实时频谱分析仪原理与应用

目的：
实时频谱分析仪旨在解决瞬时动态RF 信号有关的测量挑战。触发RF 信号，把信号 无缝地捕获到内存中，并在多个域中分析信号。这可望可靠地检测和检定随时间变化的RF 信号。
触发，捕获，分析
触发| 射频信号功率或频率特性的基础上
捕获|
信号无缝地捕获到内存中
分析 |
同时在多个域的信号
Time Domain
9．使用单次标记测量：按压前面板的 MARKER SETUP 键>>按压 Markers 侧面键选择 Single>>转动通用旋钮（或使用数字软键）移动光标到测量位置； 10．使用增量标记进行测量：按压前面板的 MARKER SETUP 键>>按压 Markers 侧面键选 择 Delta。标记 1 和 2 被显示， 使用彼此重叠的两个标记。 Select Marker 被缺省设置 为 1（标记 1）>>旋转通用旋钮（或使用软键输入值）将有 效光标移至参考点>>通过 按压 Select Marker 侧面键改变有效光标来选择 2>>旋 转通用旋钮（或使用软键输入值 ）将有效光标移到测量点； 11．水平显示行：按压前面板的 LINES 键>>使用 Horizontal Line 侧面键： 1、2，或 None ，选择显示的水平行数>>运行； 12．垂直显示行：按压前面板的 LINES 键>>使用 Vertical Line 侧面键：1、 2，或 None 选择显示的水平行数>>执行； 13．保存文件：按压前面板的 SAVE 键>>按压各个侧面键之一，根据数据 类型保存>>输入 新文件名，跳到步骤 5>>使用重置文件名，按压 Save to 文件名 侧面键>>输入新文件 名；
图2-1 实时频谱分析仪数字信号处理。
第三章 操作步骤及注意事项
1．开机：将电源线插进后面板的 AC>>打开后面板的主电源开关>>打开前面板左下角 的电源开关（ON/STANDBY）>>…>>关闭前面板的电源开关； 2．功能检查：打开分析仪>>显示校准信号的 频谱>>使用标记检查中心频率 和峰幅度 >>检查 RBW（分辨率带宽）检查间隔设置>>检查参考电平>>检查光谱图显示； 3．增益校准：按压前面板的 CAL 键>>按压 Calibrate Gain 侧面键（校准运行，需几 秒钟完成。当你想同时运行增益，中心偏置和 DC 偏移校准时，按压 Calibrate All 侧面键。 ）如果你按压 Auto Calibrate 侧面键选择 Yes ,校准就会会自 动运行，分 析仪的增益漂移指向非校准状态； 4．中心偏移校准：按压前面板的 CAL 键>> 校准运行； 5．调制分析： （1）模拟调制：按压前面板的 MODE>>按压 Measurement Set 侧面 键选择 Analog>>选择测量项>>显示测量波形； （2） 数字调制： 按压 MODE>> 按压 Digital Demod 侧面键>>选择测量项>>显示测量波形>>通过按压前面板的 TIMING 键设置分析范围>>通过按压前面板的 MEAS SETUP 键， 设置分析范围；
注意事项
1、切勿将幅度大于+30dB 的信号加到连接器的 RF INPUT（端 口） 。若超过 此额定值，会对分析仪造成永久性的损坏。 2、在开关分析仪时，必须使用前面板的电源开关。如不如此， 可会导致操 作系统的不正确关机。再次加电分析仪时，至少 要在最后一次关机的 10 秒以后。 3、关闭前面板电源不关总电源。关闭总电源，使用后面板的总 电源开关。当长期不使用分析仪或出现紧急情况 时，需拔下 电源线。
Frequency Domain
Modulation Domain
信号时域分析与频域分析的对应关系
幅度 或功率
时域测量
频域测量
采wk.baidu.com的样点、帧和块关系
RTSA进行的测量使用数字信号处理(DSP)技术实现。为了解怎样在时域、频域和调制域中分 析RF 信号，首先需要考察仪器怎样采集和存储信号。在ADC 数字化转换信号之后，信号使 用时域数据表示，然后可以使用DSP 计算所有频率和调制参数。
