究竟為何在工程師工作中好的工具會(huì)如此重要呢？想必是因?yàn)橛泻玫募夹g(shù)的同時(shí)擁有好的工具去結(jié)合讓技術(shù)更好的為工作服務(wù)。然而小編有了解到目前有一款測(cè)量神器混合域示波器在測(cè)量界”叱詫風(fēng)云“，下面讓我們一起投入到混合域示波器的世界！探究示波器在工程師工作中究竟是怎么起到重要作用的吧…

MDO 是什么？

在描述其內(nèi)部技術(shù)前，我們最好先了解一下 MDO 是 由哪些東西組成的。

過去，進(jìn)行模擬測(cè)量、數(shù)字測(cè)量 和 RF 測(cè)量需要使用三種不同的儀器:
● 示波器，用來在時(shí)域中對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行時(shí)間相關(guān)測(cè)量
● 邏輯分析儀，用來在時(shí)域中對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行時(shí)間相關(guān)測(cè)量。混合信號(hào)示波器(MSO)是增加了數(shù)字通道的示波器
● 頻譜分析儀，用來在頻域中對(duì) RF 信號(hào)進(jìn)行測(cè)量
混合域示波器(MDO)是第一個(gè)把混合信號(hào)示波器(包括邏輯和協(xié)議分析功能 )與現(xiàn)代頻譜分析儀集成在一起的工具。

它們是擁有一整套輸入通道,為測(cè)量模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)和 RF 信號(hào)而優(yōu)化的：
●2條或4條模擬時(shí)域通道,100MHz、200MHz、350MHz、500MHz或1GHz帶寬,擁有串行總線解碼和觸發(fā)功能
●16條數(shù)字時(shí)域通道，定時(shí)分辨率最低 60.6ps，擁有串行總線解碼和觸發(fā)功能
●1條頻譜分析儀通道，最高6GHz輸入頻率范圍

MDO是怎樣工作的?

為了提供上述功能，尤其是RF測(cè)量性能，MDO采用獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)頻譜分析儀或示波器用戶可能并不熟悉這種結(jié)構(gòu)。

如圖是傳統(tǒng)掃頻分析儀簡(jiǎn)化的方框圖。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)是掃頻超外差頻譜分析儀 (SA)，正是這種結(jié)構(gòu)使得工程師在幾十年前就能進(jìn)行頻域測(cè)量。

當(dāng)前一代頻譜分析儀包括許多數(shù)字要素，如 ADCs、DSPs 和微處理器。但基本掃頻方法仍大部分相同。

SA 通過下變頻關(guān)心的信號(hào)，然后掃描通過解析帶寬 (RBW) 濾波器的傳輸頻帶，來進(jìn)行功率相對(duì)于頻率關(guān)系測(cè)量。RBW濾波器后面是一個(gè)檢測(cè)器，計(jì)算選定頻寬中每個(gè)頻率點(diǎn)上的幅度。

這種方法的優(yōu)點(diǎn)是提供了高動(dòng)態(tài)范圍，缺點(diǎn)是一次只能計(jì)算一個(gè)頻率點(diǎn)的數(shù)據(jù)。結(jié)果，測(cè)量數(shù)據(jù)只對(duì)相對(duì)穩(wěn)定的、不變化的窄帶輸入信號(hào)有效。

如圖是矢量信號(hào)分析儀VSA的結(jié)構(gòu)。VSA代表著一種比較現(xiàn)代的頻譜分析儀結(jié)構(gòu)，其中本振是步進(jìn)式的，而不是掃描式的。

得到的信號(hào)先濾波，再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。這會(huì)得到一個(gè)帶限時(shí)域信號(hào)，可以通過使用 DFT(離散傅立葉變換)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域。然后使用得到的頻域信息，在本振頻率周圍的畫面上繪制一小部分頻譜圖。

然后本振步進(jìn)到下一個(gè)更高的頻率，然后重復(fù)這個(gè)過程，直到繪制整個(gè)頻譜。在處理隨時(shí)間變化的RF時(shí)，步進(jìn)式分析儀要優(yōu)于掃頻分析儀，但前提是關(guān)心的頻寬位于步進(jìn)寬度范圍內(nèi)，而頻進(jìn)寬度通常相當(dāng)窄(10MHz~25MHz)。

如圖是簡(jiǎn)化的MDO方框圖。高亮顯示的模塊是只有MDO4000系列中才有的模塊，其他模塊則是MDOMDO是怎樣工作的?

