作為傳統(tǒng)的基礎(chǔ)型測(cè)試儀器的代表，示波器技術(shù)也一直在不斷突破創(chuàng)新，與時(shí)俱進(jìn)。在射頻分析方面，示波器也擁有自己的一套方法論。

基于示波器的射頻分析方法

1、空前的寬帶分析能力

現(xiàn)代高端示波器集成了高速A/D轉(zhuǎn)換器，覆蓋到了頻譜分析儀最近才可測(cè)量的頻率范圍。與高帶寬模擬前端相結(jié)合，這些示波器架構(gòu)可以直接對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行采樣，而無(wú)需模擬下變頻。

這種方法極大地提升了分析帶寬范圍。舉例來(lái)說(shuō)，使用具有16 GHz帶寬的羅德與施瓦茨（以下簡(jiǎn)稱“R&S”公司）的RTP高性能示波器，假設(shè)中心頻率為 8 GHz，將可采集最高16 GHz帶寬的射頻信號(hào)，這是傳統(tǒng)頻譜與信號(hào)分析儀無(wú)法達(dá)到的分析帶寬。

2、用戶定義的數(shù)字濾波器

在采集窄帶信號(hào)時(shí)，高分析帶寬可能還會(huì)面臨若干挑戰(zhàn)。比如，我們要在中心頻率2.4 GHz處采集帶寬為2 MHz 的 Bluetooth®低功耗信號(hào)。使用RTP當(dāng)然可以輕松采集信號(hào)  (如上所述)，但如果不應(yīng)用濾波器，除了關(guān)注的信號(hào)之外，還將采集到示波器帶寬內(nèi)從直流到最大頻率的所有可能的干擾，這會(huì)在關(guān)注 Bluetooth®低功耗信號(hào)時(shí)造成噪聲電平不必要地增加。為避免這種情況，R&S高端示波器為用戶提供他們首選的濾波器設(shè)計(jì)工具來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器，并將濾波器系數(shù)導(dǎo)入儀器，這樣便可針對(duì)所關(guān)注的信號(hào)設(shè)置分析窗口。

3、引入數(shù)字下變頻

應(yīng)用適當(dāng)?shù)臄?shù)字濾波器可以提高信噪比(SNR)，但此時(shí)還需要考慮，對(duì)于這種窄帶信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)的捕獲時(shí)間是否仍有提升空間。即使我們將采樣率降至剛好符合奈奎斯特定理的要求，執(zhí)行上述操作時(shí)的最大捕獲時(shí)間也仍小于1秒。

R&S先為其高端示波器引入數(shù)字下變頻解決方案。 功能強(qiáng)大的選件能夠采取適當(dāng)?shù)牟襟E對(duì)信號(hào)進(jìn)行下變頻，并存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的I/Q數(shù)據(jù)以供進(jìn)一步分析，支持 VSE矢量信號(hào)分析軟件或MATLAB®等第三方工具。在我們的Bluetooth®低功耗場(chǎng)景中，應(yīng)用數(shù)字下變頻后的捕獲時(shí)間約為500秒。

4、先進(jìn)的觸發(fā)系統(tǒng)

示波器通常配備比頻譜與信號(hào)分析儀更加先進(jìn)的觸發(fā)系統(tǒng)，能夠非常準(zhǔn)確地檢測(cè)短時(shí)、間歇、突發(fā)或脈沖信號(hào)，尤其是對(duì)于需要精確檢測(cè)脈沖/chirp信號(hào)起始頻率。

R&S示波器的特點(diǎn)之一在于搭載全數(shù)字觸發(fā)系統(tǒng)，可直接對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器的采樣點(diǎn)進(jìn)行操作。測(cè)量信號(hào)不會(huì)像傳統(tǒng)模擬觸發(fā)器那樣兵分兩路，解決了與模擬觸發(fā)系統(tǒng)相關(guān)的問(wèn)題，因而觸發(fā)抖動(dòng)更低，觸發(fā)靈敏度更高，還可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行優(yōu)化。

如下圖顯示了采用傳統(tǒng)模擬觸發(fā)器和采用R&S數(shù)字觸發(fā)系統(tǒng)的示波器架構(gòu)之間存在的差異。

示波器架構(gòu)簡(jiǎn)圖

相位相干多信道采集

在眾多無(wú)線應(yīng)用中，多天線設(shè)計(jì)日益受到重視。以雷達(dá)應(yīng)用為例，雷達(dá)系統(tǒng)的一個(gè)常見(jiàn)要求是確定周圍物體的方向。針對(duì)這一用途，多天線系統(tǒng)成為最先進(jìn)的技術(shù)，可基于多個(gè)接收路徑之間的相位差來(lái)估計(jì)物體的到達(dá)角 (AoA)。

為表征這些類型的系統(tǒng)，測(cè)試設(shè)備必須具備多信道功能，并確保所有信道始終保持相位相干。示波器非常適合這種場(chǎng)景，它們通常提供多個(gè)信道，在設(shè)計(jì)上嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)，并且不需要任何額外的增強(qiáng)功能 (例如時(shí)基和LO共享) 即可執(zhí)行相位相干測(cè)量，這與頻譜分析儀類似。因此，在多天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)測(cè)試中，示波器是一種經(jīng)濟(jì)高效且易于使用的解決方案。

RTP的分析帶寬最高為16 GHz，可以覆蓋整個(gè) X波段和大部分Ku波段。在這些頻率范圍內(nèi)，無(wú)需使用任何外部下變頻器即可實(shí)現(xiàn)多信道采集。這在雷達(dá)和電子戰(zhàn) (EW)應(yīng)用中尤其有價(jià)值，最突出的一個(gè)實(shí)例是數(shù)字射頻存儲(chǔ)器 (DRFM) 干擾技術(shù)，其中干擾器能夠接收原始雷達(dá)信號(hào)，同時(shí)生成用于代表虛假目標(biāo)的虛假雷達(dá)回波，而發(fā)射雷達(dá)無(wú)法將該信號(hào)與其他合法信號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái)。

使用RTP板載工具分析與原始脈沖相關(guān)的重發(fā)回波?？稍跁r(shí)域和頻域中追蹤隨時(shí)間的變化。