Substrato IC - Nuova tecnologia di analisi del segnale di dominio di frequenza temporale basata su Tektronix MSO64

I primi due articoli "Spectrum View, a tool for frequency domain analysis on an oscilloscope" e "Spectrum View, a tool for frequency domain analysis technology on an oscilloscope-time-frequency signal analysis technology" hanno introdotto principalmente le caratteristiche funzionali e le relative conoscenze teoriche di Spectrum View. Rispetto al metodo dello spettro di prova FFT, Spectrum View ha vantaggi unici, quindi quali scenari sono principalmente utilizzati per le prestazioni eccellenti Spectrum View? Questo è ciò su cui si concentrerà questo articolo.

Questo articolo prenderà come esempio l'oscilloscopio MSO64 di nuova generazione Tektronix per spiegare la tecnologia di analisi del segnale del dominio di frequenza temporale. MSO64 utilizza la nuova piattaforma TEK049, che non solo raggiunge un'elevata velocità di campionamento di 25GS/s quando 4 canali sono accesi contemporaneamente, ma raggiunge anche un'alta risoluzione verticale a 12 bit. Allo stesso tempo, grazie all'uso di un nuovo amplificatore front-end a basso rumore ASIC-TEK061, il livello di rumore è notevolmente ridotto. A 1mv/div, il valore RSM misurato del pavimento di rumore è solo 58uV, che è molto inferiore a simili oscilloscopi sul mercato. Queste caratteristiche sono tutte in modalità spettro MSO64-Spectrum View ha una forte garanzia per alta dinamica e basso rumore del pavimento

Nel processo di debug a segnale misto, è spesso necessario osservare contemporaneamente la forma d'onda del dominio temporale e lo spettro del segnale. Per tali requisiti di prova, un oscilloscopio è la scelta ideale. Sebbene le dinamiche di prova non siano buone come l'analizzatore di spettro, l'oscilloscopio ha i suoi vantaggi:

Ÿ L'analisi delle forme d'onda e dello spettro può essere completata contemporaneamente, e i due hanno una correlazione temporale;

Ÿ Supporta l'analisi simultanea di più canali nel dominio del tempo e della frequenza, realizzando il monitoraggio multipunto del circuito;

Ÿ Può analizzare lo spettro di frequenza dei segnali periodici e può anche analizzare lo spettro di frequenza dei segnali non periodici;

Ÿ Può analizzare lo spettro di segnali a bassissima frequenza (fino a DC), che è oltre la portata di un analizzatore di spettro;

Supporta una vasta gamma di metodi di rilevamento del segnale, che possono essere collegati tramite un'interfaccia coassiale standard, o possono essere rilevati in modo flessibile tramite una sonda di tensione e corrente corrispondente.

Come nuovo metodo di analisi dello spettro basato su oscilloscopio, Spectrum View realizza perfettamente l'elaborazione parallela dei segnali nel dominio del tempo e della frequenza. Per le applicazioni che richiedono una risoluzione ad alta frequenza, il metodo FFT tradizionale deve aumentare la base temporale orizzontale per raggiungere questo obiettivo. Questo non solo riduce la velocità di misura, ma rende anche impossibile osservare i dettagli della forma d'onda del dominio temporale. Spectrum View supporta impostazioni indipendenti nei domini di tempo e frequenza. Anche con un'impostazione di base temporale orizzontale molto piccola, è ancora possibile ottenere una risoluzione ad alta frequenza, non solo è possibile osservare i dettagli della forma d'onda, ma anche avere una frequenza di aggiornamento dello spettro più elevata.

Figura 2 ha testato un segnale CW 100MHz e catturato 4 cicli di forme d'onda del dominio temporale. Nella figura, lo Spectrum View e la tradizionale FFT (funzione matematica) sono utilizzati per testare lo spettro di frequenza del segnale. Attraverso il confronto, si può vedere che la risoluzione dello spettro FFT tradizionale è molto bassa a causa del breve tempo di cattura del dominio. Al contrario, il risultato del test dello spettro di Spectrum View è molto buono. Non solo ha alta risoluzione, ma ha anche pavimento molto basso rumore. Può osservare chiaramente il segnale stesso e le sue armoniche e speroni. Allo stesso tempo, poiché la base temporale orizzontale è impostata più piccola, è possibile osservare anche le informazioni dettagliate della forma d'onda del dominio temporale.

Alla luce di questi vantaggi di Spectrum View, combinato con altre funzioni dell'oscilloscopio, può anche eseguire test diagnostici sui segnali a impulsi RF, compresi i parametri di involucro del dominio temporale e lo spettro del segnale. La figura 3 prova un segnale di impulso lineare di modulazione di frequenza con un vettore 200MHz, con un periodo di impulso di 5us, una larghezza di impulso di 1us e una larghezza di banda di 50 MHz. Vengono inoltre mostrati i risultati dei test di forma d'onda del dominio temporale, dell'involucro e dello spettro. Durante il test, Span e RBW possono anche essere regolati in modo flessibile per osservare lo spettro di involucro o lo spettro lineare, in modo da eseguire un'analisi più dettagliata del segnale.