RBW濾波器后面是一個(gè)檢測(cè)器，計(jì)算選定頻寬中每個(gè)頻率點(diǎn)上的幅度。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是提供了高動(dòng)態(tài)范圍，缺點(diǎn)是一次只能計(jì)算一個(gè)頻率點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

結(jié)果，測(cè)量數(shù)據(jù)只對(duì)相對(duì)穩(wěn)定的、不變化的窄帶輸入信號(hào)有效。如圖是矢量信號(hào)分析儀VSA的結(jié)構(gòu)。VSA代表著一種比較現(xiàn)代的頻譜分析儀結(jié)構(gòu)，其中本振是步進(jìn)式的，而不是掃描式的。

得到的信號(hào)先濾波，再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。這會(huì)得到一個(gè)帶限時(shí)域信號(hào)，可以通過使用 DFT(離散傅立葉變換)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域。然后使用得到的頻域信息，在本振頻率周圍的畫面上繪制一小部分頻譜圖。

然后本振步進(jìn)到下一個(gè)更高的頻率，然后重復(fù)這個(gè)過程，直到繪制整個(gè)頻譜。在處理隨時(shí)間變化的RF時(shí)，步進(jìn)式分析儀要優(yōu)于掃頻分析儀，但前提是關(guān)心的頻寬位于步進(jìn)寬度范圍內(nèi)，而頻進(jìn)寬度通常相當(dāng)窄(10MHz~25MHz)。

如圖是簡(jiǎn)化的MDO方框圖。高亮顯示的模塊是只有MDO4000系列中才有的模塊，其他模塊則是MDO4000和MDO3000系列共有的模塊。現(xiàn)代矢量信號(hào)分析儀使用的結(jié)構(gòu)基本相同。

MDO和普通VSA之間的主要差異在于，MDO有：
● ADC采樣率要高得多，因此實(shí)現(xiàn)了超寬捕獲帶寬
● 固定下變頻范圍數(shù)量少

MDO的核心是大多數(shù)泰克示波器中使用的泰克自主開發(fā)的同一模數(shù)轉(zhuǎn)換器。這種8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器以10 GS/s速率采樣，輸入帶寬超過5 GHz。

在所有MDOs中，信號(hào)都增加了抖動(dòng)，以改善SFDR。在把數(shù)據(jù)采集到存儲(chǔ)器中后，會(huì)結(jié)合使用硬件技術(shù)和軟件技術(shù)，執(zhí)行數(shù)字下變頻(DDC)，大大增強(qiáng)信號(hào)保真度。

這個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了三件事：
●數(shù)據(jù)記錄被轉(zhuǎn)換成I (同相)和Q (正交)復(fù)合數(shù)據(jù)格式
●中心頻率被傳送到DC，可以把IQ采樣率降低到半速率
●數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，壓縮到足以覆蓋頻寬的采樣率

MDO中的數(shù)字信號(hào)處理器執(zhí)行FFT，把RF時(shí)域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成頻域數(shù)據(jù)，采用頻譜的形式。整個(gè)頻譜乘以校準(zhǔn)系數(shù)，調(diào)節(jié)平坦度和相位。

然后使用用戶可選的檢測(cè)方法，確定怎樣把1000-2,000,000點(diǎn)FFT輸出壓縮到寬1,000像素的顯示畫面。其中提供了正峰值、負(fù)峰值、平均值和采樣檢測(cè)器。

最后，把得到的頻譜加上對(duì)數(shù)標(biāo)度，進(jìn)行顯示。

總結(jié)

MDO3000和MDO4000系列都可以方便地在一個(gè)集成平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)多臺(tái)儀器的功能。

MDO4000系列能夠在一個(gè)同步視圖中同時(shí)顯示時(shí)域和頻域，特別適合進(jìn)行EMI調(diào)試和集成無線收發(fā)機(jī)。

盡管采用示波器技術(shù)構(gòu)建高保真度頻譜分析儀大大突破了傳統(tǒng)，但有許多技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，具體包括：

●使用專用頻譜分析儀輸入，改善保真度
●使用數(shù)字下變頻器和DFT技術(shù)，利用工藝增益改善靈敏度
●使用抖動(dòng)改善SFDR
●改善屏蔽

通過使用這些技術(shù)，MDO實(shí)現(xiàn)了進(jìn)行頻譜測(cè)量所需的保真度，同時(shí)保留了集成示波器提供的優(yōu)勢(shì)，具體包括：

●在任何中心頻率上實(shí)現(xiàn)了至少1 GHz的寬捕獲帶寬，某些情況下實(shí)現(xiàn)了高達(dá)3.75 GHz的帶寬
●成本和空間優(yōu)勢(shì)，共享一個(gè)機(jī)箱、顯示器、接口、電源等
●一臺(tái)集成儀器的方便性
●在MDO4000系列上
- 模擬通道和數(shù)字通道實(shí)現(xiàn)了時(shí)間相關(guān)
- 能夠查看頻譜分析儀提供的典型零頻寬之外的RF時(shí)域數(shù)據(jù)

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