• Frequency – Carrier Frequency – Occupied Bandwidth – Transmitter EIRP – Transmitter Spurious Emissions – Adjacent Channel Power Ratio Timing – Carrier Power On/Down • Carrier On/Off: Rise & Fall Time • Settling Time • Overshoot/Undershoot Modulation – RF Envelope • Modulation: Depth & Index • Duty Cycle • Transmitter Modulation Pulse Shape – Pulse Width: On/Off – Ripple: On/Off – Time: Rise/Fall – Slope • Transmit Modulation Accuracy
图4 实时频谱和时间测试
二、应用案例——空中接口协议测试
实时频谱仪不仅上述常规功能的分析能力。而同时其模拟和数字调制功 能有 AM、PM、 FM、星座、眼图、符号表、EVM 等功能和RFID协议 标准分析。下面扼要介绍几个参数的测量。
按下图所示连接实时频谱分析仪（RAS3303A）、天线、受试设备和PC。
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一、应用案例——射频参数测试
实时频谱具有以下常规功能：频道功率测试、邻道功率抑制比测量、载噪比 测量、占用带宽测量、载频频率测量、发射带宽测量、杂散发射测量等。下 面扼要介绍几个参数的测量。
按下图所示连接实时频谱分析仪（RAS3303A）、衰减器（-20dBm）、受试设备和PC。
检测设备连接 图
泰克实时频谱分析仪 主要功能及操作步骤 原理与应用
检测员：林旭升 深圳射频智能科技有限公司
什么是实时频谱分析？
实时频谱分析的基本概念是能够触发RF 信号，把信号无缝地捕获到内存中，并 在多个域中分析信号。这可以可靠地检 测和检定随时间变化的RF 信号的特点。
目录
第一章
原理及工作方式简述
第二章
测量功能介绍
图2 频道功率测量
案例3 杂散发射测试
测量需要的主要扫频带宽、分辨力带宽、参考电平等参数可根据需设置。系统 根据设定的范围进行自动测量。频道功率测试结果(见图3)频道功率值显示在界 面下方。
图3. 杂散发射测试图
案例4 触发捕获功能
RFID读写器的跳频通信是在多频道快速跳变的过程中实现信息传输，各 频道射频发射在时间上并不连续，而且工作在各频道上的时间是随机的。 要分析设备在各频道的工作状态(如频道建立过程、频道驻留信息传送过程 等)，就需要利用实时频谱分析系统的触发功能。 (见图4)
第四章 在RFID测试的应用案例
•Supported Standards •ISO18000-Part 4 Mode 1 •ISO18000-Part 6 Type A •ISO18000-Part 6 Type B •ISO18000-Part 6 Type C •Manual – Modulation type – ASK, DSB-ASK, OOK, PR-ASK, SSB-ASK – – Decoding format Manchester, Miller, Miller(M_2) • Miller(M_4), Miller(M_8), Modified Miller • FM0, PIE (Type A), PIE (Type C), NRZ Measurement Overview
案例1 相邻频道功率抑制比测试
测量需要的主频道带宽、邻频道带宽、频道间隔等参数可根据需要设置。 相邻频道功率抑制比测量(见图1)
图1 相邻频道功率抑制比测试
案例2 频道功率测试
测量频道频率、带宽等参数可根据需要设置，系统根据设定的范围进行 自动测量。频道功率测试结果(见图2)频道功率值显示在界面下方。
案例8 读写器命令和标签响应进行解码分析
图7. 读写器Query+标签RN16的解码分析
