在航空航天、國(guó)防和無(wú)線通信等領(lǐng)域中，不斷涌現(xiàn)出來(lái)的諸多挑戰(zhàn)致使系統(tǒng)表征和故障診斷變得更加困難。以雷達(dá)和電子戰(zhàn)(EW)系統(tǒng)為例，這些系統(tǒng)正變得動(dòng)態(tài)范圍更大，運(yùn)動(dòng)速度更快，覆蓋戰(zhàn)場(chǎng)上的更大空間。這種多制式、高速率通信系統(tǒng)的擴(kuò)展提升了互操作性問(wèn)題的出現(xiàn)概率。

隨著信號(hào)變得更加復(fù)雜和靈敏，無(wú)間隙測(cè)量技術(shù)——實(shí)時(shí)頻譜分析和時(shí)間捕獲——逐步獲得主流應(yīng)用的認(rèn)可。Agilent PXA 信號(hào)分析儀更進(jìn)一步將這些新增功能集成到傳統(tǒng)信號(hào)分析儀，使用戶不必購(gòu)買專用或單用途儀器。(圖 1)

圖 1. 實(shí)時(shí) PXA 是一款經(jīng)濟(jì)高效的解決方案，可以借助傳統(tǒng)的掃描分析來(lái)識(shí)別雜散信號(hào)，切換至實(shí)時(shí)模式以觀測(cè)脈沖雜散信號(hào)。

安捷倫實(shí)時(shí)頻譜分析(RTSA)作為新型和現(xiàn)有 PXA 的升級(jí)選件，使得 PXA 成為業(yè)界首款支持在購(gòu)買后添加實(shí)時(shí)分析功能的傳統(tǒng)信號(hào)分析儀。使得用戶可以新實(shí)時(shí)頻譜儀十分之一的價(jià)格用用實(shí)時(shí)功能。

RTSA 支持用戶在實(shí)驗(yàn)室工作臺(tái)或現(xiàn)場(chǎng)中查看、捕獲和認(rèn)知難以捕捉的信號(hào)。為進(jìn)行更深入的分析，用戶可以搭配使用實(shí)時(shí) PXA 與 Agilent 89600 VSA 軟件，對(duì)復(fù)雜的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行全面表征。

實(shí)時(shí)分析定義

盡管不同用戶對(duì)“實(shí)時(shí)分析”的理解不同，但它包含一個(gè)一致的核心概念：對(duì)于擁有數(shù)字中頻(IF)部分的頻譜或信號(hào)分析儀，針對(duì)某個(gè)測(cè)量結(jié)果或觸發(fā)操作而言，實(shí)時(shí)操作將對(duì)全部信號(hào)的采樣進(jìn)行處理。(圖 2)多數(shù)情況下，相對(duì)于傳統(tǒng)的頻譜測(cè)量結(jié)果，測(cè)量結(jié)果屬于標(biāo)量(例如功率或幅度)。

圖 2：實(shí)時(shí)操作存在于當(dāng)計(jì)算速度足夠快且能夠?qū)Σ蓸訑?shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)間隙分析時(shí)。在本例中，CALC 操作包括快速傅立葉變換(FFT)計(jì)算或功率譜計(jì)算，以及平均值計(jì)算、顯示更新等。

除了無(wú)間隙分析之外，實(shí)時(shí)射頻分析儀還具備四個(gè)關(guān)鍵屬性：高速測(cè)量、穩(wěn)定的測(cè)量速度、先進(jìn)的復(fù)合顯示和頻率模板觸發(fā)(FMT)。

通常，實(shí)時(shí)處理過(guò)程中的頻譜流被用于下述兩種用途：頻譜可與復(fù)合頻譜顯示結(jié)合，或與一個(gè)限制模板進(jìn)行比較，以實(shí)施頻率模板測(cè)試FMT。配有選件 RTSA 的實(shí)時(shí) PXA 同時(shí)支持這兩種功能。

使用 PXA 執(zhí)行實(shí)時(shí)頻譜分析

和專用實(shí)時(shí)頻譜分析儀一樣，實(shí)時(shí) PXA 使用 ASIC 和 FPGA 將采樣信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信號(hào)頻譜，速度接近 300,000 頻譜/秒。頻譜數(shù)據(jù)被整合用于構(gòu)建信息詳盡的顯示，例如密度或直方圖?；蛘撸鶕?jù)限制條件和邏輯標(biāo)準(zhǔn)對(duì)頻譜流依次順數(shù)進(jìn)行測(cè)試，以生成針對(duì)特定頻譜和特定行為的頻率模板觸發(fā)。

為增強(qiáng)實(shí)時(shí)頻譜分析的性能，安捷倫設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)專注于四個(gè)關(guān)鍵方面：帶寬、動(dòng)態(tài)范圍、截獲概率(POI)和集成分析能力。

