[信息与通信]数字射频测试和测量第十四讲

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1、Digital RF 讲座RTSA（实时频谱分析仪）第十四讲RTSA中的数据后处理与软件技术Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年1073参考文献?通信电路原理董在望等编，高等教 育出版社，2002年?射频通信电路陈邦媛编著，科学出 版社，2002年?射频电路设计-理论与应用美 Reinhold Ludwig and Pavel Bretchko 著， 王子宇等译，电子工业出版社，2002年?Tektronix公司：实时频谱分析仪（RTSA） 有关资料Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年1074内容14.1 RTSA中的数据后处理 14.2 理解F

2、FT 重叠技术 14.3 高级信号分析套件（选项20）：脉冲自动分析测量软件 14.4 高级信号分析套件（选项21）：通用数字调制分析软件 14.5 RFID的分析软件 14.6 WLAN的分析软件 14.7 RSAVu离线分析软件 第十四讲RTSA中的数据后处理与软件技术小结Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年107514.1 RTSA中的数据后处理?RTSA中的数据后处理包括：?实时频谱仪的“双核”技术（第十一讲已讨论）?FMT（频率模板）触发技术（第十二讲已讨论）?DPX频谱处理技术（第十三讲已讨论）?RTSA中的文件类型和格式（本讲讨论）?数字采样数据输出（本讲

3、讨论）?FFT 重叠技术（本讲讨论）?各种专用软件介绍（本讲讨论）Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年107614.1 RTSA中的数据后处理_1?Simplified RTSA Block DiagramDigital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年107714.1 RTSA中的数据后处理_2?14.1.1 RTSA中的文件类型?14.1.2 Data File Format（数据文件格式）?14.1.3 Trace File Format（曲线文件格式）?14.1.4 数字采样数据输出?14.1.5 LAN和USB连接Digital RF 讲座清华大学

4、电子工程系雷有华2007年107814.1.1 RTSA中的文件类型?分析仪使用下列扩展名创建文件：? .SAT（状态文件）：?状态文件用于保存当前所有的菜单设置，你可保存那些频 繁使用的设置。同时由此文件加载设置，随时重置分析仪? .IQT （数据文件）：?数据文件用于将采集的时域波形数据以Demod和Time 方 式保存在数据存储器内? .TRC （曲线文件）：?曲线文件用于保存S/A 方式的Trace 1 或2? .COR （幅度校正文件）：?幅度校正文件用于以S/A 方式保存的幅度校正文件。当执 行幅度校正时，此文件数据被保存?RSA6100采用了两个ADC，为了提高SFDR（无杂散动

5、态 范围），需要对两路ADC信号作幅度和相位的矫正Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年107914.1.2 Data File Format（数据文件格式）?数据文件一般由三个区块组成。你可在数据纪 录的结尾处增加日期和时间（见下图）?文件一般是在数据采集完成后建立。在连续采 集记录数据时，每次采集的数据块被增加?在数据记录中，由于内部程序是在数据采集时 增加数据块，在程序创建文件标题时，最后帧 的日期和时间不知道?所以，程序将日期和时间定期到文件结尾?若检查文件大小和找出结尾的日期和时间，用它们 代替文件标题内的DateTimeDigital RF 讲座清华大学电子工

6、程系雷有华2007年108014.1.2 Data File Format（数据文件格式）_1?右图是数据 文件结构Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年108114.1.3 Trace File Format（曲线文件格式）?File Structure（文件结构）?在文本格式中曲线文件由两块组成?下面第一个图 示出其结构?下面第二个图显示一个曲线文件的实例Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年108214.1.3 Trace File Format（曲线文件格式）_1?曲线文件格式Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年108

7、314.1.3 Trace File Format（曲线文件格式）_2?曲线文件实例Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年108414.1.4 数字采样数据输出?为外部处理或记 录提供输出?RSA6114A I-Q 文 件导出模式?高速数字I/Q 输出?实时校正的数据?模拟IF 输出测量Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年1085RSA6114A I-Q 文件导出模式?以太网、USB 或CD/DVD 可以导出分析 仪中存储的校准后和校正后的数据文件 (内部“tiq”格式)?RSA6100A 系列还提供了ASCII格式，允 许使用通用软件处理采集的信

8、号。文件 记录长度只受到提供的RTSA 存储器限制?下表表明了RSA6100A 系列的时间分辨 率和总可用记录存储时间Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年1086RSA6114A I-Q 文件导出模式_1Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年1087高速数字I/Q 输出?如果相关的信号调制是连续的、超出了存储容 量，那么该怎么办呢？?文件导出受到内部采集存储器的容量限制，而 泰克RSA6100 系列（与前一代产品一样）则拥 有一条高速低压差分信令（LVDS）连接可以 访问模数转换器的输出。它为每个样点提供了 两个值：同相值和正交值?RTSA 输入R

9、F 和IF 段转换选中的信号，把它 传送到模数转换器上。数字流输出为外部解调 或其它处理提供数字化时域波形Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年1088高速数字I/Q 输出_1Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年1089实时校正的数据?RSA6114A 所有的数字I/Q 输出方法（文件导 出或数据流式数据）都拥有一种杰出功能，即 一直校正采样数据的幅度变化和相位变化?在信号通过RF 转换阶段时，滤波器和其它组 件在采集的带宽中增加了一定数量的幅度和相 位变化，所以需要进行校正?RSA6100A在实时处理模数转换样点中包括校 准后的校正功能?与模拟I