结束语
实时频谱分析不但具有一般频谱分析的功能，而且还具有时 间测量、实时频谱、解调分析、发射参数测量、触发捕获等 特殊功能。强大的触发捕获功能可以对特定的脉冲信号进行 发现和捕获，可以用于跳频信号的捕捉；时间测量功能可以 用于跳频信号跳频频率表、跳频序列、跳频速度、跳频频道 建立时间、跳频频道驻留时间等参数的测量。
6． 时间分析： （ 1） 时差测量： 按压前面板的 MODE： TIME 键>>按压 Transient 侧 面键选择测量项 IQ 与时间比，功率与时间比或频率与时间比>>显示测量波 形>>通过 按压前面板的 TIMING 键，设置分析范围； （2）CCDF 测量：按压前 面板的 TIME 键>>按压 CCDF 侧面键>>显示被测波形>>通过按压前面板的 TIMING 键，设置分析范 围>>通过按压前面板的 MEAS SETUP 键，设置下述测 量参数； 7．幅度设置：按压前面板的 AMPLITUDE 键>>使用 Ref Level 侧面键设置 参考电平>>按 压 Auto Level 侧面键最佳显示波形>>要设置衰减器电平或手动设 置混频器电平，使用 RF ATTEN/Mixer 侧面键选择 RF Att 或 Mixer>>仅 S/A 方 式（除实时） 。垂直刻度缺 省设置为 10dB/div(10dB/div)>> 在应用复合修正时， 按压 Corrections…侧面键设置参 数； 8．设置 RBW/FFT 参数：按压前面板的 RBW/FFT 键>>按下列步骤手动设 置 RBW 参数 ：a.按压 RBW/FFT 侧面键选择 Man(手动)；b.按压 RBW 侧面键 设置分辨率带宽；c. 按压 Filter Shape…侧面键选择滤波器；d.当选择 Nyquist 或Root Nyquist 滤波器时， 按压 Roo-off Ratio 侧面键设置滤波器值，范围：0 到 1 （缺省为： >>按下列步骤改变 FFT 参数： 0.5） a.按压 RBW/FFT 侧面键选择 FFT； b.按压 FFTPoints 侧面键，使 用通用旋钮选择值；c.按压 FFTWindow…侧面键选 择窗口；d.当 RBW 过程必须，再 次按压 RBW/FFT 侧面键选择 Auto 或 Man；
检测设备连接 图
案例5 射频包络、前同步码和帧同步测试验
图 1.射频包络测试图
图2. 前同步码和帧同步测试图
案例6 上下电射频包络试验
图 3.下电射频包络测试图
图4.上电射频包络测试图
案例7 前向与反向通信链路时序参数测试
图5.读写器发送query命令的最后 到标签响应RN16之前的时间T1
图6.标签响应RN16的最后到读写器 发送Ack命令的时间间隔T2
第三章
操作步骤及注意事项
第四章
RFID测试的应用案例
第五章
人员实操和提问
第一章
原理及工作方式简述
第一节 实时频谱分析仪原理
其基本原理：
是把被分析的模拟信号经模数变换电路变换成数字信号后，加到数字滤波器进行 傅里叶分析；由中央处理器控制的正交型数字本地振荡器产生按正弦律变化和按余弦律变 化的数字本振信号，也加到数字滤波器与被测信号作傅里叶分析。正交型数字式本振是扫 频振荡器，当其频率与被测信号中的频率相同时就有输出，经积分处理后得出分析结果供 示波管显示频谱图形。正交型本振用正弦和余弦信号得到的分析结果是复数，可以换算成 幅度和相位。
实时频谱仪可以做频谱分析、数字解调分析，同时还具备了瞬态信号捕 获和分析所需的一切功能。下图是简化的RSA (实时频谱仪) 工作方氏方 框图：
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第二节工作方式简述
实时频谱仪使用的主要数字信号处理模块。模拟IF 信号经过传输频带滤波和数字转换。数字 下变频和抽样过程把A/D 样点转换成同相(I)和正交(Q)基带信号流。触发模块检测信号条件， 控制采集和定时。基带DSP系统使用基带I和Q信号及触发信息，通过FFT、调制分析、功 率测量、定时测量及统计分析等手段，进行频谱、码域分析。见图2-1