跟着宽带通讯体系和其它高功用RF技能不断开展,丈量体系也有必要与之坚持同步。曩昔,频谱剖析关于大多数一般性运用来讲己经满足,矢量剖析只用于更为特别的丈量中,如国防和信号监督场合。但矢量剖析对丈量快速移动的宽带与扩频信号十分重要,并且它在通用RF信号剖析中也有许多长处,能够极大进步丈量速度。
RP丈量一般可分为三大类,即频谱剖析、矢量剖析和网络剖析。频谱剖析一般选用频谱剖析仪,它能够供给根本丈量,在许多通用场合是用得最多的RF仪器,特别是用这类仪器能够调查到功率与频率之间的相关信息,有时还能对AM、FM和PM之类的模仿格局进行解调。矢量仪器包含矢量或实时信号剖析仪,这类仪器可剖析宽带波形并从感兴趣的信号中捕获有关时刻、频率和功率方面的数据。网络剖析仪一般用于RF元件的S参数丈量。
更专业的RF仪器称为“测验台”,针对特定的协仪或标准如蓝牙、GSM或802.11无线网络等做杂乱丈量。尽管价格昂贵,但它能够按指定标准一次性完结一切必要的丈量,可加速测验程序的开发,不过一般状况下速度比通用仪器慢。由于这一原因,它更适用于规划和开发,而在制作测验环境下会给本钱带来压力。
一切这些仪器——频谱剖析仪、矢量剖析仪、网络剖析仪和测验台——为用户供给了不同的功用,它们要么建立在标量基础上要么建立在矢量结构上,各有长处和缺陷。标量结构一般制作费用较低,在噪声和相噪声方面能供给优胜的功用。但由于是一种窄带结构,它不太合适剖析现在日益遍及运用的宽带信号;此外它只能对调查信号给出两维(功率与频率的联系)信息,并且一般比矢量结构要慢。
通讯技能的开展
近十年来,宽带已越来越变成一个重要的考虑要素,对更宽带宽和更大容量的要求迫使通讯体系从窄带向具有高数据率的宽带搬运。咱们先来看一看通讯技能的开展状况。
多年以来AM和FM无线电及传统电话一向是最遍及运用的通讯方法,这些体系的数据传输速率较低,需求的带宽也有限,例如电话为8kHz,FM无线电为200kHz。但咱们现在正在向3G蜂窝体系方向开展,这一体系运用5MHz频带,而像蓝牙和IEEE802.11b无线网络技能均要占有80MHz频带,两者别离运用1MHz和22MHz信道,如此高的宽带与QPSK、FSK、GMSK和QAM等数字调制格局结合在一起,能够到达所要求的高数据率。
许多现在运用的通讯技能现已存在多年,但一向仅限于军事和国防运用,许多调制计划、宽带发送器、扩频功用和RF发送与接纳等都源于军事运用。现在跟着在研讨和开发范畴的很多出资,以及半导体性价比大幅增加,杂乱的RF功用也在商业范畴中逐步得到运用。RF技能现在已融入到多种产品中,从电话到轿车钥匙,而TV体系、卫星和电缆通讯调制器之类的宽带运用也选用了RF技能。
为准确捕获和表征现代宽带体系,丈量也需求从窄带丈量设备向宽带矢量仪器转化,假如运用仪器的带宽等于或大于发送器带宽,就能够确保能捕获被测器材一切发送的信号。
尽管矢量仪器的价格一般高于标量仪器,但它能供给更快的丈量速度,发生更杂乱的信号。特别是矢量仪器比频谱剖析仪之类的窄带仪器所运用的滤波器频带更宽,这样就减少了对滤波器进行从头调谐的次数,使矢量仪器能更快完结对整个频谱的扫描。矢量结构还能发生大多数通讯体系所运用的调制波形之类的杂乱信号。
当挑选矢量仪器丈量宽带信号时,需求一起考虑被测器材带宽和一切其它丈量要素。例如你或许对剖析仅有4MHz带宽的数字卫星信号感兴趣,但一起也有必要丈量相邻信道的功率,以确认发送器信号侵入其它服务运营商运用通道的功率契合政府规则的标准要求,对这种丈量来说,矢量仪器的实时带宽至少应为器材带宽的三倍。
除了捕获宽带信号外,矢量仪器还能为丈量运用供给许多其它重要长处。例如对一个跨度很大的频率规模进行频谱扫描或其它丈量时,矢量剖析仪很宽的实时带宽能够极大节约测验时刻。像国家仪器公司的新式RF信号剖析仪具有20MHz实时带宽,其丈量速度是传统仪器的30~200倍。
关于各种通用频谱的收集,矢量仪器速度更快且丈量次数更多,矢量剖析仪能够收集到相位信息、幅值和频率,传统仪器一般做不到。你能够运用同一功用一起捕获和显现频率及时刻信息,这对时刻-频率剖析和显现3D频谱图或瀑布图十分有用;别的还能够在I-Q或调制剖析中运用带频率的相位信息,得到被测信号更为具体的视图,这些长处都使矢量剖析仪比传统频率剖析仪功用更为强壮,更具灵活性。
图1是频谱剖析仪收集到的调频信号的频谱,显现图里没有任何动态信息,既没有频谱改变率,也没有调制在载波上的内容信号。图2是矢量剖析仪显现的频谱图,即输入信号的时刻-频率剖析图。这是一个动态信号频谱图,体现了FM波形随时刻改变的联系,它使调制频率下的内容信号(这儿为正弦波)清晰可见。传统频谱剖析仪不能显现频谱图,所以不合适用来进行调制剖析。