Analisi dello spettro multicanale

L'oscilloscopio ha più canali analogici e ogni canale può attivare la funzione Spectrum View, quindi supporta il test dello spettro multicanale. Nel processo di debug complesso, la forma d'onda multi-punto e il monitoraggio dello spettro possono essere realizzati. Simile alla modalità di visualizzazione della forma d'onda multi-canale del dominio temporale di MSO64, lo spettro attivato può essere visualizzato sia "Stacked" che "Overlay". La figura 4 osserva contemporaneamente le forme d'onda del dominio temporale e gli spettri di frequenza dei due canali e utilizza un display sovrapposto per facilitare il confronto tra gli spettri di frequenza.

Spectrum View supporta lo spostamento della posizione di Spectrum Time, come mostrato nel marcatore nella Figura 4, per osservare lo spettro in momenti diversi. La posizione Spectrum Time di ogni canale è collegata per impostazione predefinita, il che assicura la correlazione dello spettro di prova di ogni canale. Quando l'impostazione di collegamento viene annullata, la posizione Tempo Spettro di ciascun canale può essere impostata indipendentemente.

Lo spettro di tutti i canali condivide la stessa finestra Span, RBW e FFT, che è simile al requisito del dominio temporale per condividere la frequenza di campionamento, la base temporale orizzontale e l'attivazione tra più canali. Tuttavia, la frequenza centrale di ogni canale può essere impostata indipendentemente, il valore predefinito è collegato o può essere impostato su valori diversi secondo necessità.

Test di collegamento multi-dominio

Come accennato in precedenza, Spectrum View supporta lo scorrimento della posizione di Spectrum Time per eseguire test di spettro su segnali di periodi diversi, il che rende possibile eseguire test di collegamento multi-dominio sui segnali.

I seguenti test testano rispettivamente il Chirp Pulse e Hopping Signal, combinati con le funzioni di test Spectrum View e Frequency Time Trend, per realizzare il test di collegamento del segnale nel dominio del tempo, del dominio della frequenza e della modulazione.

1. Analisi di collegamento multi-dominio Chirp Pulse

Come tecnologia di compressione a impulsi, il chirp ha una risoluzione temporale molto elevata ed è ampiamente utilizzato nelle applicazioni radar. Che si tratti di impulso chirp o onda continua FM, le prestazioni del segnale devono essere verificate nella fase di sviluppo del prodotto e i parametri del dominio di tempo, i parametri di ampiezza e i parametri del dominio di modulazione del segnale devono essere testati.

In questo esempio, viene misurato un impulso chirp. I parametri del dominio temporale possono essere testati con un oscilloscopio e lo spettro può essere testato nella Vista Spettro. Il parametro del dominio di modulazione della curva di modulazione impulso-frequenza Chirp, è possibile utilizzare il test Frequency Time Trend e la frequenza chirp e la linearità possono essere derivate dalla curva di modulazione di frequenza.

Inoltre, Frequency Time Trend supporta l'introduzione di un filtro passa basso, che può filtrare il rumore a banda larga sovrapposto alla curva di modulazione di frequenza, migliorando così la precisione del test. I dati della curva FM possono anche essere salvati, in modo che gli sviluppatori possano correggere il trasmettitore.

2. Analisi di collegamento multi-dominio del segnale Hopping

Per i segnali di salto di frequenza, possono anche essere completati test di collegamento multi-dominio su di essi. Come mostrato nella figura 6, la tendenza del tempo di frequenza prova la sequenza dello stato di salto di frequenza, che può osservare il processo di salto di frequenza e utilizzare il cursore per calibrare il tempo di commutazione di frequenza e il tempo di permanenza di frequenza, ecc.

Il tempo dello spettro si trova al segno rosso nella Figura 6 e la sua posizione può essere spostata. Lo spettro testato è lo spettro corrispondente alla posizione corrente. Trascinare la posizione di Spectrum Time, è possibile osservare rispettivamente diversi punti di frequenza e è anche possibile osservare i cambiamenti dello spettro durante la commutazione di frequenza, come mostrato nella Figura 7.

Questo articolo si concentra sull'applicazione di Spectrum View, una nuova funzione di analisi dello spettro degli oscilloscopi Tektronix. Rispetto agli analizzatori di spettro specializzati e alle funzioni FFT tradizionali degli oscilloscopi, Spectrum View presenta vantaggi unici. Questa funzione può non solo completare il test ordinario dello spettro, ma anche realizzare il test di sincronizzazione della forma d'onda del dominio del tempo e dello spettro e supportare il test di collegamento multicanale. La mobilità della posizione Spectrum Time, combinata con la funzione Frequency Time Trend, consente all'oscilloscopio di avere una funzione di analisi del collegamento multi-dominio. Questo documento verifica la fattibilità dell'analisi di collegamento multi-dominio testando i segnali di sequenza di salto di frequenza e di cinguettio.