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当RF遇到模拟信号和数字信号-嵌入式系统新状况

        我经常听人们谈论新的“无线世界”,大量的无线设备已经改变了我们的日常生活。无线玩具、无线灯开关、家庭安全系统、家庭娱乐、RFID标签、指尖的无线数据等等,这些只是我们日益使用、日益依赖的无线设备和无线应用的一部分。在查找某些数据来量化这一趋势时,我看到了几份报告,其中包括许多难以置信的数字。2012年,分析师预计WLAN设备出货量将达到10亿;2014年预计出货量将达到20亿。对WSNs (无线传感器网络),2009年芯片组出货量为1020万;2015年,预计这一数字将达到6.45亿,每年复合增长速度高达99.6%。对无所不在的RFID标签,预计2012年标签出货量接近39.8亿。可能这也正是每个人都在谈论无线技术的原因吧,这些数字佐证了我们看到的趋势。但这与信号完整性有什么关系呢?
 

       正如数字数据和串行数据进入嵌入式设计一样,我们现在在同一个嵌入式设计中有了无线(或RF)功能,在多个域中产生了一系列全新的信号完整性问题。对设计人员来说,这意味着在测试设计时除查看模拟信号和数字信号外,他们现在还必须查看RF信号以及这些信号之间的相互影响。模拟功能和数字功能在传统上是使用示波器具在时域中查看的,而RF功能则是使用频谱分析仪在频域中查看和测试的。
 

        过去,跨越两个域,全面了解和测试设计RF路径上模拟信号和数字信号的关系和影响,或反之,是极具挑战性的。在时域和频域中进行测量时,设计人员不能对信号实现时间相关,以便了解信号之间的关系。例如,测量控制信号与无线电传输开始之间的时间,测量发射的无线信号的上升时间,或测量无线数据流中多个符号之间的时间。时间相关对了解完整的系统操作及了解原因和结果至关重要。
 

        混合域示波器,如泰克公司去年推出的MDO4000,可以全面实现上述目标:捕获模拟数据、数字数据和RF数据,并在同一个屏幕上以时间相关的方式显示这些数据。MDO是第一个、也是迄今唯一在同一台仪器中提供模拟输入通道和数字输入通道,并拥有自己的RF输入的频谱分析仪的示波器。时域和频域中的所有数据都在同一个屏幕上显示,并一直时间相关。
 

       下面的屏幕截图显示了我证实的实例。VCO/PLL启动:在时域中,模拟通道1 (黄色)显示VCO Enable信号,SPI Bus命令(紫色)告诉VCO调到哪个频率,通道2 (蓝色)显示实际PLL电压。在频域中(屏幕下半部分),你可以看到示波器的实际频率输出。 

 

        最酷的是,除了在一个屏幕上显示两个域外,时域窗口底部有一个小的橙色条,称为频谱时间。频谱时间是数据在时间上的位置,用来生成频谱画面。换句话说,频谱时间是显示频域的域时点。在四个屏幕截图中可以看到,在VCO/PLL调谐到目标频率时,RF信号的实际频谱会随时间变化。通过在模拟画面中卷动频谱时间,可以看到RF频谱怎样随时间变化—其一直与时域数据完全实现时间相关。在PLL电压提高和稳定时,RF输出也调谐到目标频率并稳定。这种把多个域中的原因和结果关联起来的功能,标志着测试设备的根本性变革,为调试设计问题打开了新的道路。
 

        在过去一年中,我们看到MDO4000引起了广泛关注,同时看到MDO4000可以帮助设计人员解决许多设计挑战。如果你有横跨时域和频域的问题或用例,请给我递纸条或发表评论。我们同时关注时间和频率。 

 

Faride Akretch现任泰克公司技术市场经理。他拥有近20年的行业经验,先后在德国、日本和美国担任多种职位,包括应用工程师、产品市场专员、业务和市场拓展专员。他毕业于柏林理工大学电气工程/电子专业,获得硕士学位。

 

 

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