Công nghệ PCB - Phân tích tín hiệu

L Dây dẫn tín hiệu

Những tín hiệu không dây là một phần thiết yếu của nhiều hệ thống được gắn vào. Các nhà sản xuất thiết bị điện thoại đang thảo luận. Người tiêu dùng có thể duyệt web hoặc xem trò chơi trên laptop, điện thoại di động, TV điện tử cầm tay hoặc PDA.

Đơn giản là, mọi loại nội dung truyền thông được dịch thành tín hiệu không dây. Sự hội tụ truyền thông là mấu chốt của hàng loạt các công nghệ phức tạp, như ép dữ liệu tăng cường (codec), sự hòa hợp, tín hiệu tần số radio, và xử lý nhiễu. Rất nhiều công nghệ không dây khác, như một số lượng lớn tiêu chuẩn quốc tế và truyền thông, xứng đáng có một cuốn sách đặc biệt. Nhưng trong chương này, để thiết kế sự trung thực t ín hiệu, chúng ta không cần xem xét truyền thông, tiêu chuẩn, và các đặc điểm của các đường truyền không dây khác nhau, và chỉ tập trung vào việc thử nghiệm và phân tích tín hiệu không dây. Phân tích sóng và quang phổ không dây là một phương pháp được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực chuyên nghiệp, và nó nên xuất hiện trong sách giáo khoa không dây.

Hơn nữa, bởi vì hệ thống không dây ngày càng phổ biến trong thiết kế hệ thống nhúng, cũng đang được áp dụng những tiêu chuẩn không dây mới, và kỹ thuật sửa chữa toàn tín hiệu nên được quan tâm nghiêm túc trong những môi trường không dây này. Vì vậy, cuốn sách này sẽ không đầy đủ nếu nó không thảo luận về tín hiệu không dây hiện đại và kiểm tra chúng. Vì vậy, chương này nhằm giúp bạn hiểu kỹ thuật thử nghiệm tín hiệu không dây. Chương này cũng cung cấp một số ý tưởng mới để phân tích tín hiệu trong những môi trường không dây hiện đại.

Việc thảo luận tính to àn vẹn và đo đạc tín hiệu là một dự án lớn, và nó đã gây tranh cãi khi bao gồm các công cụ kiểm tra không dây trong các quyển sách bự. Tuy nhiên, chủ đề này cũng đơn giản, bởi vì phân tích quang phổ (SA) là một công cụ cần thiết cho việc thử nghiệm tần số (RF) và phân tích quang phổ chiếm một vị trí cao trong thiết kế của một loạt các hệ thống và thiết bị không dây rộng. Thêm vào đó, phân tích quang phổ được sử dụng trong nghiên cứu và phát triển trong các lĩnh vực, từ hệ thống nhận diện tần số tần số ít năng lượng (RF) cho tới hệ thống phát sóng cao cấp và bộ phát sóng RF.

Name Tín hiệu RF

Tín hiệu vận tải RF giống như một mảnh giấy trắng để bạn có thể ghi lại và lan truyền thông tin. Máy phát tín hiệu RF có thể truyền thông tin bằng cách thay đổi độ lớn và giai đoạn, được gọi là sự thay đổi. Ví dụ, chúng ta thường thảo luận về biến dạng khuếch trương (AM) và biến dạng tần số (FM), nhưng theo chữ viết, biến dạng tần số FM là một dạng của biến dạng giai đoạn (PM). Sự kết hợp của AM và P là các phương pháp nhiều biến dạng hiện thời, như động cơ chạy phân biệt giai đoạn Quadrate (QPSK), một phương pháp biến dạng kỹ thuật số, với sự khác biệt giai đoạn 96m giữa các biểu tượng nhỏ. Chế độ khuếch trương Quadtơ (QAM) là một phương pháp biến dạng phổ biến, trong đó giai đoạn và độ lớn sẽ thay đổi đồng thời để cung cấp nhiều bang. Các phương pháp khác chế tạo biến khác phức tạp hơn, như Phân chia tần số Orthobồng (FADM) cũng có thể phân hủy khuếch trương và thành phần. Thông tin cơ bản được cung cấp bởi hệ thống không dây cung cấp một ví dụ đầy đủ về cách điều chỉnh tín hiệu trường. Để hiểu được sự thay đổi, một tấm gương có thể hiệu quả hơn cả ngàn từ.

