IC-Substrat - Neue Technologie zur Signalanalyse im Zeitfrequenzbereich basierend auf Tektronix MSO64

Die ersten beiden Artikel "Spectrum View, Ein Werkzeug zur Frequenzbereichsanalyse an einem Oszilloskop" und "Spectrum View", Ein Werkzeug zur Frequenzbereichsanalyse auf einem Oszilloskop-Zeit-Signalanalysetechnologie im Frequenzbereich"führte hauptsächlich die funktionalen Eigenschaften und verwandten theoretischen Kenntnisse von Spectrum View ein. Verglichen mit dem FFT-Prüfspektrum-Methode, Spectrum View hat einzigartige Vorteile, Also welche Szenarien werden die exzellente Performance Spectrum View hauptsächlich für? Darauf wird sich dieser Artikel konzentrieren.

In diesem Artikel wird das Oszilloskop der neuen Generation MSO64 von Tektronix als Beispiel genommen, um die Zeit-Signalanalysetechnologie im Frequenzbereich. MSO64 nutzt die neue TEK049 Plattform, das nicht nur eine hohe Abtastrate von 25GS erreicht/s, wenn vier Kanäle gleichzeitig eingeschaltet sind, erreicht aber auch eine hohe 12-Bit vertikale Auflösung. Zur gleichen Zeit, durch den Einsatz eines neuen rauscharmen Frontend-Verstärkers ASIC-TEK061, der Geräuschpegel ist stark reduziert. Bei 1mv/div, Der gemessene RSM-Wert des Geräuschbodens beträgt nur 58uV, das weit niedriger ist als vergleichbare Oszilloskope auf dem Markt. These features are all MSO64 spectrum mode-Spectrum View has a strong guarantee for high dynamics and low noise floor
Time-frequency domain synchronization analysis

Im Prozess des Mixed-Signal Debugging ist es oft notwendig, die Zeitbereichswellenform und das Signalspektrum gleichzeitig zu beobachten. Für solche Testanforderungen ist ein Oszilloskop eine ideale Wahl. Obwohl die Testdynamik nicht so gut ist wie der Spektrumanalysator, hat das Oszilloskop seine eigenen Vorteile:

Ÿ Wellenform- und Spektrumanalyse können gleichzeitig abgeschlossen werden, und die beiden haben Zeitkorrelation;

Ÿ Unterstützt die gleichzeitige Analyse mehrerer Kanäle im Zeit- und Frequenzbereich und realisiert die Mehrpunktüberwachung des Schaltkreises;

Ÿ Kann das Frequenzspektrum von periodischen Signalen analysieren und kann auch das Frequenzspektrum von nicht-periodischen Signalen analysieren;

Ÿ Es kann das Spektrum sehr niederfrequenter (bis DC) Signale analysieren, die außerhalb der Reichweite eines Spektrumanalysators liegen;

Ÿ Unterstützt eine Vielzahl von Signaldetektionsmethoden, die über eine standardmäßige koaxiale Schnittstelle angeschlossen oder flexibel über eine passende Spannungs- und Stromsonde detektiert werden können.

Als brandneues oszilloskopbasiertes Spektrumanalyseverfahren realisiert Spectrum View perfekt die parallele Verarbeitung von Signalen im Zeit- und Frequenzbereich. Für Anwendungen, die eine hohe Frequenzauflösung erfordern, muss die traditionelle FFT-Methode die horizontale Zeitbasis erhöhen, um dies zu erreichen. Dies reduziert nicht nur die Messgeschwindigkeit, sondern macht es auch unmöglich, Details der Zeitbereichswellenform zu beobachten. Spectrum View unterstützt unabhängige Einstellungen im Zeit- und Frequenzbereich. Selbst mit einer sehr kleinen horizontalen Zeitbasis-Einstellung können Sie immer noch eine hohe Frequenzauflösung erhalten, nicht nur die Wellenformdetails beobachten, sondern auch eine höhere Frequenzwiederholrate haben.

Abbildung 2 testete ein 100MHz CW Signal und erfasste vier Zyklen von Zeitbereichswellenformen. In der Abbildung werden die Spectrum View und die traditionelle FFT (Math Funktion) verwendet, um das Frequenzspektrum des Signals zu testen. Im Vergleich zeigt sich, dass die Auflösung des traditionellen FFT-Spektrums aufgrund der kurzen Zeit-Domänenerfassungszeit sehr niedrig ist. Im Gegenteil, das Spektrum-Testergebnis von Spectrum View ist sehr gut. Es hat nicht nur eine hohe Auflösung, sondern auch einen sehr niedrigen Geräuschboden. Es kann das Signal selbst und seine Obertöne und Sporen klar beobachten. Gleichzeitig können, da die horizontale Zeitbasis kleiner eingestellt ist, auch die detaillierten Informationen der Zeitbereichswellenform beobachtet werden.

Angesichts dieser Vorteile von Spectrum View, kombiniert mit anderen Funktionen des Oszilloskops, kann es auch Diagnosetests an HF-Pulssignalen durchführen, einschließlich Zeitbereichs-Hüllkurvenparameter und Signalspektrum. Abbildung 3 testet ein lineares Frequenzmodulationsimpulssignal mit einem 200MHz Träger, mit einer Pulsperiode von 5us, einer Pulsbreite von 1us und einer Bandbreite von 50 MHz. Die Ergebnisse der Wellenform-, Hüllkurven- und Spektrumtests im Zeitbereich werden ebenfalls angezeigt. Während des Tests können Spannweite und RBW auch flexibel eingestellt werden, um das Hüllkurvenspektrum oder das lineare Spektrum zu beobachten, um eine detailliertere Analyse des Signals durchzuführen.

