记录与重放信号没有那么复杂

无线信号看不见摸不着，稍纵即逝，很多用户都想能否有记录一段信号，反复地分析或重播放这段信号。针对这种需要，业界提供有基于射频流盘技术主打大时长的技术方案，也有结合软件无线电板卡提供定制化开发的技术方案。这些方案要么操作繁琐，定制化属性太强，要么就是价格昂贵，普通客户用不起。其实，一般的记录与重放信号需求并不需要啥特别复杂的设备，采用R&S 公司的通用频谱仪FSx系列和矢量信号源SMx系列就可以轻松完成。

R&S FSx系列的频谱仪均采用数字化中频结构，输入射频信号经过多级变频后，然后对变频后的中频进行数字量化，数字正交下变频到数字IQ，数字IQ经过抽取、均衡滤波后送到IQ存储器，最后频谱仪自身的各类解调分析应用软件通过分析存储的IQ数据得到频谱仪界面上的各类结果数值与曲线。从外部信号输入到下变频IQ数据存储，整个链条的处理带宽，在频谱仪中被称为解调带宽。在解调带宽范围内的信号时频特征可完全由存储的IQ数据来表征与重现，所以通过存储IQ数据即可实现信号记录。

图1：R&S FSx 频谱仪原理结构

R&S SMx系列矢量信号源均配备有任意波形发生器（ARB：arbitrary waveform mode），任意波形发生器内置IQ数据播放存储器可用于重放记录的IQ数据。重放的IQ数据通过插值滤波、数模转换滤波后变成模拟IQ，然后模拟IQ信号通过IQ调制器与本振信号上变频后，生成最终输出的射频信号。与频谱仪对应，从存储的IQ数据到射频信号链路的处理带宽，在矢量信号源中被称为调制带宽。在调制带宽内，记录的信号可由矢量信号源完整的重现出来。

图2：R&S SMx 矢量信号源原理结构

理解了R&S通用频谱仪与矢量信号源记录与重放信号的基于原理，对于具体的仪表的操作就很简单了。

使用R&S FSx进行信号记录过程如下：

首先记录信号需进入频谱仪的IQ Analysis 模式，按R&S FSx频谱仪的Mode按键，在跳出的对话框中选择标配即具备的IQ analyzer 分析模式。

图3：R&S FSx mode测试模式选择对话框

IQ analyzer 分析界面中，先按Freq按键设置拟采集信号的中心频率，然后按Ampt按键设置测试参考电平。频谱仪的参考电平设置值应稍大于待记录信号的峰值功率以保证待记录信号不会被压缩、削峰的同时充分利用频谱仪的有效动态范围。然后在按Meas Config按键，在跳出的软菜单中选择Data Acquisition 菜单，跳出信号采集设置对话框。

图4：R&S FSx信号采集设置对话框

在该对话框中，Sample rate 采样率和Analysis Bandwidth解调分析带宽是联动设置项目，用户只需要设置其中一个即可。分析带宽决定了记录信号的频谱带宽大小。与此对应，记录信号的时长由Meas time 测量时长设置决定。Record length记录点数和Meas time 测量时长为联动设置项目，两者之间的关系是Record length记录点数 = Meas time 测量时长⨯ Sample rate 采样率。

设置好这些参数后，用户可按Run single按键采集一次信号，然后点击快捷菜单条中的Save图标。在对应屏幕右侧的菜单条中选择Export菜单→I/Q Export子菜单，跳出I/Q数据文件保存对话框。

图5：I/Q数据文件保存对话框

在该对话框中设置保存文件名、路径和保存数据文件格式。R&S FSx支持多种I/Q数据格式如*.CSV，*.MAT等，在这里用户可以选择*.IQ.tar格式。*.IQ.tar格式为R&S公司自定义的一种透明的IQ数据格式，可以在R&S FSx频谱仪和SMx矢量信号源中兼容使用。到此信号记录的工作就完成了。

对于记录下的信号I/Q数据，用户可以通过R&S 提供的基于PC的信号分析软件VSE内的各类分析功能进行反复地离线信号分析。除此之外，R&S FSx频谱仪内置的各类基于I/Q数据的在线解调分析应用软件如VSA通用数字调制分析、Pulse measurement 脉冲分析等也支持离线数据文件分析。

在R&S FSx频谱仪上进行离线数据文件分析的通用操作方式如下：首先按Mode按键，选择一个解调分析应用如VSA通用数字调制分析应用软件。然后按Input/Output按键，在对应的菜单条中选择Input source config菜单，跳出输入设置对话框。

图6：输入设置对话框

在输入设置对话框中选择I/Q File栏目，点击Select File软按键选择先前保存的IQ数据文件。最后激活数据文件输入状态即可。

用户也可通过R&S SMx矢量信号源重放已记录下的信号I/Q数据波形。在R&S SMx主界面中的点击Baseband方块。在对应的下拉菜单条中选择ARB条目，跳出Arbitrary Waveform Modulation任意波形调制设置对话框。

图7：任意波形调制设置对话框

在对话框中点击Load Waveform选择已记录的I/Q数据文件，激活ARB模式。最后设置信号源输出载波频率和输出幅度即可。

在实际操作过程中，用户需要注意以下两点：

•记录与重放信号的频跨范围由频谱仪的解调带宽与矢量信号源调制带宽决定，不同型号仪表支持带宽由其配备带宽选件决定，具体数据请参考厂家提供的仪表数据手册。

•记录与重放信号的最大时长由频谱仪的I/Q记录存储深度与矢量信号源ARB存储深度决定，不同型号的频谱仪与矢量信号源具体数值不同，厂家也提供不同选件进行扩展。具体参数可见具体型号的数据手册。

通过上述步骤，用户使用R&S通用频谱仪与矢量信号源即可简单、快速地实现信号记录与重放。

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