Tuy nhiên, để hiểu được cấu tạo số của cỗ máy không dây, bạn phải biết cách sử dụng các cỗ máy để đại diện cho độ lớn và giai đoạn của tín hiệu. Như đã hiển thị trong hình 10-1, một véc- tơ tín hiệu có thể được hiểu là độ lớn và giai đoạn tức thời của tín hiệu qua chiều dài và góc của nó được biểu lộ.

Nếu nó nằm trong một hệ thống tọa độ Bắc cực, nó cũng có thể được diễn tả trong một hệ thống tọa độ phối hợp phối hợp bưu tín hay tọa độ X và Y hình chữ nhật. Trong sự đại diện kỹ thuật của tín hiệu RF, tín hiệu I và tín hiệu Q theo đúng hướng thường được dùng. Toán học, chúng thực sự tương đương với các thành phần X và Y của hệ thống phối hợp Cartagena. Hình 10-2 minh họa độ lớn và giai đoạn của véc- tơ, và trạng thái của các thành phần I và Q vào thời điểm đó.

Hình 10-1

Hình 10-2

Ví dụ, một tín hiệu theo dạng AM có thể được đại diện bởi các thành phần I và Q. Việc này cần tính toán các khuếch đại giây phút I và Q của vật chứa. Mỗi giá trị tức thời được biểu hiện như một số và ghi lại trong bộ nhớ. Thông tin đã lưu cuối cùng (giá trị khuếch trương) là biểu hiện của tín hiệu điều chỉnh gốc được đưa ra. Nhưng thay đổi từng chi tiết không đơn giản vậy. Nó cũng chứa thông tin giai đoạn. Sau khi tính các giá trị I và Q và lưu trữ chúng, các thao tác lượng giác được thực hiện để sửa tất cả các dữ liệu. Kết quả là tín hiệu điều chỉnh gốc. Có vẻ như rất khó để hiểu rõ các tín hiệu I và Q, nhưng thực tế đây cũng giống như hiểu được tín hiệu sinusoidal để diễn tả một véc- tơ vào một thời điểm nhất định sử dụng tọa độ X và Y.

Tuy nhiên, các tín hiệu được mô tả trong số 10-1 và 10-2 hiếm khi xảy ra trong tình huống thực tế. Điện thoại di động và vô số các hệ thống không dây khác đã được mở rộng trong thế giới hiện đại, nơi nhiễu không dây có ở khắp nơi. Những thứ như điện thoại di động thường hoạt động trong một tần số hạn chế. Do đó, những nhà sản xuất điện thoại di động và các thiết bị không dây khác phải tuân theo các tiêu chuẩn dây tần số. Thiết kế của các thiết bị này cần tránh được truyền năng lượng RF ở các kênh liền kề, điều này còn khó khăn hơn nhiều đối với một số hệ thống không dây cần phải chuyển kênh trong các chế độ khác nhau. Một số thiết bị không dây với thiết kế tương đối đơn giản trong các dải tần số không giấy phép cũng cần phải xử lý triệt để vấn đề nhiễu.

Quy định của chính phủ thông thường yêu cầu những thiết bị băng không giấy phép này chỉ có thể hoạt động trong chế độ bùng nổ (nóng) và phải hoạt động dưới một mức giới hạn tiêu thụ năng lượng nhất định. Sự phát hiện, đo lường và phân tích đúng về các tín hiệu từ chế độ không dây (burst) rất có ý nghĩa với thiết kế SI.

Tam độ

Xét nghiệm tần số thường được hoàn thành bằng một phân tích quang phổ quét. Với việc quét khuếch đại của mỗi tín hiệu tần số dưới độ rộng có độ phân giải nhất định (RW) và tiết kiệm nó, thông tin mà độ lớn tùy thuộc vào toàn bộ băng tần số được hiển thị. Các phân tích quang phổ quét cần cung cấp độ hoạt động tuyệt hảo và độ chính xác cao của các thành phần quang phổ tĩnh của tín hiệu, và RW là một điều quan trọng. Tuy nhiên, điều bất lợi chính của bộ phân giải quang phổ quét là nó chỉ đo được độ lớn của một điểm tần số của tín hiệu vào một thời điểm.

