Spectrum高速數字化儀TS-M5i.33xx-x16系列具有七種型號，支持10 GS/s的最大采樣率，可提供超過4.7 GHz的帶寬和12位的分辨率，能廣泛適用于各類射頻和高速數字應用。技術工程師帶您了解TS-M5i.33xx-x16系列高速數字化儀從從雷達脈沖測試到信號分析的廣泛應用！

高速數字化儀TS-M5i.33xx-x16系列

應用1. 測量雷達脈沖

TS-M5i.33xx-x16系列的其中一種射頻應用是雷達分析。圖1顯示了采集1 GHz相位調制雷達脈沖的示例。

圖1：1 GHz相位調制雷達脈沖（左上）與解調相位信息（左下）；脈沖的頻譜（右上）和頻譜的水平擴展視圖（右下）

雷達脈沖以Spectrum SBench 6測量軟件上的最大采樣率每秒10 GS/s進行采集。其中，相位調制是一種雙相巴克碼，旨在提高雷達的距離分辨率。它們是一系列不同長度的 +1 和 -1 數字的序列。采集的數據被傳輸到MATLAB進行相位解調，并將解調后的信號導入回SBench6。

Spectrum提供的軟件開發工具包 （SDK）包括允許LabView和MATLAB等常用的第三方分析軟件控制Spectrum數字化儀并與之通信的驅動程序。Spectrum數字化儀還可以通過PCI Express x16接口以高達12.8 GB/s 的速度將數據傳輸到PC系統，或直接傳輸到CUDA GPU進行自定義處理。這些接口提供了進一步高級分析的能力。

采集信號的快速傅立葉變換（FFT）顯示了信號的頻譜。它在1 GHz的載波頻率處有一個峰值。載波頻率處的FFT水平縮放擴展顯示了相位調制導致的頻譜展寬。

在這個應用中，長達8 GS的記錄長度對于研究在10 GS/s最大采樣率下，長達800 ms的跟蹤歷史也非常有用。測量脈沖的持續時間為20 us，在10 kHz脈沖重復頻率下，每次記錄可獲得約8000個這樣的脈沖。

應用2.分析正交調制通信信號

通信測量是Spectrum TS-M5i.33xx-x16系列數字化儀的另一個應用領域。大多數通信系統使用各種正交調制方案來有效地對數據進行編碼。圖2顯示了對8PSK調制1 GHz載波的分析。

圖 2：1 GHz 載波正交調制 8PSK 信號的時域和頻譜分析。左上角的軌跡是獲取的8PSK信號。右側的軌跡是該軌跡的水平縮放。左下方的軌跡顯示了信號的頻譜。右側的軌跡是信號頻譜的擴展視圖。

在Spectrum SBench 6軟件界面的左上方，顯示了采集到的20 us 8PSK信號的片段。軌跡的下方是信號的頻譜，頻譜顯示了1 GHz載波頻率的峰值及其調制包絡。可以看到載波的三次諧波在 3 GHz 處，與載波峰值相比衰減了大約 36 dB。底部中心軌跡顯示了頻譜的擴展視圖。光標測量了最接近載波頻率的調制邊帶的偏移量。左側信息面板中顯示的光標讀數表明邊帶偏移量為160 MHz。對于一個未經過濾的脈沖波形，調制包絡會有一個 sin(x)/x 的形狀。右下方的擴展頻譜視圖顯示，8SPK信號經過帶寬為20 MHz的升余弦濾波器進行了低通濾波。光標測量的是濾波器的標稱帶寬。調制信號頻譜中高于20 MHz截止頻率的頻率被消除，因此邊帶只出現在載波的和采樣零點的20 MHz范圍內。

頂部中心軌跡是獲取的信號時域的放大圖。波動是由于數據調制造成的。兩個相鄰窄峰值之間的間距顯示了40 MBaud的數據傳輸速率。調制邊帶之間的 160 MHz間距表示以四倍數據速率（即 160 MHz）進行額外的采樣過程。觀察右上方軌跡中8PSK信號的高度擴展視圖，可以在相位終端之間看到信號粒度。光標設置為測量相位中斷之間的時間周期，結果是6.2 ns，即頻率為160 MHz。因此，40 MBaud調制被限制在20 MHz帶寬內，并在 160 MHz 處再次采樣后進行廣播。

獲取的射頻載波使用專有的矢量信號分析軟件在Spectrum SBench 6外部進行解調，然后將得到的同相和正交分量重新導入Spectrum SBench 6進行額外的分析和顯示。圖3提供了一個結果示例。

圖 3：解調信號的同相 （I） 和正交 （Q） 分量。交叉繪制 I 和 Q 信號可生成狀態轉換或軌跡圖。

I 分量顯示在左上方的軌跡中，Q 分量顯示在 I 分量的下方。

8PSK信號在每三個比特編碼成一個符號，每個符號產生八個可能的數據值。I值和Q值轉化為相位和幅度信息。每個狀態的相位和幅度值都可以用I信號與Q信號的圖（即星座圖）來表示。狀態轉換圖或軌跡圖（右側軌跡）顯示了數據狀態之間的轉換路徑，每條軌跡的起點和終點都是八個數據狀態之一。數據狀態出現在0、45、90、135、180、225、270和315度八個相位上。狀態轉換圖提供了一種快速評估8PSK信號生成的方法。底層星座的不對稱和偏斜表明信號生成存在誤差。

應用3.分析DDR 2內存數據信號

Spectrum TS-M5i.33xx-x16系列數字化儀也可以采集高速數字物理層信號。數字信號的帶寬取決于脈沖的上升時間，脈沖是時鐘速率的函數。一般的經驗法則是，測量系統的測量帶寬應為數字系統的時鐘頻率的五倍。您可以在圖4所示的示例中看到這一點，該示例顯示了雙倍數據速率（DDR 2）內存數據信號的采集和分析。DDR存儲器使用時鐘（clock）、選通（strobe）和數據（data）這三種數字信號對數據進行讀取和寫入設備。數據信號如圖4所示。

圖 4：DDR2內存的數據信號結構復雜，FFT頻譜顯示高達 3 GHz左右的能量

采集的數據信號顯示在左上角的跡線中。左下角是信號的水平擴展視圖。數據信號的FFT頻譜如圖中右側圖像所示。由于數字信號的脈沖性質，頻譜具有Sin（x）/x包絡。設備的時鐘頻率為333 MHz。DDR內存操作以兩倍的時鐘速率進行。頻譜中的零點出現在 666 MHz 及其整數倍頻率上，頻譜顯示出到大約 3 GHz 的大量能量。

END

綜上所述，Spectrum TS-M5i.33xx-x16 系列數字化儀憑借其高性能和廣泛的應用領域，為雷達脈沖測量、通信信號分析和高速數字信號采集提供了強大的工具。數字化儀的高采樣率、寬頻帶和12位分辨率的特點，使得它們能夠精確地捕捉和分析各種復雜的信號。無論是射頻應用還是高速數字物理層信號的采集，Spectrum TS-M5i.33xx-x16系列數字化儀都能提供出色的性能和可靠性。隨著技術的不斷發展，這些采集器無疑將在未來的信號分析和測量領域發揮更加重要的作用。

審核編輯 黃宇