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实时频谱分析仪基础

作者: 时间:2017-01-09 来源:网络 收藏

1.通用频域特征(General frequency domain characterisitics)

实时分析带宽:160MHz

100%幅度精度时可捕获的最小信号宽度:3.57us (条件:模板触发,160MHz带宽,窗口类型是Blackmann-Harris。)

(解释:参考频率模板触发规范项。)

60dB StM(信号到模板比)最小可检测的信号宽度:5ns

(解释:60dB信噪比时,采样率200MSa/s,5ns是样点间隔。)

分辨率带宽(RBW):扫宽最小RBW最大RBW(使用Kaiser窗口函数)

160MHz350KHz11MHz

110MHz240KHz7.7MHz

60MHz130KHz4.2MHz

10MHz22KHz700KHz

1MHz2.2KHz70KHz

100KHz220Hz7KHz

10KHz22Hz700Hz

(解释:不同的扫宽,DDC变频后有不同压缩采样率,最小32点,最大1024点FFT,决定了最大最小RBW。)

最大采样速率:200MSa/s(复数)

(解释:指DDC变成IQ后的采样速率。)

FFT速率:292969/s(连续的,不可设置)

I/Q存储深度:2GB

(解释:指DDC变成IQ后的存储深度,所以扫宽越小,存储时间越长,因为扫宽越小采样率越低。)

幅度分辨率:0.01dB

扫描点数:821(可利用的水平迹线点数)

最小捕获时间:100us

2.密度显示(Density display)

深度分辨率:32bits(高达4亿FFT)

密度范围:0-100%(0.001%步进)

最小扫宽:450Hz

3.频谱图显示(Spectrogram display)

最大捕获量:10000(三图形显示模式,最大是5000)

三维颜色动态范围:200dB

4.功率对时间(Power VS. time)

支持的检波器:Max Peak,Min Peak,Sample,Average(Voltage)

时间分辨率:5ns

最大时间:100s

最小时间:250us

最小可检测的信号:5ns(不考虑全幅度精度)

5.频率模板触发(Frequency mask trigger)

FMT打开时的可选显示模式:密度,频谱图,实时频谱

触发分辨率:0.5dB

触发条件:进入,离开,内部,外部,进入->离开,离开->进入

6.不同RBW,100%触发下的最小信号宽度(Minimum duration for 100% trigger with various RBWs)(条件:1024点,矩形窗)

扫宽:160MHz120MHz80MHz40MHz20MHz

信号宽度(us):

32点窗口3.573.623.734.044.68

64点窗口3.733.834.054.685.96

128点窗口4.054.264.695.968.52

256点窗口4.695.115.978.5213.6

512点窗口4.976.828.5313.623.9

1024点窗口8.5310.2313.6523.8844.4

7.StM>0dB时的最小信号宽度(Minimum duration for StM>0dB)

扫宽:160MHz120MHz80MHz40MHz20MHz

信号宽度(us):

0dB偏置8.5310.2313.6523.8844.36

6dB偏置3.423.425.1310.2620.52

12dB偏置1.291.712.575.1410.28

20dB偏置0.5150.691.032.064.12

40dB偏置0.550.0730.1100.2200.440

60dB偏置0.0100.0130.0200.0400.080

如何计算最小信号宽度?

计算公式:

最小信号宽度=(窗口尺寸 不重叠点-1)/采样率

Gap=1024-窗口尺寸-重叠点(如果结果<=0,则无Gap)

例1:扫宽:160MHz(此时Fs=200MHz),窗口:1024点,重叠点:341点。

信号必须持续2个FFT减去一个样点,以确保能覆盖一个完整的1024点FFT。

所以得出最小信号宽度:(1024 683-1)/200MHz=8.53us,无Gap。

图10最小信号宽度计算实例1

例2:扫宽:160MHz,窗口:256点,重叠点:341点。

信号必须持续2个FFT减去一个样点,以确保能覆盖一个完整的1024点FFT。

所以得出信号宽度:(256 683-1)/200MHz=4.69us

Gap=1024-窗口尺寸-重叠点=427点=2.135us

信号>=4.69us时是精确的;信号<2.135us时会被错过和丢失。

图11最小信号宽度计算实例2

关于100%截获率(POI)和 信号幅度和模板比(StM)的理解如下。

规范中的“信号幅度=模板幅度”:0dB偏置。

如果信号幅度大于模板幅度,最小时间相应减少。

例3:扫宽:160MHz(Fs=200MHz),窗口:1024点,重叠点:341点。如图10所示。

如果信号高于模板6dB,则信号只要覆盖窗口的一半,就可被捕获。为了保证覆盖窗口的一半,信号必须持续2个半窗口长度减去重叠点再减去1。

所以最小信号宽度:(512 171-1)/200MHz=3.41us,无Gap。

图12 6dB StM时的最小信号宽度计算实例3

最小信号宽度小结:

100%截获率用最小信号宽度定义,在此信号宽度时,FMT总能够触发。

如果实际信号宽度大于最小信号宽度规范,不论选择什么样的窗口函数,都将可以100%捕获,并有足够精确的幅值。

如果时间信号宽度小于最小信号宽度规范,可能仍然会促使仪器触发,可能仍然具有精确的幅度值,但是这是不能够保证的。

仪器有可能错过非常短的信号,这与这些参数有关:采样率,重叠存储,窗口设置,和信号幅度。

最小信号宽度规范依赖于采样率:采样率越快,将花较少的时间捕获用于FFT的样点。规范依赖于相对于模板的信号幅度,如果信号超过模板电平,保证100% POI的最小信号宽度将会变小。规范依赖于RBW(窗口)选择:最窄的RBW要求最长的信号宽度,但也保证不会错过非常短的信号。宽的RBW要求短的信号宽度,但是可能会错过非常短的信号。

参考文献

[1]Agilent Technologies,Inc. Real-time Signal Analysis training material.[2012].

[2]Agilent Technologies,Inc.Real-Time Spectrum Analyzer(RTSA)Technical Overviews.[2013].

[3]Tektronx. Real Time Spectrum Analyzer Primer.[2010].


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关键词: 实时频谱分析

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