MDO4000 調(diào)制域分析應(yīng)用案例

1.簡單調(diào)制信號(hào)分析

簡單調(diào)制信號(hào)主要包括ASK、FSK、PSK等簡單的數(shù)字調(diào)制信號(hào)，它們?cè)谄囯娮?、醫(yī)療電子、安防、無線抄表領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。簡單數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的調(diào)測，重點(diǎn)在基帶電路，示波器將是主要的測試儀器，但根據(jù)測試規(guī)范，頻譜指標(biāo)也必須測試，調(diào)制特性也是需要考慮的因素。

MDO4000集示波器、頻譜儀功能于一身，非常適于這類應(yīng)用。MDO4000本身具有射頻信號(hào)對(duì)時(shí)間光跡的功能，可以顯示射頻信號(hào)的幅度/頻率/相位隨時(shí)間變化的規(guī)律，對(duì)ASK、FSK、PSK信號(hào)，可以直觀地將波形顯示出來，利用示波器內(nèi)置的多種測試功能，可以測量上述信號(hào)的幅度、周期、占空比、上升/下降沿等參數(shù)。

我們首先看一個(gè)汽車遙控鑰匙的頻譜與ASK調(diào)制波形實(shí)例（圖5-1-1）。在幅度隨時(shí)間變化的調(diào)制域波形中，我們可以清晰地看到導(dǎo)碼與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。在做ASK信號(hào)分析時(shí)，MDO4000的跨域分析特性也極具優(yōu)勢，圖5-1-2示意出ASK信號(hào)的基帶、時(shí)鐘、射頻調(diào)制波形與頻譜之間的關(guān)系。

圖5-1-3和圖5-1-4示意出遙控玩具車的控制信號(hào)，由于遙控玩具的射頻發(fā)射功率較低，對(duì)遙控信號(hào)的頻域和時(shí)域指標(biāo)要求不高，但ASK的控制碼不能出錯(cuò)，否則將無法實(shí)現(xiàn)遙控。圖5-1-3中第二個(gè)脈沖為窄脈沖，當(dāng)遙控桿向上扳時(shí)，第二個(gè)脈沖變?yōu)閳D5-1-4的寬脈沖，MDO在測試遙控信號(hào)頻譜的同時(shí)，驗(yàn)證了遙控碼的正確。

接下來我們看幾個(gè)FSK的實(shí)例，F(xiàn)SK調(diào)制比ASK的應(yīng)用更為廣泛，因?yàn)檫@種調(diào)制更不易受外界干擾的影響，因此在汽車胎壓監(jiān)測、安防、無線抄表及心臟起搏器等對(duì)抗干擾要求更高的場合得到廣泛應(yīng)用。

圖5-1-5為胎壓監(jiān)測實(shí)例，圖中下半部分為FSK頻譜顯示，上半部分橙色曲線為射頻信號(hào)頻率隨時(shí)間變化的曲線，該曲線可以清晰地顯現(xiàn)FSK的數(shù)字碼。為了充分發(fā)揮MDO的跨域分析功能，在測試時(shí)將電壓（黃色曲線）和電流（綠色曲線）信號(hào)接入到示波器通道，可以發(fā)現(xiàn)，在射頻信號(hào)發(fā)出時(shí)，電壓信號(hào)的紋波陡然增大。

圖5-1-6~圖5-1-8為無線抄表測試實(shí)例，同樣在測試射頻信號(hào)的頻譜的同時(shí)，測試了FSK 碼流變化的情況。圖中黃色曲線仍然是電壓信號(hào)，藍(lán)色曲線為電流信號(hào)，電壓紋波在FSK發(fā)射時(shí)依然陡增。除了電壓電流信號(hào)，我們還接入了SPI總線控制信號(hào)，可以發(fā)現(xiàn)，該FSK碼流是在SPI總線的控制下發(fā)射與中斷的。在驗(yàn)證射頻指標(biāo)和FSK碼流的同時(shí)，我們還能發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)潛在的問題。在圖5-1-7中，頻譜分析時(shí)間框設(shè)定在FSK發(fā)射的中間部分，頻譜底噪正常，但當(dāng)頻譜分析時(shí)間框設(shè)定在FSK剛剛中斷發(fā)射時(shí)，從頻譜上可以看出底噪抬升了30dB。

