虹科M4i系列模塊數(shù)字化儀，能夠以16 bit高分辨率采集2 GHz帶寬的RF信號(hào)。虹科數(shù)字化儀能夠使用許多RF和較低頻率微波的測(cè)試。本文重點(diǎn)介紹使用虹科數(shù)字化儀進(jìn)行RF測(cè)量相關(guān)內(nèi)容。

1、高數(shù)據(jù)通量測(cè)試

基于多通道PCIe的數(shù)字化儀，可以以高達(dá)12.8 GBytes/s的速度傳輸數(shù)據(jù)，從而在計(jì)算機(jī)內(nèi)輕松快速地進(jìn)行處理。數(shù)字化儀可以存儲(chǔ)非常龐大的信號(hào)數(shù)據(jù)，可用于采集后分析。

2、電路設(shè)備故障排查

如果您要測(cè)量、分析或處理信號(hào)數(shù)據(jù)，虹科數(shù)字化儀是最好的工具。數(shù)字化儀和計(jì)算機(jī)的緊密結(jié)合使它們成為使用商業(yè)或定制分析軟件處理大量數(shù)據(jù)的首選儀器。故障排查需要其他臺(tái)式儀器的交互式查看，虹科數(shù)字化儀可以進(jìn)行自動(dòng)化信號(hào)表征。

3、多通道同步采集

虹科數(shù)字化儀每個(gè)卡有多個(gè)通道，每個(gè)系統(tǒng)有多個(gè)卡，所有這些卡都是完全同步的。M4i系列等模塊化平臺(tái)可以擴(kuò)展模擬或數(shù)字通道數(shù)量，以及模擬波形生成功能。這些特性使數(shù)字化儀成為多輸入多輸出（MIMO）研究以及多信道通信系統(tǒng)中的理想選擇。

4、低成本

虹科數(shù)字化儀具有易用性、集成速度快和測(cè)試可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，為每個(gè)采集通道提供最低成本。

RF測(cè)量數(shù)字化儀選型

射頻測(cè)量需要具有三個(gè)關(guān)鍵特性的數(shù)字化儀。第一個(gè)是帶寬。數(shù)字化儀必須支持與預(yù)期測(cè)量相匹配的頻率范圍。其次是分辨率，它決定了測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍。最后主要考慮的是數(shù)據(jù)傳輸速度，這會(huì)影響測(cè)量數(shù)據(jù)更新率。下表總結(jié)了幾種可能用于射頻應(yīng)用的虹科數(shù)字化儀的特性。

虹科數(shù)字化儀中的每一個(gè)都使用數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)12.8 GBytes每秒的PCIe x16接口或數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)3.4 GBytes每秒的PCIe x8接口與電腦主機(jī)連接。其他型號(hào)的虹科數(shù)字化儀也可以根據(jù)項(xiàng)目需求提供更適中的傳輸速率。

RF動(dòng)態(tài)范圍測(cè)量示例

虹科數(shù)字化儀型號(hào)選擇由應(yīng)用場景所決定。動(dòng)態(tài)范圍是指信號(hào)能夠表示的最大幅度與最小幅度之間的差異。如果被測(cè)信號(hào)最高與最低振幅的比率較小，選用較低分辨率的數(shù)字化儀即可，例如表征具有低的動(dòng)態(tài)范圍要求的雷達(dá)發(fā)射信號(hào)。另一方面，如果信號(hào)具有高振幅分量和低振幅分量的混合，則需要更高的分辨率。軟件定義無線電（SDR）和回波定位（如雷達(dá)）等應(yīng)用需要具有大動(dòng)態(tài)范圍的數(shù)字化儀。下圖顯示了將一個(gè)簡單天線信號(hào)連接到虹科SBench6軟件顯示和處理的虹科M4i系列數(shù)字化儀輸入端所獲得的波形。顯示了波形的時(shí)域和頻域視圖。這是高動(dòng)態(tài)范圍RF信號(hào)的一個(gè)例子。

RF測(cè)試分析

數(shù)字化儀獲取數(shù)據(jù)并將其用于測(cè)量和分析。在這些例子中，虹科SBench6用于分析測(cè)試數(shù)據(jù)。當(dāng)然也可以使用第三方軟件，如Mathworks MATLAB或LABVIEW，或者為特定的測(cè)量和分析操作編寫自定義軟件。在所有情況下，都可以使用驅(qū)動(dòng)程序軟件將數(shù)字化儀與特定的應(yīng)用程序相匹配。

一些基本的射頻測(cè)量如上圖所示。左上角網(wǎng)格中顯示的采集波形是雷達(dá)應(yīng)用中常見的脈沖調(diào)制1 GHz正弦波。該信號(hào)被直接輸入到數(shù)字化儀中，但是如果其頻率高于數(shù)字化儀的帶寬，則也可以從下變頻器輸入。左下網(wǎng)格中的FFT顯示了所獲取波形的頻譜。虹科SBench6包括大量內(nèi)置的測(cè)量參數(shù)。圖片左側(cè)欄中的信息窗格列出了采集波形的峰間振幅和頻率測(cè)量值。

對(duì)脈沖定時(shí)的分析需要進(jìn)一步處理以提取信號(hào)包絡(luò)。這分兩步完成。首先，使用基本模擬計(jì)算對(duì)波形進(jìn)行平方，以獲得所獲取波形的乘積，方形波形顯示在右上角的網(wǎng)格中。然后，用截止頻率為10 MHz的數(shù)字低通濾波器對(duì)平方信號(hào)進(jìn)行濾波。這去除了產(chǎn)生期望脈沖包絡(luò)的剩余1 GHz載波。脈沖頻率、周期、寬度和占空比的測(cè)量值顯示在與脈沖包絡(luò)相關(guān)的信息窗格中。

虹科SBench6提供了對(duì)調(diào)幅波形進(jìn)行平方檢測(cè)的工具，從而允許直接測(cè)量脈沖波形參數(shù)。與數(shù)字化儀結(jié)合使用的MATLAB或LABVIEW提供了更復(fù)雜的解調(diào)過程。這意味著可以對(duì)雷達(dá)“啁啾”和巴克編碼信號(hào)進(jìn)行頻率和相位解調(diào)。

接下來，讓我們來看看一些基本的功率測(cè)量。用獲取的信號(hào)的平方來計(jì)算波形的瞬時(shí)功率。平方后的電壓將被縮放，再將其除以50歐姆阻抗，從而產(chǎn)生以W為單位校準(zhǔn)的結(jié)果圖。這種操作常常應(yīng)用于波形參數(shù)計(jì)算信號(hào)的平均功率。該過程如上圖結(jié)果所示。