帶寬

因?yàn)楸环治龅男盘?hào)帶寬和頻帶寬度越來(lái)越高，用戶有必要使用更高的帶寬。配有 RTSA 的 PXA 可為實(shí)時(shí)測(cè)量提供高達(dá) 160 MHz 的分析帶寬，足以應(yīng)對(duì)當(dāng)前的寬帶信號(hào)和信號(hào)環(huán)境。無(wú)間隙帶寬不僅適用于實(shí)時(shí)頻譜分析，而且還適用于 FMT、無(wú)間隙時(shí)間捕捉以及中頻觸發(fā)的實(shí)時(shí)幅度計(jì)算。

另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是：實(shí)時(shí) PXA 不同于部分類似產(chǎn)品，它始終能夠在高達(dá) 160 MHz 的帶寬范圍內(nèi)收集無(wú)間隙數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)模式始終可以捕獲間歇信號(hào)或快速變化的信號(hào)的細(xì)節(jié)，用戶對(duì)這一點(diǎn)充滿信心。

動(dòng)態(tài)范圍

實(shí)時(shí) PXA 可在 160 MHz 帶寬范圍內(nèi)提供高達(dá) -75 dB 的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍，當(dāng)存在大信號(hào)時(shí)，支持用戶對(duì)小型的快速偶發(fā)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。動(dòng)態(tài)范圍通過(guò) PXA 的低本底噪聲而得到增強(qiáng)，在處理極小信號(hào)時(shí)，還可通過(guò)添加“低噪聲路徑”選件(在處理高電平信號(hào)的同時(shí)還能改進(jìn)靈敏度)得到進(jìn)一步加強(qiáng)。在所有情況下，PXA 的低本底噪聲會(huì)增強(qiáng)區(qū)分小信號(hào)和噪聲的能力。

截獲概率

POI 是實(shí)時(shí)頻譜分析的關(guān)鍵基準(zhǔn)。實(shí)時(shí) PXA 能夠檢測(cè)低至 5.0 ns 的信號(hào)，保證100%截獲概率時(shí)(全幅度精度)可檢測(cè)低至 3.57 µs 的信號(hào)。無(wú)間隙分析只是 POI 的其中一部分，影響儀器分析性能的其它因素包括分析儀和處理器動(dòng)態(tài)范圍(包含靈敏度)、采樣帶寬、處理的連續(xù)性和 FFT 重疊處理(用于窗功能形狀補(bǔ)償)。

集成分析能力

在某些情況下，只需找出偶發(fā)信號(hào)就夠了：例如只需知道某個(gè)信號(hào)存在，或者只需找到大致頻譜形狀，就足夠解答某些疑問(wèn)、確認(rèn)問(wèn)題或建議解決方案了。在其它情況下，找出偶發(fā)信號(hào)只是解決系統(tǒng)或信號(hào)環(huán)境中問(wèn)題的第一步。

結(jié)合使用 VSA 軟件和實(shí)時(shí) PXA，可對(duì)在實(shí)時(shí)模式中采集的信號(hào)進(jìn)行全面分析與解調(diào)。此外，實(shí)時(shí) FMT 可將VSA全部的測(cè)量功能——包括解調(diào)和時(shí)間捕獲(圖 3)聚焦于難以捕捉的信號(hào)上。在對(duì)信號(hào)源(例如壓控振蕩器 VCO)當(dāng)中的調(diào)制瞬態(tài)信號(hào)、跳頻信號(hào)、頻率穩(wěn)定過(guò)程、無(wú)意瞬態(tài)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，上述功能尤為適用。

圖 3. FMT 可用于實(shí)時(shí)捕獲瞬時(shí)事件。矢量信號(hào)分析提供多種視圖，顯示時(shí)間選通頻譜(頂部)等細(xì)節(jié)，并同時(shí)顯示功率包絡(luò)(藍(lán)色)和時(shí)間波形(綠色)。

充分利用在實(shí)時(shí)模式中采集的信號(hào)

您需要額外關(guān)注兩個(gè)功能：直方圖/密度顯示和頻率模板觸發(fā)。

直方圖或密度顯示

實(shí)時(shí)頻譜分析儀每秒鐘可以生成數(shù)千個(gè)頻譜，以便捕獲捷變頻信號(hào)或轉(zhuǎn)瞬即逝的信號(hào)的動(dòng)態(tài)。這種高速信號(hào)超出了人眼的分辨能力范圍，因而有必要通過(guò)單個(gè)顯示軌跡來(lái)顯示海量的測(cè)量數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí) PXA 每秒鐘可生成將近 300,000 個(gè)頻譜。然而，大多數(shù)人只能看到 30 個(gè)頻譜。為了更好地觀察實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)果，每種顯示更新都應(yīng)當(dāng)顯示大約 10,000 個(gè)結(jié)果。