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『』技术文章—基于泰克MSO64的全新瞬态分析技术

泰克新一代示波器MSO64采用全新TEK049平台 ， 不仅实现了4通道同时打开时25GS/s的高采样率 ， 而且实现了硬件12-bit高垂直分辨率 。同时 ， 由于采用了新型低噪声前端放大ASIC—TEK061 ， 大大降低了噪声水平 ， 在1mv/div时 ， 实测的本底噪声RSM值只有58uV ， 远远低于市场同类示波器 。这些特性都是MSO64频谱模式——Spectrum View获得高动态、低噪底的强有力保证 。
近日Spectrum View又新增了RF_vs_Time Waveform测试功能 ， 使用该功能可以分析信号的瞬态变化过程 ， 包括信号幅度、频率和相位的瞬态变化趋势 ， 因此通常将其称为信号的瞬态过程分析 。典型的信号瞬态过程分析应用场景包括：脉冲信号包络及脉内调制分析、跳频信号分析、PLL频率锁定时间测试、RF开关切换时间测试、脉冲调制器上升时间测试、RF Module及模拟IQ调制器绝对时延测试等 。本文将重点介绍瞬态分析功能在脉冲、跳频及PLL频率锁定时间测试中的应用 。
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图1. MSO64采用全新TEK049平台和超低噪声前端TEK061
瞬态过程分析基础
信号的瞬态过程分析 ， 实际就是信号的三要素——幅度、频率和相位随时间的变化过程分析 ， 不同的信号关注的参数不同 ， 比如跳频信号尤为关注频率的变化规律 ， 脉冲信号比较关注信号包络及其时间参数等 。但无论关注什么参数 ， 总要先得到幅度、频率和相位的波形 。Spectrum View是如何得到这些波形的呢？
Spectrum View采用了图2所示的DDC (数字下变频)架构 ， 经对原始采样点处理 ， 可以得到信号的数字IQ数据 ， 信号幅度、频率和相位特征均包含于IQ数据中 。每一组IQ样点对应的幅度、频率和相位时 ， 便可以得到它们随时间的变化趋势 ， 从而完成信号瞬态过程的分析 。
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图2. 数字下变频后得到IQ数据
瞬态过程分析应用场景
(1) 脉冲及跳频信号测试
对于从事射频脉冲信号分析测试的工程师而言 ， 通常都要测试脉冲的上升/下降时间、脉宽及周期等时间参数 ， 以及脉内功率平均值及最大值 。只有得到射频脉冲信号的包络后 ， 才能更加方便地进行这些参数的测试 。过去通常使用一个外部包络检波器 ， 提取包络后再使用示波器测试 。采用Spectrum View的瞬态分析功能 ， 无需任何外部附件 ， 即可轻松得到信号的包络 ， 图3所示的“C1-M”曲线即为包络 。
值得一提的是 ， 示波器的自动测量功能也可以应用于时域包络 ， 从而自动完成脉冲信号时间参数及功率参数的测试 ， 而不再需要使用光标测试 ， 从而提高了测试精度 。现代雷达越来越多的采用脉冲压缩技术 ， 以保证探测距离的同时 ， 提高距离分辨率 ， 其中以线性调频脉冲(chirp pulse)多见 。线性调频脉冲信号的测试 ， 除了要观测上述的时间和功率参数 ， 还要对脉内的频率调制作解调分析 ， 以检验调频带宽、调频斜率及线性度 。在Spectrum View的瞬态模式下 ， 可以完成解调分析 ， 如图3所示的“C1-f”曲线 ， 并支持测试结果的保存 ， 以作进一步的分析 。
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