信號完整性分析：無線信號(二)頻率測量

《信號完整性 - 工程師的同伴》一書的第10章討論了在現(xiàn)代無線環(huán)境中的無線信號測量和可能有些激進的信號分析的新技術(shù)。第二部分覆蓋了頻率測量。

頻率測量一般由掃描頻譜分析儀完成，通過在一定的分辨率帶寬(RBW)下掃描出每個頻點信號的幅度并保存，從而顯示出幅度隨整個頻段變化的信息。掃描頻譜分析儀要提供信號靜態(tài)頻譜分量的極佳的動態(tài)范圍和高度的精確度，RBW是重要的考量。然而，掃描頻譜分析儀的主要缺點是，它只在一個時間點測試信號的一個頻點的幅度。

這是一個缺點，因為目前新的無線應(yīng)用的RF信號都有復(fù)雜的時域特性。最新的RF信號，特別是開放使用的工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)(ISM)頻段，經(jīng)常采用擴頻通信技術(shù)，比如藍牙和WiFi，那些信號是斷續(xù)（intermittent）的或是突發(fā)（bursty）的。如此短持續(xù)時間的無線信號相比以往的無線信號，在頻域內(nèi)的改變更加引人注目。因此，鑒于傳統(tǒng)的掃描頻譜分析儀在數(shù)字調(diào)制分析和工作能力，采用該儀器來測試如今的無線信號顯得太困難了。甚至是針對特定數(shù)字調(diào)制應(yīng)用的矢量信號分析儀(VSA)，在分析一段時間內(nèi)頻率調(diào)制的特定信號也存在限制。

現(xiàn)今的頻譜檢測經(jīng)常要涉及到在非固定的時間和無關(guān)聯(lián)的噪聲下探測基本事件。簡單的說，包括瞬時的、可預(yù)知的和不可預(yù)知的頻移，復(fù)雜的調(diào)制圖，現(xiàn)在多種的RF和無線通信標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用。普通的例子是RFID和擴頻通信，通信發(fā)生的時間都非常短或者說是突發(fā)信號。盡管普通的掃描頻譜分析儀和向量分析儀有針對這些無線通信方式測量的選項，本章節(jié)我們瞄準(zhǔn)采用實時頻譜分析儀(RTSA)進行測量。我們討論RTSA是因為今天的無限應(yīng)用已經(jīng)傾向于瞬時信號。SI工程師現(xiàn)在需要同時在時域和頻域?qū)λ麄兏信d趣的信號進行觸發(fā)和捕獲。

SI工程師經(jīng)常需要捕獲一個連續(xù)的信號流，包括瞬時的和頻率漂移，他們需要得到信號的頻率、幅度和調(diào)制的變化。另外，所有這些工作往往需要在很長的時間內(nèi)完成。比如說，一個SI工程師要采用一臺掃描頻譜分析儀探測一個現(xiàn)代RF系統(tǒng)的瞬時事件，他需要等待很長的時間。甚至那樣他也會受到限制，或者他有可能錯過了一個突發(fā)事件的測量。

對新的RF應(yīng)用進行測試的思路是這些無線信號在時域的變化。這個特性，加上以往討論的因素，迫切需要新的測試方案。因此，SI工程師和設(shè)計者越來越多的使用實時頻譜分析儀，盡管RTSA并不是個新東西，它同VSA的概念也很類似，RTSA對SI工程的應(yīng)用還是很關(guān)鍵。因此，今天的SI工程師需要考慮傳統(tǒng)的頻域信息和RTSA。另外，盡管現(xiàn)在的趨勢是SI工程師已經(jīng)開始認識到RTSA對于潛在時域和頻域RF信號特性的重要性，我們這一章還是論述了關(guān)注RTSA的原因。

下一節(jié)：掃描頻譜分析儀

Geoff Lawday博士是泰克公司在英國Buckinghamshire New University的教授，他在泰克實驗室進行信號完整性設(shè)計和高性能總線系統(tǒng)的教學(xué)，并在歐洲負責(zé)泰克公司信號完整性的研討會。

David Ireland是泰克公司在歐洲和亞洲的設(shè)計和制造市場經(jīng)理，在測試測量領(lǐng)域有超過30年的工作經(jīng)驗，在領(lǐng)先的技術(shù)期刊上定期發(fā)表信號完整性的文章。

Greg Edlund是IBM全球工程解決方案部的高級工程師，曾參與十個高性能計算平臺的開發(fā)和測試，他著有Timing Analysis and Simulation for Signal Integrity Engineers一書。