集成電路基板 - 基於Tektronix MSO64的時頻域訊號分析新技術

前兩篇文章“頻譜視圖”, 示波器頻域分析工具和頻譜視圖, 示波器時域頻域分析工具-頻域訊號分析科技主要介紹了頻譜視圖的功能特點及相關理論知識. 與 FFT測試譜法, 頻譜視圖具有獨特的優勢, 那麼，卓越性能譜視圖主要用於哪些場景? 這就是本文的重點.

本文將以泰克新一代示波器MSO64為例來解釋時間-頻域訊號分析科技. MSO64使用新的TEK049平臺, 不僅實現了25GS的高取樣速率/同時打開4個通道時為s, 還可實現高12比特垂直分辯率. 同時, 由於使用了新型低雜訊前端放大器ASIC-TEK061, 譟音水准大大降低. 1mv時/部門, 雜訊地板的量測RSM值僅為58uV, 遠低於市場上同類示波器. 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

在混合訊號調試過程中，經常需要同時觀察時域波形和訊號頻譜。 對於此類測試要求，示波器是理想的選擇。 雖然測試動態不如頻譜分析儀，但示波器有其自身的優勢：

¸波形和頻譜分析可以同時完成，兩者具有時間相關性；

¸支持時域和頻域多通道同時分析，實現電路多點監控；

¸可以分析週期信號的頻譜，也可以分析非週期信號的頻譜；

¸它可以分析極低頻（低至直流）訊號的頻譜，這是頻譜分析儀無法達到的；

¸支持多種訊號檢測方法，可以通過標準同軸介面連接，也可以通過匹配的電壓和電流探頭靈活檢測。

作為一種全新的基於示波器的頻譜分析方法，spectrum View完美地實現了訊號在時域和頻域的並行處理。 對於需要高頻率分辯率的應用，傳統的FFT方法需要新增水准時基來實現這一點。 這不僅降低了量測速度，而且使得無法觀察時域波形的細節。 頻譜視圖支持時域和頻域中的獨立設定。 即使使用非常小的水准時基設定，您仍然可以獲得較高的頻率分辯率，不僅可以觀察波形細節，還可以獲得更高的頻譜刷新率。

圖2測試了100MHz CW訊號，並捕獲了4個週期的時域波形。 圖中，頻譜視圖和傳統的FFT（數學函數）用於測試訊號的頻譜。 通過比較可以看出，由於時域捕獲時間短，傳統FFT頻譜的分辯率很低。 相反，頻譜視圖的頻譜測試結果非常好。 它不僅具有高解析度，而且具有非常低的雜訊地板。 它可以清楚地觀察訊號本身及其諧波和雜散。 同時，由於水准時基設定得更小，囙此也可以觀察時域波形的詳細資訊。

鑒於頻譜視圖的這些優點，結合示波器的其他功能，它還可以對射頻脈衝訊號進行診斷測試，包括時域包絡參數和訊號頻譜。 圖3測試了200MHz載波的線性調頻脈衝訊號，脈衝週期為5us，脈衝寬度為1us，頻寬為50 MHz。 還顯示了時域波形、包絡和頻譜測試結果。 在測試過程中，還可以靈活調整Span和RBW，以觀察包絡譜或線性譜，從而對訊號進行更詳細的分析。

多通道頻譜分析

示波器有多個類比通道，每個通道都可以啟動頻譜視圖功能，囙此支持多通道頻譜測試。 在複雜的調試過程中，可以實現多點波形和頻譜監測。 與MSO64的多通道時域波形顯示模式類似，啟動頻譜可以“疊加”或“疊加”顯示。 圖4同時觀察了兩個通道的時域波形和頻譜，並使用重疊顯示以便於頻譜之間的比較。

頻譜視圖支持移動頻譜時間的位置，如圖4中的標記所示，以觀察不同時刻的頻譜。 默認情况下連結每個通道的頻譜時間位置，確保每個通道測試頻譜的相關性。 取消聯動設定時，還可以單獨設定每個通道的頻譜時間位置。

所有通道的頻譜共亯相同的跨度、RBW和FFT視窗，這類似於在多個通道之間共亯取樣速率、水准時基和觸發的時域要求。 然而，每個通道的中心頻率可以獨立設定，預設值是連結的，或者可以根據需要設定為不同的值。

多域連結測試

如前所述，Spectrum View支持滑動頻譜時間的位置，對不同週期的訊號進行頻譜測試，從而可以對訊號進行多域聯動測試。

下麵分別對啁啾脈衝和跳頻訊號進行測試，結合頻譜視圖和頻時趨勢測試功能，實現訊號在時域、頻域和調製域的聯動測試。

1、啁啾脈衝多域聯動分析

啁啾作為一種脈衝壓縮科技，具有很高的時間分辯率，在雷達應用中得到了廣泛的應用。 無論是啁啾脈衝還是調頻連續波，都需要在產品開發階段驗證訊號的效能，需要測試訊號的時域參數、幅度參數和調製域參數。

在此示例中，量測啁啾脈衝。 可使用示波器測試時域參數，並可在頻譜視圖中測試頻譜。 啁啾脈衝頻率調製曲線的調製域參數，可以使用頻率-時間趨勢測試，並且可以從頻率調製曲線中得出啁啾率和線性度。

此外，頻率-時間趨勢支持引入低通濾波器，該濾波器可以濾除疊加在頻率調製曲線上的寬帶雜訊，從而提高測試精度。 還可以保存FM曲線數據，以便開發人員更正發射機。

2、跳頻訊號多域聯動分析

對於跳頻訊號，還可以對其進行多域連結測試。 如圖6所示，頻率-時間趨勢測試跳頻狀態序列，可以觀察跳頻過程，並使用光標校準頻率切換時間和頻率停留時間等。

頻譜時間位於圖6中的紅色標記處，其位置可以移動。 測試光譜是與當前位置相對應的光譜。 拖動頻譜時間的位置，可以分別觀察不同的頻點，也可以觀察頻率切換過程中頻譜的變化，如圖7所示。

in conclusion
This article focuses on the application of Spectrum View, Tektronix示波器的一種新的頻譜分析功能. 與專業頻譜分析儀和傳統 FFT函數 示波器數量, 頻譜視圖具有獨特的優勢. 此功能不僅可以完成普通的頻譜測試, 還可以實現時域波形和頻譜的同步測試, 並支持多通道聯動測試. 頻譜時間位置的遷移率, 結合頻率-時間趨勢函數, 使示波器具有 多領域連結分析 作用. 本文驗證了 多領域連結分析 通過測試線性調頻和跳頻序列訊號.