Đây là một bất lợi bởi vì tín hiệu RF của các ứng dụng không dây mới có tính chất thời gian phức tạp. Các tín hiệu RF mới nhất, nhất là các dải tần số công nghiệp, khoa học và y học (ISM) mở rộng, thường sử dụng các công nghệ liên lạc phổ rộng, như Bluetooth và WiFi, và những tín hiệu đó là gián đoạn hoặc bùng nổ. So với tín hiệu không dây trước, sự thay đổi trong vùng tần số của tín hiệu không dây ngắn sẽ đáng chú ý hơn. Do đó, dựa trên phân tích và khả năng làm việc của bộ phân tích quang phổ quét truyền thống, nó quá khó để dùng nó để kiểm tra tín hiệu không dây ngày nay. Thậm chí một chuyên gia phân tích tín hiệu vector (VSA) cho các ứng dụng biến số cụ thể có giới hạn trong việc phân tích các tín hiệu đặc biệt được tần số điều chỉnh trong một thời gian.

Việc phát hiện quang phổ ngày nay thường bao gồm việc phát hiện các s ự kiện cơ bản tại thời điểm không cố định và nhiễu không gắn. Đơn giản, nó bao gồm các thay đổi tần số tức thời, dễ đoán và không thể đoán trước, các mô hình biến dạng phức tạp, và rất nhiều tiêu chuẩn và ứng dụng liên lạc RF và không dây. Các ví dụ chung là RlD và phổ biến. Thông tin giao tiếp diễn ra trong một thời gian rất ngắn hoặc là tín hiệu bùng nổ. Mặc dù phân tích phổ quang quét bình thường và các phân tích vector có các tuỳ chọn đo lường cho các phương pháp liên lạc không dây, trong chương này chúng tôi dự định dùng bộ phân tích quang phổ Chúng ta đang thảo luận về RTSA vì những ứng dụng vô hạn ngày nay dẫn đến tín hiệu tức thời. Các kỹ sư I.T. cần kích hoạt và thu thập các tín hiệu quan tâm đến cả miền thời gian và tần số.

Các kỹ s ư I.S. thường phải bắt giữ luồng tín hiệu liên tục, bao gồm trục trặc tức thời và tần số, họ cần có tần số, độ lớn và thay đổi độ điệu của tín hiệu. Hơn nữa, tất cả những nhiệm vụ này thường phải được hoàn thành trong một thời gian dài. Ví dụ, nếu một kỹ sư SI sử dụng bộ phân tích quang phổ quét để phát hiện các sự kiện tạm thời trong hệ thống RF hiện đại, anh ta cần phải đợi lâu. Thậm chí khi đó hắn sẽ bị hạn chế, hoặc có thể hắn đã lỡ đánh giá khẩn cấp.

Ý tưởng thử nghiệm các ứng dụng RF mới là những thay đổi của các tín hiệu không dây trong miền thời gian. Việc này, cùng với những nhân tố được thảo luận trước đây, là một nhu cầu khẩn cấp cho những giải pháp thử nghiệm mới. Do đó, các kỹ sư SI và nhà thiết kế ngày càng sử dụng phân tích phổ biến thời gian. Mặc dù RTSA không phải là thứ mới, nhưng nó rất tương tự với khái niệm VSA. RTSA vẫn còn rất quan trọng với cách sử dụng SI Engineer. Do đó, các kỹ s ư Hồi giáo ngày nay cần xem xét thông tin miền tần số truyền và RTSA. Hơn nữa, mặc dù xu hướng hiện tại là các kỹ sư SI đã bắt đầu nhận ra tầm quan trọng của RTSA cho tính năng của tín hiệu tần số và thời gian, trong chương trình chúng ta thảo luận lý do tập trung vào RTSA.

