实时频谱分析仪在数字射频（RF）技术迅速发展现状下的重要性分析

数字射频（RF）技术迅速发展带来一个结果，就是频谱越来越拥挤，使用效率也越来越高；与此同时，现代RF信号也变得异常复杂。为了改善容量、性能及保密性，一般会结合使用完善的RF技术，如突发、跳频和自适应调制，这些技术都表现出功率和频率随时间变化的特点，且具有瞬变性。这些信号的交错和流行给设计工程师带来各种挑战，他们必须捕获和分析这些随时间变化的RF信号。

RF工程师比以前更需要查看随时间变化的RF信号的准确细节，因此泰克公司射频测试产品线副总裁Rick King指出：“RF领域中不能再忽略时间，现在是需要下一代实时频谱分析技术的时候了。”依靠传统扫频分析仪和矢量信号分析仪（VSA），工程师一直不能100%地捕获和分析这些瞬态RF信号。泰克最新推出的RSA6100A系列实时频谱分析仪使得工程师能够迅速捕获和分析问题。

该系列产品提供捕获带宽和动态范围的极佳组合，6.2GHz RSA6106A和14GHz RSA6114A提供了业内领先的110MHz实时带宽及73dB的无杂散动态范围，这两个方面的高性能据称在其它产品中难以兼得。

针对高端应用的新产品RSA6100A，其中一个关键突破是引入数字荧光（DPX）技术，King表示：“DPX波形处理器技术生成了业内第一个实时RF频谱画面，使得工程师能够查看以前从不知道存在的RF信号不稳定性和瞬变，大大改善了频谱更新速率和信息显示能力，把大量的RF数据转化成一目了然的视图。”

DPX技术是把时域上的数字荧光示波器（DPO）技术引入到频域中来，采用并行处理结构，与速度最快的扫频分析仪和矢量信号分析仪相比，其频谱处理速度提高了近1，000倍，每秒可以处理48，000多个频谱测量。通过把时域信号连续转换到频域中，DPX技术为同时显示频繁的事件和不频繁的事件提供了一种手段，以远远高于人眼能够感受到的帧速率提取和实时计算离散傅立叶变换（DFT），并把它们转换成直观的全面活动的画面。

可变颜色等级余辉会保持异常信号，直到能够看到这些信号，因此泰克公司RF产品线产品经理Matthew J. Maxwell强调：“RSA6100A有助于揭示难检的毛刺和其它瞬时事件。在每次更新时，都将记录捕获带宽中每个频率上的功率电平值，并通过在显示屏上改变颜色，来显示每个频率上信号功率随时间变化情况。”可以揭示位于随时间变化的频谱包络峰值幅度以下的频谱信息。

另外一个重要方面，RSA6100A提供了独特的频率模板触发（FMT）功能，使用户可以根据频谱中独特的事件模式的发生情况触发测量。 FMT的高动态范围可以触发微弱的瞬时信号，同时忽略已知的强信号。FMT在RSA6100A系列整个110MHz实时带宽上工作，能够可靠地捕获传统分析仪会漏掉的难检的RF信号或频率异常事件。

在调试RF电路时，FMT对找到小功率或随时间变化的信号至关重要。它可以检测偶尔发生的信号、存在的互调制产物和瞬时频谱抑制违规。 FMT对监控应用和雷达工作必不可少，它能够捕获频谱上相关的事件，如在复杂的频谱条件下微弱的信号脉冲，单纯基于电平触发则不能捕获这些事件。

从应用来看，Maxwell指出，RSA6100A适合在数字预失真（DPD）功率放大器、无线电监控、雷达设计等许多领域中应用。针对中国情况，清华大学电子工程系教授、中国科学院院士吴佑寿强调了其对于数字电视的意义：“数字电视标准制定对实时频谱测试提出需求，而数字电视广播标准在中国将很快使用，如何使数字电视在高速移动下可靠地接受信号？在复杂的频谱应用环境中如何确保避免干扰？这些应用研究也都需要实时频谱分析仪。”

图：RSA6100A系列的简化方框图

RSA6100A以测量为中心的用户界面采用专门设计，不仅可以为用户选择的任意测量组合优化参数，还可以随时手动调节这些控制功能。 RSA6100系列还包括传统频谱分析仪中最经常使用的功能，如峰值和均值检测、波形平均、最大保持、最小保持、参考波形和各种工作模式下的分辨率带宽滤波器。RSA6100A系列采用10.4英寸XGA触摸屏显示器，提供鼠标/键盘及传统的前面板操作控制功能。这些仪器采用Windows XP操作系统，为常见任务提供了用户熟悉的界面，如文件管理、打印、复制/粘贴、导入/导出、工具、帮助等等。