[Real-Time Spectrum Analyzers (RTSA) ] 实时频谱分析 A

废话:

这部分内容比较多,先写一部分吧;

这个是频谱仪的一部分功能,姑且把仪器制造商分别一流和其他吧;
一流的应该只有两家,Agilent 安捷伦和 R&S罗德与施瓦茨;

一、安捷伦的部分新产品9040不必再考虑,跳过吧;
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二、性能基本相差不大,以后就是这款了
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正文;

一、经典扫频调谐频谱

实时频谱分析允许频谱分析仪对难以捉摸的瞬态信号进行连续、无间隙的捕获和分析,而传统的频谱分析仪和矢量信号分析仪由于其设计而不具备这种能力。
扫频频谱分析仪通过扫描其本振 (LO) 来扫描输入,将输入频率范围下变频为固定的中频 (IF),然后通过分辨率带宽 (RBW) 滤波器对其进行筛选并检测。当LO被扫描时,输入信号频率被有效地扫描过FIXed频率RBW光纤。实际上,频谱分析仪在任何时刻都只能看到频率范围的一小部分,因此只有当信号在正确的时间和频率出现在RBW信号时,信号才可见。它对扫描扫描输入频率范围的不同部分时出现的瞬态信号视而不见(图 1)。

图 1. 经典扫频调谐频谱分析仪示意图。在现代分析仪中,分辨率带宽滤波和包络检测和显示是使用数字信号处理实现的
图 1. 经典扫频调谐频谱分析仪示意图。在现代分析仪中,分辨率带宽滤波和包络检测和显示是使用数字信号处理实现的

二 、扫描过程中对瞬态信号的响应

矢量信号分析仪将特定带宽内的目标信号下变频为固定频率IF 。IF模拟信号由模数转换器(ADC)采样,时域采样流可用于调制域分析。对于频谱分析,使用快速傅里叶变换 (FFT) 将时域样本转换为频域频谱。 FFT 处理一个样本块,称为样本帧。在本应用笔记中,样品帧中的样品数量称为样品帧尺寸或FFT尺寸。完成FFT计算并将结果传输到显示器后,即可获取下一个样品帧。尽管LO是静止的,但与扫描频谱分析仪不同,矢量信号分析仪对样本帧之间时间间隔内发生的信号事件视而不见(图2)。

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图2. 扫描频谱分析仪在扫描过程中对瞬态信号的响应

三、 矢量信号分析仪和信号处理

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图3. 简化矢量信号分析仪和信号处理流程框图

几乎所有现代频谱分析仪都结合了传统扫描频谱分析仪和矢量信号分析仪的特点。如果跨度大于 FFT 分析带宽,则 LO 将步进以将多个 FFT 拼接在一起,以显示具有所需跨度的频谱。然而,RTSA频谱分析仪的与众不同之处在于它能够连续采集信号样本并执行FFT分析。
非RTSA频谱分析仪或使用FFT分析的矢量信号分析仪具有串行过程,用于采集并计算FFT。

四、实时频谱分析仪框图和信号处理流程

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图4. 实时频谱分析仪框图和信号处理流程
RTSA过程是并行的(图4),因为它可以采集新的帧,同时在前一个帧上执行FFT。这种并行处理需要快速的数字硬件和较大的内存缓冲区。RTSA ,能够执行每秒 527K FFT 的 512 点 FFT。FFT 的点数是跨越 FFT 分析带宽的频率点数。它也等于采样帧中收集的 I/Q 样品数量。点越多,频率分辨率越高,但FFT计算时间越长。

五、小结

关键性能指标是截获概率 (POI),定义为准确测量连续波 (CW) 信号幅度所需的最短信号持续时间。POI 受多种因素影响:FFT 处理速度、采样率、窗口重叠、RBW 和跨度。

下一节将解释这些因素的相互依存关系及其对POI的影响。

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