài)信號測量的儀器需求。市場上大多數(shù)新的分析儀在儀器中同時內(nèi)置了頻譜分析功能和調(diào)制分析功能。但是，許多分析儀缺少檢測和捕獲數(shù)字RF信號中存在的快速瞬態(tài)事件的關(guān)鍵能力。如果不能可靠地捕獲信號，然后進行分析，那么分析儀的帶寬和動態(tài)范圍等特點再好也沒什么意義。這種挑戰(zhàn)已經(jīng)明顯提高了對實時頻譜分析儀的需求，其不僅僅提供杰出的頻譜和調(diào)制分析，還提供強大的工具，可以發(fā)現(xiàn)感興趣的信號，可靠地觸發(fā)這些信號，把整個信號捕獲到深存儲器中。
數(shù)字RF的成本和性能優(yōu)勢已經(jīng)明顯提高了許多RF頻段中的擁擠程度。這種擁擠要么通過自適應(yīng)技術(shù)管理(在ISM頻段中)，要么通過強大的法規(guī)管理(允許通過多個規(guī)定RF頻段傳送頻段非常寬、但功率非常低的信號)。設(shè)計人員和法規(guī)機構(gòu)在管理這種擁擠方面都面臨著明顯的挑戰(zhàn)。設(shè)備設(shè)計人員必須保證其在不擁擠的環(huán)境中及在高度擁擠的動態(tài)環(huán)境中都能正確運行。法規(guī)機構(gòu)必須保證有牌照的頻段持有者能夠不受干擾地使用頻段。
高度擁擠的RF環(huán)境的一個實例是典型的RFID安裝。盡管RFID分成多種類型，但基本系統(tǒng)是相同的。每個RFID標簽都包含著RFID閱讀器可以讀取的唯一信息(如識別代碼)。用來傳送標簽信息的調(diào)制方案相對簡單：幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)或相移鍵控(PSK)。但是，典型RFID實現(xiàn)中的RF環(huán)境可能會非常復雜。一個貨物集裝箱中可能裝有許多RFID標簽，可能每宗貨物都有一個RFID標簽。多個閱讀器可能會在非常近的距離內(nèi)一起使用。RF干擾可能會導致無法理解的閱讀錯誤及不一致的標簽閱讀速率。由于這些信號具有瞬態(tài)特點及不確定的定時，因此如果沒有實時頻譜分析儀提供的“實時RF”表示顯示功能，將很難調(diào)試問題。
泰克實時頻譜分析儀使用稱為DPX的專利技術(shù)實現(xiàn)實時RF。DPX每秒進行48 000多次頻譜測量，提供帶色溫顯示的畫面，實時顯示RF閱讀器/標簽環(huán)境中發(fā)生的情況。然后用戶可以使用獨一無二的頻率模板觸發(fā)技術(shù)，觸發(fā)有問題的頻譜事件，把整個標簽-閱讀器序列捕獲到存儲器中進行分析。泰克實時頻譜分析儀擁有強大的分析工具，簡化了這一任務(wù)，但其真正的優(yōu)勢在于可以發(fā)現(xiàn)問題，簡化問題信號的捕獲。
實時頻譜分析儀處于獨一無二的地位，能夠保證數(shù)字RF電路正確工作，同時保證RF設(shè)備不會給其他RF設(shè)備帶來干擾。盡管工程師仍需要傳統(tǒng)掃頻分析儀，但這種需求正日益縮小。數(shù)字RF技術(shù)已經(jīng)改變了頻譜分析的市場格局。數(shù)字RF產(chǎn)生的突破性創(chuàng)新已經(jīng)改變了RF測試和測量市場。要求使用實時頻譜分析儀等產(chǎn)品，檢測和捕獲數(shù)字RF產(chǎn)生的快速瞬態(tài)事件。
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