2.RFID 標(biāo)準(zhǔn)符合性測試

RFID (射頻識(shí)別)是一種低功耗的短程無線通信技術(shù)。RFID系統(tǒng)的組成一般至少包括兩個(gè)部分：電子標(biāo)簽 (Tag)和讀寫器(Reader/Writer或Interrogator)。電子標(biāo)簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識(shí)別物體的表面。讀寫器可無接觸地讀取并識(shí)別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別物體的目的。進(jìn)一步通過計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。

RFID 使用的頻率從低頻到微波，各頻段有各自的應(yīng)用領(lǐng)域。表5-2-1和表5-2-2給出了RFID的使用頻段及應(yīng)用領(lǐng)域。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織針對(duì)不同頻段的RFID制定了繁多的標(biāo)準(zhǔn)RFID讀卡器、標(biāo)簽的設(shè)計(jì)及測試，都要以相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。RFID 標(biāo)簽的測試以物理性能測試及網(wǎng)絡(luò)性能測試為主，不在我們討論的范圍，而RFID讀卡器的調(diào)測及標(biāo)準(zhǔn)符合性測試，則是我們討論的重點(diǎn)。

RFID讀卡器是高度集成的嵌入式射頻系統(tǒng)，MDO的跨域分析功能，能夠更好地體現(xiàn)控制信號(hào)與射頻信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系，在RFID讀卡器調(diào)測中非常有用。圖5-2-1為RFID讀卡器調(diào)測實(shí)例，圖中下半部分為RFID信號(hào)頻譜，上半部分中，黃色信號(hào)為讀時(shí)鐘，藍(lán)色信號(hào)為發(fā)射控制，低電平時(shí)讀卡器射頻發(fā)射，發(fā)射的數(shù)據(jù)也通過該信號(hào)疊加上去。上半部分中的橙色信號(hào)為射頻信號(hào)的幅度隨時(shí)間的變化曲線，通過該曲線，我們很可以輕松地看到讀卡器與標(biāo)簽信號(hào)間的握手過程，以及這些過程與相應(yīng)的控制信號(hào)之間的關(guān)系。

將圖5-1-1中的射頻信號(hào)存儲(chǔ)為TIQ格式的原始IQ數(shù)據(jù)后，就可以利用RSAVu矢量信號(hào)分析軟件調(diào)用，然后對(duì)該RFID信號(hào)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)符合性測試（圖5-2-2）。所謂標(biāo)準(zhǔn)符合性測試，是按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)RFID讀卡器或系統(tǒng)進(jìn)行符合性驗(yàn)證。由于RFID信號(hào)是突發(fā)的微功率信號(hào)，傳統(tǒng)的頻譜儀或矢量信號(hào)分析儀都必須將信號(hào)采集下來后再進(jìn)行分析，MDO4000 + RSAVu是很好的解決方案。

圖5-2-3示意出RFID標(biāo)準(zhǔn)符合性測試的內(nèi)容，圖5-2-4為相應(yīng)的RFID信號(hào)的功率隨時(shí)間變化的波形圖。在這兩個(gè)圖中，分別標(biāo)有綠色、藍(lán)色和灰色的框，代表時(shí)域、調(diào)制域和頻域的測試項(xiàng)目，MDO4000本身就包含示波器、頻譜儀和調(diào)制域分析的功能，非常適合進(jìn)行RFID標(biāo)準(zhǔn)符合性測試。利用RSAVu矢量信號(hào)分析軟件對(duì)MDO采集的RFID射頻信號(hào)進(jìn)行分析，可以測試圖5-2-3中全部指標(biāo)，RSAVu也支持全部RFID標(biāo)準(zhǔn)，并且支持用戶自定義的標(biāo)準(zhǔn)。

本文小結(jié)

將MDO4000混合域分析儀的寬帶調(diào)制域分析與跨域分析功能配合使用，可以解決傳統(tǒng)測試手段不能解決的問題。MDO與泰克RSAVu或SignalVu矢量信號(hào)分析軟件協(xié)同工作，可以滿足寬帶高性能矢量信號(hào)分析的要求。