虹科M4i系列模塊數(shù)字化儀，能夠以16 bit高分辨率采集2 GHz帶寬的RF信號。虹科數(shù)字化儀能夠使用許多RF和較低頻率微波的測試。本文重點介紹使用虹科數(shù)字化儀進行RF測量相關(guān)內(nèi)容。
1、高數(shù)據(jù)通量測試
基于多通道PCIe的數(shù)字化儀，可以以高達12.8 GBytes/s的速度傳輸數(shù)據(jù)，從而在計算機內(nèi)輕松快速地進行處理。數(shù)字化儀可以存儲非常龐大的信號數(shù)據(jù)，可用于采集后分析。
2、電路設備故障排查
如果您要測量、分析或處理信號數(shù)據(jù)，虹科數(shù)字化儀是最好的工具。數(shù)字化儀和計算機的緊密結(jié)合使它們成為使用商業(yè)或定制分析軟件處理大量數(shù)據(jù)的首選儀器。故障排查需要其他臺式儀器的交互式查看，虹科數(shù)字化儀可以進行自動化信號表征。
3、多通道同步采集
虹科數(shù)字化儀每個卡有多個通道，每個系統(tǒng)有多個卡，所有這些卡都是完全同步的。M4i系列等模塊化平臺可以擴展模擬或數(shù)字通道數(shù)量，以及模擬波形生成功能。這些特性使數(shù)字化儀成為多輸入多輸出（MIMO）研究以及多信道通信系統(tǒng)中的理想選擇。
4、低成本
虹科數(shù)字化儀具有易用性、集成速度快和測試可靠性強等特點，為每個采集通道提供最低成本。
RF測量數(shù)字化儀選型
射頻測量需要具有三個關(guān)鍵特性的數(shù)字化儀。第一個是帶寬。數(shù)字化儀必須支持與預期測量相匹配的頻率范圍。其次是分辨率，它決定了測量的動態(tài)范圍。最后主要考慮的是數(shù)據(jù)傳輸速度，這會影響測量數(shù)據(jù)更新率。下表總結(jié)了幾種可能用于射頻應用的虹科數(shù)字化儀的特性。
虹科數(shù)字化儀中的每一個都使用數(shù)據(jù)傳輸速率高達12.8 GBytes每秒的PCIe x16接口或數(shù)據(jù)傳輸速率達3.4 GBytes每秒的PCIe x8接口與電腦主機連接。其他型號的虹科數(shù)字化儀也可以根據(jù)項目需求提供更適中的傳輸速率。
RF動態(tài)范圍測量示例
虹科數(shù)字化儀型號選擇由應用場景所決定。動態(tài)范圍是指信號能夠表示的最大幅度與最小幅度之間的差異。如果被測信號最高與最低振幅的比率較小，選用較低分辨率的數(shù)字化儀即可，例如表征具有低的動態(tài)范圍要求的雷達發(fā)射信號。另一方面，如果信號具有高振幅分量和低振幅分量的混合，則需要更高的分辨率。軟件定義無線電（SDR）和回波定位（如雷達）等應用需要具有大動態(tài)范圍的數(shù)字化儀。下圖顯示了將一個簡單天線信號連接到虹科SBench6軟件顯示和處理的虹科M4i系列數(shù)字化儀輸入端所獲得的波形。顯示了波形的時域和頻域視圖。這是高動態(tài)范圍RF信號的一個例子。
RF測試分析
數(shù)字化儀獲取數(shù)據(jù)并將其用于測量和分析。在這些例子中，虹科SBench6用于分析測試數(shù)據(jù)。當然也可以使用第三方軟件，如Mathworks MATLAB或LABVIEW，或者為特定的測量和分析操作編寫自定義軟件。在所有情況下，都可以使用驅(qū)動程序軟件將數(shù)字化儀與特定的應用程序相匹配。
一些基本的射頻測量如上圖所示。左上角網(wǎng)格中顯示的采集波形是雷達應用中常見的脈沖調(diào)制1 GHz正弦波。該信號被直接輸入到數(shù)字化儀中，但是如果其頻率高于數(shù)字化儀的帶寬，則也可以從下變頻器輸入。左下網(wǎng)格中的FFT顯示了所獲取波形的頻譜。虹科SBench6包括大量內(nèi)置的測量參數(shù)。圖片左側(cè)欄中的信息窗格列出了采集波形的峰間振幅和頻率測量值。
對脈沖定時的分析需要進一步處理以提取信號包絡。這分兩步完成。首先，使用基本模擬計算對波形進行平方，以獲得所獲取波形的乘積，方形波形顯示在右上角的網(wǎng)格中。然后，用截止頻率為10 MHz的數(shù)字低通濾波器對平方信號進行濾波。這去除了產(chǎn)生期望脈沖包絡的剩余1 GHz載波。脈沖頻率、周期、寬度和占空比的測量值顯示在與脈沖包絡相關(guān)的信息窗格中。
虹科SBench6提供了對調(diào)幅波形進行平方檢測的工具，從而允許直接測量脈沖波形參數(shù)。與數(shù)字化儀結(jié)合使用的MATLAB或LABVIEW提供了更復雜的解調(diào)過程。這意味著可以對雷達“啁啾”和巴克編碼信號進行頻率和相位解調(diào)。
接下來，讓我們來看看一些基本的功率測量。用獲取的信號的平方來計算波形的瞬時功率。平方后的電壓將被縮放，再將其除以50歐姆阻抗，從而產(chǎn)生以W為單位校準的結(jié)果圖。這種操作常常應用于波形參數(shù)計算信號的平均功率。該過程如上圖結(jié)果所示。
