信號完整性分析：無(wú)線(xiàn)信號(二)頻率測量

《信號完整性 - 工程師的同伴》一書(shū)的第10章討論了在現代無(wú)線(xiàn)環(huán)境中的無(wú)線(xiàn)信號測量和可能有些激進(jìn)的信號分析的新技術(shù)。第二部分覆蓋了頻率測量。

頻率測量一般由掃描頻譜分析儀完成，通過(guò)在一定的分辨率帶寬(RBW)下掃描出每個(gè)頻點(diǎn)信號的幅度并保存，從而顯示出幅度隨整個(gè)頻段變化的信息。掃描頻譜分析儀要提供信號靜態(tài)頻譜分量的極佳的動(dòng)態(tài)范圍和高度的精確度，RBW是重要的考量。然而，掃描頻譜分析儀的主要缺點(diǎn)是，它只在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)測試信號的一個(gè)頻點(diǎn)的幅度。

這是一個(gè)缺點(diǎn)，因為目前新的無(wú)線(xiàn)應用的RF信號都有復雜的時(shí)域特性。最新的RF信號，特別是開(kāi)放使用的工業(yè)、科學(xué)和醫學(xué)(ISM)頻段，經(jīng)常采用擴頻通信技術(shù)，比如藍牙和WiFi，那些信號是斷續（intermittent）的或是突發(fā)（bursty）的。如此短持續時(shí)間的無(wú)線(xiàn)信號相比以往的無(wú)線(xiàn)信號，在頻域內的改變更加引人注目。因此，鑒于傳統的掃描頻譜分析儀在數字調制分析和工作能力，采用該儀器來(lái)測試如今的無(wú)線(xiàn)信號顯得太困難了。甚至是針對特定數字調制應用的矢量信號分析儀(VSA)，在分析一段時(shí)間內頻率調制的特定信號也存在限制。

現今的頻譜檢測經(jīng)常要涉及到在非固定的時(shí)間和無(wú)關(guān)聯(lián)的噪聲下探測基本事件。簡(jiǎn)單的說(shuō)，包括瞬時(shí)的、可預知的和不可預知的頻移，復雜的調制圖，現在多種的RF和無(wú)線(xiàn)通信標準和應用。普通的例子是RFID和擴頻通信，通信發(fā)生的時(shí)間都非常短或者說(shuō)是突發(fā)信號。盡管普通的掃描頻譜分析儀和向量分析儀有針對這些無(wú)線(xiàn)通信方式測量的選項，本章節我們瞄準采用實(shí)時(shí)頻譜分析儀(RTSA)進(jìn)行測量。我們討論RTSA是因為今天的無(wú)限應用已經(jīng)傾向于瞬時(shí)信號。SI工程師現在需要同時(shí)在時(shí)域和頻域對他們感興趣的信號進(jìn)行觸發(fā)和捕獲。

SI工程師經(jīng)常需要捕獲一個(gè)連續的信號流，包括瞬時(shí)的和頻率漂移，他們需要得到信號的頻率、幅度和調制的變化。另外，所有這些工作往往需要在很長(cháng)的時(shí)間內完成。比如說(shuō)，一個(gè)SI工程師要采用一臺掃描頻譜分析儀探測一個(gè)現代RF系統的瞬時(shí)事件，他需要等待很長(cháng)的時(shí)間。甚至那樣他也會(huì )受到限制，或者他有可能錯過(guò)了一個(gè)突發(fā)事件的測量。

對新的RF應用進(jìn)行測試的思路是這些無(wú)線(xiàn)信號在時(shí)域的變化。這個(gè)特性，加上以往討論的因素，迫切需要新的測試方案。因此，SI工程師和設計者越來(lái)越多的使用實(shí)時(shí)頻譜分析儀，盡管RTSA并不是個(gè)新東西，它同VSA的概念也很類(lèi)似，RTSA對SI工程的應用還是很關(guān)鍵。因此，今天的SI工程師需要考慮傳統的頻域信息和RTSA。另外，盡管現在的趨勢是SI工程師已經(jīng)開(kāi)始認識到RTSA對于潛在時(shí)域和頻域RF信號特性的重要性，我們這一章還是論述了關(guān)注RTSA的原因。

下一節：掃描頻譜分析儀

Geoff Lawday博士是泰克公司在英國B(niǎo)uckinghamshire New University的教授，他在泰克實(shí)驗室進(jìn)行信號完整性設計和高性能總線(xiàn)系統的教學(xué)，并在歐洲負責泰克公司信號完整性的研討會(huì )。

David Ireland是泰克公司在歐洲和亞洲的設計和制造市場(chǎng)經(jīng)理，在測試測量領(lǐng)域有超過(guò)30年的工作經(jīng)驗，在領(lǐng)先的技術(shù)期刊上定期發(fā)表信號完整性的文章。

Greg Edlund是IBM全球工程解決方案部的高級工程師，曾參與十個(gè)高性能計算平臺的開(kāi)發(fā)和測試，他著(zhù)有Timing Analysis and Simulation for Signal Integrity Engineers一書(shū)。