利用混合域分析儀進(jìn)行跨域分析

MDO4000系列混合域分析儀（圖1），是一款具有創(chuàng )新意義的分析儀，至今已經(jīng)獲得國內外十多個(gè)最佳創(chuàng )新獎項。原因為MDO4000的“五機合一”特色，即：四通道500MHz/1GHz帶寬數字熒光示波器，16通道邏輯分析儀，多種總線(xiàn)協(xié)議分析儀，3GHz/6GHz頻譜分析儀，以及大于等于1GHz帶寬的調制域分析儀。這五種功能工作在同一時(shí)鐘、同一觸發(fā)機制下，使得MDO4000具有創(chuàng )新的時(shí)域、頻域和調制域時(shí)間相關(guān)的跨域分析功能。

　　圖1:MDO4000系列混合域分析儀。

　　跨域分析簡(jiǎn)介

　　隨著(zhù)嵌入式技術(shù)、軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)及數字射頻技術(shù)的發(fā)展，在設計、開(kāi)發(fā)和調試這些系統的射頻驅動(dòng)電路時(shí)，僅僅從頻域或時(shí)域進(jìn)行測試，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足它們對高效率、高可靠性的需求。這需要一種測試工具，可以將射頻信號當作示波器的一個(gè)通道看待，在時(shí)域上將基帶信號、控制信號、總線(xiàn)信號、頻譜及射頻信號的調制域特性有機地結合在一起。這就是時(shí)域、頻域、調制域時(shí)間相關(guān)的跨域分析。目前，泰克MDO4000系列混合域分析儀是僅有的可以進(jìn)行跨域分析的分析儀。

　　圖2（a）是典型的MDO4000系列混合域分析儀進(jìn)行時(shí)間相關(guān)的跨域分析示意圖。圖中上半部分為時(shí)域波形，下半部分為頻域頻譜。這張圖顯示了2.4GHz載波被基帶數據進(jìn)行ASK調制的過(guò)程。圖中，黃色為基帶信號，藍色為位參考信號。位參考信號兩個(gè)寬脈沖間共有七個(gè)位間隔，用以分隔8個(gè)串行二進(jìn)制數，因此，黃色的基帶數據在位參考信號的分隔下呈現為數據0~7.那么哪里體現了時(shí)域、頻域的時(shí)間相關(guān)特性？在圖2（a）、2（b）上半部分中，紅色圓圈框住的橙色條表示頻譜在時(shí)間軸上的時(shí)刻，也就是說(shuō)，圖2（a）、2（b）顯示的頻譜在時(shí)間軸上是上半部分橙色框時(shí)刻的頻譜。通過(guò)移動(dòng)橙色框在時(shí)間軸上的位置，下半部分的頻譜就會(huì )有相應變化。

　　另一方面，在圖2（a）中，上半部分時(shí)域顯示還有一條橙色波形，該波形幾乎與黃色基帶信號一模一樣，實(shí)際上該波形為2.4GHz載波信號的幅度隨時(shí)間的變化，即射頻信號的調制域波形。由此可見(jiàn)，利用時(shí)間相關(guān)的跨域分析，可以輕松測試基帶信號、控制信號、射頻頻譜及射頻信號的調制域特性之間的因果關(guān)系。

　　圖2:MDO4000系列跨域分析示意圖。

　　如何實(shí)現跨域分析

　　既然跨域分析指的是時(shí)域、頻域、調制域協(xié)同分析，那么能否將用于時(shí)域分析的示波器和頻域及調制域分析的頻譜儀或矢量信號分析儀組成測試系統進(jìn)行跨域分析？答案是否定的！因為示波器和頻譜儀或矢量信號分析儀是不同的儀器，即使都用外部時(shí)鐘同步，但獨立的觸發(fā)機制使得它們難以獲得相同時(shí)基；即使忽略各儀器觸發(fā)的不確定性所帶來(lái)的時(shí)基誤差，各臺儀器分別顯示的結果也很難在時(shí)間軸上對應起來(lái)。

　　或許有人會(huì )提出這樣一個(gè)疑問(wèn)：既然示波器可以測試各通道不同信號的時(shí)序關(guān)系，如果犧牲一個(gè)示波器通道，將射頻信號接到該通道，然后利用示波器的FFT顯示該通道的頻譜，這樣不是就可以進(jìn)行跨域分析了嗎？答案同樣也是否定的。

　　圖3是示波器截圖，1通道黃色信號為控制脈沖，2通道藍色信號為數據，3通道粉絲信號為接入的射頻信號，紅色曲線(xiàn)為3通道射頻信號的FFT頻譜。該射頻信號在控制脈沖發(fā)出以前發(fā)射900MHz載波，在控制脈沖發(fā)出后發(fā)射2.4GHz載波。從這張截圖可以發(fā)現如下問(wèn)題：該示波器帶寬為1GHz,因此3通道無(wú)法正確顯示控制脈沖以后的2.4GHz載波；紅色FFT頻譜為3通道全部樣點(diǎn)的FFT,沒(méi)有時(shí)間軸上的信息。鑒于以上兩點(diǎn)，紅色FFT頻譜僅顯示900MHz載波頻譜，無(wú)法顯示整個(gè)頻譜變化的過(guò)程，因此這種方法無(wú)法用于跨域分析。

　　圖3:示波器截圖。