時域在數(shù)字射頻領(lǐng)域中的作用
本文考察了時間在數(shù)字射頻中的關(guān)鍵特性，還回顧和比較了發(fā)現(xiàn)、觸發(fā)、捕獲和分析信號的方法。
射頻傳輸類別
數(shù)字射頻的革命帶來了市場上種類豐富的低成本低功耗器件，如將整個通信系統(tǒng)都集成到一塊集成電路中的單芯片產(chǎn)品等。日益稀缺的頻帶上傳送的信息不斷激增，推動著人們需要在每單位帶寬上實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率，同時需要復雜的通信協(xié)議，允許各種射頻設備和系統(tǒng)實現(xiàn)和平共存。
通信協(xié)議的一個關(guān)鍵目標是用盡可能少的帶寬可靠地傳送數(shù)據(jù)包，同時使干擾達到最小。盡管不是為通信而設計的，但雷達系統(tǒng)在頻譜效率和最小干擾方面也擁有類似的目標，同時在目標中增加了安全性和避免檢測。這就產(chǎn)生了多種射頻傳輸類別，包括：
* 傳輸打開的時間很短，只在發(fā)送數(shù)據(jù)單元時打開，一旦數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，就會釋放頻譜，以用于其他用途。在許多情況下，這些短傳輸?shù)臅r間關(guān)系是未知的、隨機的。
* 系統(tǒng)與超寬帶(UWB)和碼分多址(CDMA)同時共享相同的頻譜。
* 認知無線電(CR)調(diào)節(jié)頻率、調(diào)制和功率，以便對某個時間點和位置的頻譜環(huán)境做出反應。
* 一個封裝內(nèi)包含多臺射頻設備。
* 射頻設備與時鐘速率達到幾GHz的數(shù)字CPU共享相同的集成電路。
射頻測量挑戰(zhàn)
當前射頻工具必須具備一些基本的測量任務，以便滿足設計工程師實現(xiàn)自己的設計目標。這些任務在某種形式上都包含各種射頻傳輸類別，涵蓋了從監(jiān)控到物理研究的各種應用。
檢定頻率漂移——通常必須檢定頻率穩(wěn)定時間和響應，以保證設備滿足功能需求和操作需求。通常要求不間斷地捕獲頻率隨時間不斷變化的信號。
檢測干擾信號及其來源——干擾信號來來往往，通常是由于系統(tǒng)內(nèi)部或外部故意干擾源或無意干擾源的開關(guān)活動導致的。通過記錄許多離散的干擾實例及周圍時間，可以確定干擾頻率，推斷出干擾來源。
查找和分析瞬時信號——不管是毛刺還是預計傳輸，瞬時頻率變化可能會意想不到地出現(xiàn)在比較穩(wěn)定、甚至更大的信號當中。檢測這些信號需要采用某種特殊的手段，它可以把相關(guān)事件與觀測跨度上的其他信號區(qū)分開來。
捕獲和分析基帶之上的信道化信號——通帶信號可能會具有捷變和被調(diào)制的特點，因此必須捕獲某個時間周期中相關(guān)頻段上發(fā)生的一切事件。這就要求不間斷的頻譜記錄，以便能夠考察信號的頻譜、時間和調(diào)制特點。
分析自適應數(shù)字調(diào)制——隨著帶寬變得越來越寶貴，安全變得越來越重要，自適應數(shù)字調(diào)制正變得越來越普遍、越來越復雜。分析調(diào)制質(zhì)量及其與信號頻域特點和時域特點的關(guān)系，是轉(zhuǎn)型過程中進行無線調(diào)試的關(guān)鍵一步。這通常要求進行超出標準的測試，特別是在沒定義實現(xiàn)方案時。
通過回顧這些射頻測量任務，可以明顯看出，許多新興應用要求功能強大的射頻分析解決方案，除了傳統(tǒng)頻率軸和幅度軸外，該工具還要能夠捕獲時間信息。
目前市場上提供了三類射頻信號分析儀：掃頻分析儀(SA)、矢量信號分析儀(VSA)和實時頻譜分析儀(RTSA)。下面我們將更仔細地考察每種分析儀及其滿足新興數(shù)字射頻設計要求的能力。
掃頻分析儀
傳統(tǒng)掃頻分析儀通過在相關(guān)頻率上掃描分辨率帶寬(RBW)濾波器，來進行幅度對頻率測量。其缺點是，它一次只能記錄一個頻率中的幅度數(shù)據(jù)，要求輸入信號相對穩(wěn)定、不會發(fā)生變化。
圖1 掃頻分析儀步進通過一系列頻段，經(jīng)常會漏掉當前掃描頻段外面發(fā)生的重要瞬時事件
在圖1中，掃頻分析儀查看時間Ta上的頻段，但在更高頻率上發(fā)生了瞬間畸變。等到掃描到達較高的頻段時，也就是時間Tb時，畸變已經(jīng)消失了，因此掃頻分析儀沒有檢測到畸變。它沒有任何方式觸發(fā)定義的信號特點，也沒有任何方式累積長期的信號行為記錄。
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