新时频域信号分析技术基于泰克示波器MSO64

零式未来
2022-05-20
来源:零式未来

泰克的新一代示波器MSO64用于解释时频域信号分析技术。MSO64采用全新的TEK049平台,不仅实现了4通道同时打开时25GS/s的高采样率,还实现了12-bit的高垂直分辨率。同时,由于采用了新的低噪声前端放大ASIC-TEK061,噪声水平大大降低。在1mv/div中,测得的底部噪声RSM值只有58uv,远低于市场上类似的示波器。这些特征是MSO64频谱模式-Spectrumview获得高动态和低噪声的有力保证。


在混合信号调试过程中,通常需要同时观察时域波形和信号频谱。对于这样的测试需求,示波器是一个非常理想的选择。虽然测试动态不如光谱仪好,但示波器有自己的优势:波形和光谱分析可以同时完成,两者具有时间相关性;支持多通道同步频域分析,实现电路的多点监控;可以分析周期信号的光谱,可以分析非周期信号的光谱;可以分析非常低的频率(低到DC)信号的光谱,这是光谱仪无法达到的;支持丰富的信号检测方法,可以通过标准同轴接口连接,也可以通过匹配的电压和电流探测器进行灵活检测。


作为一种基于示波器的新型光谱分析方法,spectrumviw完美地处理了信号的时域和域。对于需要高频分辨率的应用,传统的FFT方法只能通过增加基数来实现,这不仅降低了测量速度,而且无法观察时域波形的细节。Spectrumview支持的独立频域设置,即使在非常小的水平基数设置下,仍然可以获得较高的频率分辨率,不仅可以观察波形细节,而且具有较高的频谱刷新率。图2.谐波,杂散试验:SpectrumviewsConventionalfft。


新时频域信号分析技术基于泰克示波器MSO64


图2测试了一个100MHz的CW信号,捕获了四个周期的时域波形。在图中,该信号的频谱分别使用Spectrumview和传统FFT(Math功能)进行测试。通过比较可以看出,传统FFT频谱的分辨率很低,因为时域捕获时间短。相反,Spectrumview的频谱测试结果非常好,不仅分辨率高,而且底部噪声也很低,可以清晰地观察到信号本身及其谐波和杂散。同时,由于水平基设置较小,可以观察时域波形的详细信息。


图3.RFChirpulse时域参数和频谱测试。


针对spectrumview的这些优点,结合示波器的其他功能,还可以对射频脉冲信号进行诊断和测试,包括时域包络参数和信号频谱。图3测试了一路200mhz载波的线性调频脉冲信号,脉冲周期为5us,脉冲宽度为1us,带宽为50mhz,同时给出了时域波形、包络和频谱的测试结果。在测试过程中,span和RBW也可以灵活调整,从而观察包络谱或线状谱,从而对信号进行更详细的分析。多通道频谱分析示波器具有多个模拟通道,每个通道都可以激活spectrumview功能,因此支持多通道频谱测试。


在复杂的调试过程中,可以实现多点波形和频谱监测。激活的频谱可以堆叠或重叠显示,类似于MSO64的多通道时域波形显示。图4同时观察两个通道的时域波形和频谱,并采用重叠显示,以便于频谱之间的比较。Spectrumview支持移动spectrumtime的位置,如图4所示,用于观察不同时间的频谱。默认情况下,每个通道的Spectrumtime的位置是联动的,这确保了每个通道测试频谱的相关性。取消联动设置后,每个通道的Spectrumtime位置也可以独立设置。所有通道的频谱共享相同的Span、RBW、FFTWindow,类似于时域要求多通道共享采样率、水平基和触发。但是每个通道的中心频率可以独立设置,默认为联动,也可以根据需要设置为不同的值。


图4.spectrumview支持多通道波形和频谱测试多域联动测试。


正如前面提到的,spectrumview支持滑动spectrumtime的位置,并对不同时段的信号进行光谱测试,这使得对信号进行多域联动测试成为可能。结合spectrumview和frequecytimtret测试功能,测试了线性调频脉冲和跳频序列信号,实现了信号在时域、频域和调制域的联动测试。1.chirpulse作为一种脉冲压缩技术,具有非常高的时间分辨率,广泛应用于雷达应用。无论是线性调频脉冲还是调频连续波,都需要在产品开发阶段验证信号的性能,需要测试信号的时域参数、幅度参数和调制域参数。


图5.Chirpulse时域、频域和调制域的联动分析。


在这个例子中,测量了一个chirpulse,可以用示波器测试时域参数,并且可以在spectrumview中测试频谱。chirpulse的调制域参数-调频曲线可以通过frequencytimetren进行测试,调频曲线可以推导出chirprate和linearity。此外,frequencytimetrend支持引入低通滤波器,可以过滤掉调频曲线上叠加的宽带噪声,从而提高测试精度。调频曲线数据也可以保存,以便于开发人员纠正发射机。


图6.HoppingSignal时域,与调制域联动。


分析2。Hoppingsignal多域联动分析也可以完成跳频信号的多域联动测试。如图6所示,frequencytimetrend测试了跳频状态序列,可以观察频率跳变过程,并使用cursor校准频率开关时间和频率停留时间。spectrumme位于图6的红色标记处,其位置可以移动,测试的频谱对应于当前位置。拖动spectrumtime的位置,可以分别观察不同的频点,也可以观察频率切换过程中的频谱变化,如图7所示。


图7.HoppingSignal时域,与调制域联动。


分析结论本文重点介绍了Spectrumview在泰克示波器新频谱分析功能中的应用。与特殊的频谱仪和传统的示波器FFT功能相比,Spectrumview具有独特的优势。该功能不仅可以完成普通的频谱测试,还可以实现时域波形和频谱的同步测试,支持多通道联动测试。多域联动分析的可移动性,结合frequencytimetrend功能,使示波器具有多域联动分析功能。本文通过测试线性调频脉冲和跳频序列信号,验证了多域联动分析的可行性。


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