10、F输出不同，它一直针对这些变化校正数字 I/Q 数据?外部数字处理器能够由此解调或处理和生成异常准 确的数据表示进入的信号Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年1090模拟IF 输出测量?某些监测应用可能会有RSA6100A中没有提供的信号测量 或解调功能?外接的第三方接收机可以提供解调或专有的信号处理功能?在这些情况下，RSA6100A提供一个模拟IF信号输出端口?其中心频率为500 MHz?用于与示波器和其它设备联合一起工作，如：外部解调器?模拟IF信号输出端口使得RSA6100A 能够作为性能优越的 下变频调谐器使用?模拟IF信号输出端口包含一路放大器电路，把输出电

11、平调 节到大约0 dBm（0.224 V）Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年1091模拟IF 输出测量_1?如下图所示，即使在实时分析仪上进行其它测 量时，RSA6100A 的模拟IF信号输出端口仍处 在活动状态?在使用实时分析仪同时进行频谱测量时，可以 同时完成外部IF处理或解调。这消除了某些传 统扫频分析仪在使用模拟IF输出时把仪器置于 零跨度的要求?比如在无线电监测应用中，这功能允许用户在 频谱测试或DPX 测试的同时使用模拟IF信号 输出端口解调其中一个信号Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年1092模拟IF 输出测量_2?RSA610

12、0A中的模拟IF信号输出端口Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年1093模拟IF 输出测量_3?必需指出的是，使用外部示波器或其它设备进 行模拟IF信号输出端口测量，其结果可能不同 于RSA6100A内部进行的自动测量?这是因为RTSA测量程序所测量的所有数字样 点都校正了幅度和相位，而模拟IF信号输出端 口则可能包含幅度变化和相位误差?示波器或其它分析设备的分析结果可能包含这 些幅度变化和相位误差Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年109414.1.5 LAN和USB连接?泰克实时频谱分析仪RSA3308A配备有标准LAN 以太 网接口?你可共

13、享资源，如文件或通过实时频谱分析仪与网络的连接 来共享磁盘（驱动装置）?还可经与LAN 连接的其它PC 来控制实时频谱分析仪?泰克实时频谱分析仪RSA3308A有两个USB 端口，可 容纳鼠标，键盘等标准附件，及其它USB 装置，例如 打印机?RSA3308A的USB 接口具有下列性能：?执行12Mbps 高速数据通讯?无需设置随时连接USB 装置?无需断电实时频谱分析仪，连接和中断USB 装置?重启实时频谱分析仪而无需关闭总电源Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年109514.2 理解FFT 重叠技术?14.2.1 引言?14.2.2 工作方式?14.2.3 FFT

14、重叠技术典型应用?14.2.4 FFT 重叠技术小结Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年109614.2.1 引言?泰克RTSA 在进行FFT 处理前对FFT 帧采用窗口技术，以降 低频谱泄漏的影响?窗口函数通常是一个钟状。有许多窗口函数，上图是流行的 Blackman-Harris 4B（BH4B）轮廓?窗口效应是在窗口中心的样点上放置的权重要高于偏离中心 的样点，在两端的值将达到零?这可以视为有效降低计算FFT 所用的时间。时间和频率是倒数关系。 时间样点越少，频率分辨率越差（越宽）?对BH4B窗口，有效的频率分辨率约比没有窗口实现的值宽两倍?窗口的另一个影响是，这

15、个窗口改动后的时域数据产生的 FFT 输出频谱，它对帧中心的行为最为灵敏，但对帧开始和 末尾的行为并不灵敏?出现在FFT 帧末尾附近的瞬时信号被去加重，可能都会被漏掉?通过使用重叠帧可以解决这个问题，重叠帧是一种复杂的技术，涉及 计算时间和时域平坦度折衷，以实现希望的性能Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年109714.2.1 引言_1?随着速度更快的随时间变化的频率信号越来越普遍，泰克提 供了采用可以完全重叠的FFT 帧的实时频谱分析仪 （RTSA），满足广大用户更好地查看超短时间事件的需求?重叠FFT 的工作方式与频谱图“缩放”有些类似?它有效展宽时间标度?它重叠小

16、的时间事件，频谱图中提供的更大的查看能力，则大大提高了查看 频率随时间变化的能力?重叠帧的一个优势是提高了显示更新速率，这一效应在要求 采集时间长的窄跨度中最为明显?重叠帧的另一个优点是在频谱图中实现的无缝频域显示?由于窗口滤波器的影响，如果帧没有重叠，在两个相邻帧接合处发 生的频谱事件可能会丢失?但是，重叠帧保证了可以在频谱图上查看所有频谱事件，而不考虑 窗口效应Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年109814.2.1 引言_2?与“缩放”类似：下面的频谱图可以查看瞬时事件行为Digital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年109914.2.2 工作方式?重叠多个FFT?部分比较?重叠的FFTDigital RF 讲座清华大学电子工程系雷有华2007年1100重叠多个FFT?前一代RTSA大多以直接顺序方式处理来自模数转换器 的数据。第一个1024 个字节进入第一个FFT（第一个 帧），第二个1024 字节进入第二个FFT （第二个 帧），依此类推?通过重叠FFT这种新功能，用户可以在0-1023 范围内 选择重叠的数