掃頻式頻譜儀、矢量信號分析儀、實(shí)時(shí)頻譜分析儀 在處理RF信號時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)比較

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    頻譜分析儀是射頻微波設計和測試工作中的常用儀器，它能夠幫助電子工程師完成頻譜觀(guān)測、功率測量以及復雜信號解調分析等工作。

    傳統上一般將頻譜儀分為三類(lèi)：掃頻式頻譜儀，矢量信號分析儀和實(shí)時(shí)頻譜分析儀。實(shí)時(shí)頻譜分析儀是隨著(zhù)現代FPGA技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新式頻譜分析儀，與傳統頻譜儀相比，它的最大特點(diǎn)在于在信號處理過(guò)程中能夠完全利用所采集的時(shí)域采樣點(diǎn)，從而實(shí)現無(wú)縫的頻譜測量及觸發(fā)。由于實(shí)時(shí)頻譜儀具備無(wú)縫處理能力，使得它在頻譜監測，研發(fā)診斷以及雷達系統設計中有著(zhù)廣泛的應用。

    今天簡(jiǎn)單分享一下在檢測和檢定RF信號時(shí)，為何不能使用掃頻分析儀（SA）和矢量信號分析儀（VSA），而必須選擇實(shí)時(shí)頻譜分析儀。

掃頻分析儀

    掃頻分析儀最初是使用純模擬器件構建的，之后一直隨著(zhù)其服務(wù)的應用不斷發(fā)展。當前一代掃頻分析儀包括各種數字單元，如 ADC、DSP 和微處理器。但基本掃描方法在很大程度上保持不變，最適合觀(guān)測受控的靜態(tài)信號。掃頻分析儀通過(guò)把關(guān)心的信號向下變頻，并掃描通過(guò)解析帶寬(RBW)濾波器的傳輸頻帶，來(lái)測量功率隨頻率變化。RBW 濾波器后面跟有一個(gè)檢測器，檢測器計算選擇的頻寬內每個(gè)頻率點(diǎn)的幅度。

       盡管這種方法可以提供很高的動(dòng)態(tài)范圍，但是它要求輸入信號相對穩定及不變，一次只能計算一個(gè)頻率點(diǎn)的幅度數據。如果信號迅速變化，那么在統計上可能會(huì )漏掉變化。掃頻分析儀結構沒(méi)有提供一種可靠的方式，發(fā)現這類(lèi)瞬態(tài)信號的存在，因此調試許多現代RF信號要求非常長(cháng)的時(shí)間和大量的工作。除漏掉瞬時(shí)信號外，現代通信和雷達中使用的脈沖信號的頻譜還可能會(huì )被錯誤地表示。如果不進(jìn)行重復掃描，那么掃頻分析儀結構不能表示脈沖占用的頻譜。

矢量信號分析儀

     分析傳送信號的數字調制要求進(jìn)行矢量測量，以同時(shí)提供幅度信息和相位信息。VSA 數字化儀器傳輸頻帶內部的所有RF功率，把數字化的波形放到存儲器中。存儲器中的波形同時(shí)包含幅度信息和相位信息，DSP可以使用這些信息進(jìn)行解調、測量或顯示處理。

     盡管 VSA 增加了在存儲器中存儲波形的功能，但其分析瞬態(tài)事件的能力有限。在典型的 VSA 自由運行模式下，采集的信號必須存儲在存儲器中，然后才能進(jìn)行處理。這種批處理的串行特點(diǎn)意味著(zhù)儀器對采集之間發(fā)生的事件是看不見(jiàn)的。

實(shí)時(shí)頻譜分析儀

       實(shí)時(shí)分析信號意味著(zhù)必須以足夠快的速度執行分析操作，以準確地處理關(guān)心的頻段中的所有信號成分。

    實(shí)時(shí)頻譜分析儀(RSA)旨在解決瞬時(shí)動(dòng)態(tài) RF信號有關(guān)的測量挑戰。RSA 使用實(shí)時(shí)數字信號處理(DSP)執行信號分析，DSP在存儲器存儲之前完成。實(shí)時(shí)處理允許用戶(hù)發(fā)現其它結構看不到的事件，并觸發(fā)這些事件，可以選擇性把事件捕獲到存儲器中。然后可以使用批處理在多個(gè)域中全面分析存儲器內的數據。另外還可以使用實(shí)時(shí)DSP 引擎，執行信號調節、校準和某些類(lèi)型的分析。

       RSA的核心是實(shí)時(shí)處理模塊，實(shí)時(shí)引擎工作速度足夠快，可以處理每個(gè)樣點(diǎn)，而不會(huì )有空白�？梢赃B續應用幅度和相位校正，補償模擬IF和RF響應。不僅可以全面校正存儲器中存儲的數據，還可以執行所有后續實(shí)時(shí)處理，在校正的數據上操作。

    實(shí)時(shí)引擎還支持RF分析需求的下述功能：

◆  實(shí)時(shí)校正，改善模擬信號路徑

◆  DPX® 實(shí)時(shí) RF 顯示，可以發(fā)現掃頻分析儀和VSA漏掉的事件

◆  信號發(fā)生的持續性確定的DPX Density測量和觸發(fā)

◆  高級時(shí)間判定觸發(fā)，如欠幅脈沖觸發(fā)，通用在高性能示波器中提供

◆  頻域觸發(fā)，支持頻率模板觸發(fā)(FMT)

◆  觸發(fā)用戶(hù)指定帶寬，支持濾波功率觸發(fā)

◆  實(shí)時(shí)解調，允許用戶(hù)“收聽(tīng)”繁忙頻段中的特定信號

◆  數字化數據的數字IQ流，允許不間斷地輸出信號，進(jìn)行外部存儲和處理