Chất phân tích quang phổ

Phân tích quang phổ siêu đo với kiến trúc truyền thống cho phép kỹ sư đo đạc trong vùng tần số lần đầu tiên hàng thập kỷ trước. Bộ phân tích quang phổ quét (SA) sử dụng thiết bị tương tự thuần để đập nhanh, và nhanh chóng đạt được thành công. Bộ phân tích quang phổ quét hiện thời sử dụng một cấu trúc kỹ thuật số cao suất, bao gồm ADC, bộ xử lý tín hiệu điện tử (DSP) và bộ vi bộ nâng. Cơ bản của nguyên tắc quét là giống nhau, và công cụ này vẫn duy trì trạng thái của nó như một công cụ đo sóng RF cơ bản. Lợi thế tuyệt vời của thế hệ mới của SA là vì nó có tầm hoạt động cực lớn, nên nó có thể phát hiện và phát hiện ra những tín hiệu RF rộng rãi.

Từ việc chỉnh lại các điểm tần số yêu cầu của tín hiệu và quét bên trong độ rộng băng qua bộ lọc RW, các đo năng lượng có thể được thực hiện. RW bộ lọc được theo dõi bởi một máy phát hiện để tính to án giá trị độ lớn của mỗi điểm tần số trong mật khẩu, như được hiển thị trong hình 10-3.

Hình 10-3

Hình 10-3 hiển thị một thử thách giữa độ phân giải tần số và thời gian. Máy quay địa phương cung cấp một tần số "quét" cho máy trộn, và mỗi lần quét cung cấp một tần số khác nhau và giá trị tương ứng với với kết xuất của máy trộn. Bộ lọc độ phân giải được đặt trong một vùng tần số có khả năng chọn người dùng, đó là độ rộng băng phân giải (RW). Tốc độ băng lọc càng hẹp, độ phân giải của nhạc cụ đo càng cao và độ giảm nhiễu của nhạc cụ càng cao. RW bộ lọc được theo dõi bởi một máy phát hiện để đo năng lượng tần số tức thời của mỗi giá trị tần số. Vì cách này có thể cung cấp một sự động năng lớn hơn, nên mục đích lớn của nó là nó có thể tính được cách lớn đội của một chút điểm trong một Nếu bộ lọc RW được thiết kế quá hẹp, sẽ mất rất nhiều thời gian để hoàn thành việc quét năng lượng RF, để không thể phát hiện một số thay đổi trong tín hiệu RF nhập. Việc quét trong một miền tần số hoặc vài băng mật khẩu sẽ mất rất nhiều thời gian. Nguyên tắc của kỹ thuật thử này là giả sử tín hiệu sẽ không thay đổi đáng kể trong thời gian thử nghiệm quét đa lần. Do đó, một tín hiệu nhập liên tục ổn định là cần thiết. Nếu tín hiệu thay đổi thường xuyên, bạn có thể không có kết quả.

Ví dụ, bên trái của hình 10-4 hiển thị kết quả của một thử nghiệm phân tích logic của RW. Tần số là Fa (Fa) ở đầu tiên, nhưng vào thời điểm đó tần số sẽ trở thành F1. Khi máy quét đạt tới F1, tín hiệu đã biến mất và không thể phát hiện được. Do đó, máy quét quang phổ của RW không thể kích hoạt trước FB, nên nó không thể lưu trữ các điều kiện tín hiệu toàn diện trong một thời gian. Đây là một ví dụ điển hình về sự cân bằng giữa độ phân giải tần số và thời gian thử nghiệm, và nó cũng là gót chân Achilles của bộ phân tích quang phổ RW.

Hình 10-4

Tuy nhiên, phân tích quang phổ quét mới nhất còn nhanh hơn nhiều so với các thiết bị chế biến tương tự truyền thống trước đây. Bộ phân tích quang phổ quét hiện đại rất xuất sắc. Truyền thống bộ lọc gốc RW đã được tăng cường kỹ thuật để dễ dàng lọc băng keo nhanh và chính xác. Tuy nhiên, bộ lọc, máy trộn và khuếch đại trước ADC tất cả đều xử lý tương tự. Đặc biệt là không tuyến và ồn ào trong ADC phải được xem xét. Do đó, vẫn còn chỗ cho phân tích quang phổ tương tự, có thể tránh được các vấn đề đã đề.

Hình 10-5