Mehrkanalspektrumanalyse

Das Oszilloskop hat mehrere analoge Kanäle, und jeder Kanal kann die Spectrum View Funktion aktivieren, so dass es Mehrkanalspektrumtests unterstützt. Im Prozess des komplexen Debugging kann eine Mehrpunkt-Wellenform- und Spektrumüberwachung realisiert werden. Ähnlich wie bei MSO64 kann das aktivierte Spektrum entweder "Stacked" oder "Overlay" angezeigt werden. Abbildung 4 beobachtet die zeitlichen Wellenformen und Frequenzspektren der beiden Kanäle gleichzeitig und verwendet eine überlappende Anzeige, um den Vergleich zwischen den Frequenzspektren zu erleichtern.

Die Spectrum View unterstützt das Verschieben der Position der Spectrum Time, wie im Marker in Abbildung 4 gezeigt, um das Spektrum zu verschiedenen Momenten zu beobachten. Die Spektrumzeitposition jedes Kanals ist standardmäßig verknüpft, was die Korrelation des Testspektrums jedes Kanals gewährleistet. Wenn die Verknüpfungseinstellung abgebrochen wird, kann die Spectrum Time Position jedes Kanals auch unabhängig eingestellt werden.

Das Spektrum aller Kanäle teilt das gleiche Span-, RBW- und FFT-Fenster, was der Zeitbereichsanforderung für die gemeinsame Abtastrate, horizontale Zeitbasis und Triggerung zwischen mehreren Kanälen ähnlich ist. Trotzdem kann die Mittenfrequenz jedes Kanals unabhängig voneinander eingestellt werden, der Standard ist verlinkt oder bei Bedarf auf unterschiedliche Werte gesetzt werden.

Mehrdomänenverbindungstest

Wie bereits erwähnt, unterstützt Spectrum View das Verschieben der Position der Spectrum Time, um Spektrumtests an Signalen verschiedener Perioden durchzuführen, was es ermöglicht, Multi-Domain-Linkage-Tests an Signalen durchzuführen.

Im Folgenden wird das Chirp-Impuls- und Hopping-Signal in Kombination mit den Spektrumansicht- und Frequenzzeittrend-Testfunktionen getestet, um den Verknüpfungstest des Signals im Zeitbereich, Frequenzbereich und Modulationsbereich zu realisieren.

1. Chirp Pulse Multi-Domain Linkage Analyse

Als Pulskompressionstechnologie hat Chirp eine sehr hohe Zeitauflösung und wird häufig in Radaranwendungen eingesetzt. Ob es sich um Chirp-Impulse oder FM-kontinuierliche Welle handelt, die Leistung des Signals muss in der Produktentwicklung überprüft werden, und die Zeitbereichsparameter, Amplitudenparameter und Modulationsbereichsparameter des Signals müssen getestet werden.

In diesem Beispiel wird ein Chirp-Impuls gemessen. Die Zeitbereichsparameter können mit einem Oszilloskop getestet und das Spektrum in der Spektrumansicht getestet werden. Der Modulationsdomänenparameter der Chirp-Puls-Frequenzmodulationskurve, können Sie Frequenz-Zeit-Trend-Test verwenden, und die Chirp-Rate und Linearität können von der Frequenzmodulationskurve abgeleitet werden.

Darüber hinaus unterstützt Frequency Time Trend die Einführung eines Tiefpassfilters, der Breitbandrauschen herausfiltern kann, das auf der Frequenzmodulationskurve überlagert ist, wodurch die Prüfgenauigkeit verbessert wird. Die FM-Kurvendaten können ebenfalls gespeichert werden, so dass Entwickler den Sender korrigieren können.

2. Hopping Signal Multi-Domain Linkage Analyse

Für Frequenzhopping-Signale können auch Mehrdomänenverbindungstests an diesen durchgeführt werden. Wie in Abbildung 6 gezeigt, testet Frequenzzeittrend die Frequenzsprungzustandssequenz, die den Frequenzsprungprozess beobachten kann, und verwendet Cursor, um die Frequenzschaltzeit und Frequenzverweilzeit usw. zu kalibrieren.

Die Spektrumzeit befindet sich an der roten Markierung in Abbildung 6, und ihre Position kann verschoben werden. Das getestete Spektrum ist das Spektrum, das der aktuellen Position entspricht. Ziehen Sie die Position der Spectrum Time, Sie können verschiedene Frequenzpunkte beobachten, und Sie können auch die Spektrumänderungen während der Frequenzumschaltung beobachten, wie in Abbildung 7 gezeigt.

in conclusion
This article focuses on the application of Spectrum View, eine neue Spektrumanalysefunktion von Tektronix Oszilloskopen. Im Vergleich zu spezialisierten Spektrumanalysatoren und herkömmlichen FFT-Funktionen von Oszilloskopen, Spectrum View hat einzigartige Vorteile. Diese Funktion kann nicht nur den gewöhnlichen Spektrumtest abschließen, aber auch den Synchronisationstest der Zeitbereichswellenform und des Spektrums realisieren, und unterstützen Mehrkanal-Verbindungstest. Die Mobilität der Spektrumzeitposition, kombiniert mit der Funktion Frequency Time Trend, ermöglicht dem Oszilloskop eine Analyse der Multi-Domain-Verknüpfung Funktion. Dieses Papier prüft die Machbarkeit von Analyse der Multi-Domain-Verknüpfung durch Testen der Chirp- und Frequenzhopping-Sequenzsignale.