宽带测试系统解决方案

宽带测试系统解决方案—针对复杂数字RF信号的分析和仿真苏水金泰克科技（中国）有限公司议程•复杂数字RF信号的测试挑战•复杂数字RF信号的仿真平台•复杂数字RF信号的分析平台•泰克各种仪器互联组建完整解决方案2新一代数字RF仿真和分析平台数字数字数字数字RF系统的原理框图系统的原理框图系统的原理框图系统的原理框图TLA用于数字用于数字用于数字用于数字IQ分析和分析和分析和分析和数字信号处理认证数字信号处理认证数字信号处理认证数字信号处理认证DPO用于用于用于用于RF,IF时域波形监测时域波形监测时域波形监测时域波形监测3新一代数字RF仿真和分析平台TLA及支持包及支持包及支持包及支持包,TDS用于用于用于用于DSP调试调试调试调试AWG模拟雷达模拟雷达模拟雷达模拟雷达IF,IQ信号信号信号信号，，，，WCA进行进行进行进行IF,IQ分析分析分析分析RSA用于用于用于用于RF信号分析信号分析信号分析信号分析复杂数字RF信号的测试挑战•接收部分测试——信号源–标准测试——标准信号难以产生，通常需要专用信号源或者信号产生系统–极限测试——令人头痛的“实际信号”模拟•发射部分测试——接收机–通用信号接收•传统频谱仪？没有时间信息TDDTransceiverDACModulatorDataInADCDemodulatorDataOutDigitalSignalProcessing(Microprocessor/FPGA)4新一代数字RF仿真和分析平台•传统频谱仪？没有时间信息•矢量信号分析仪？分析带宽、信号定位……•专用接收机–宽带、超宽带接收•专用接收机•示波器——带宽足够，可是没有频谱监测功能DataOutFDDTransceiverDACModulatorDigitalBase-bandIFRFDataInADCDemodulatorDigitalSignalProcessing(Microprocessor/FPGA)泰克复杂数字RF信号仿真和分析方案•信号源–特别适于复杂信号、宽带调制、脉冲信号产生的混合信号源——任意波形发生器AWG–逻辑信号源：码型发生器和数据时序发生器•接收设备–集频谱分析、矢量信号分析、脉冲5新一代数字RF仿真和分析平台–集频谱分析、矢量信号分析、脉冲分析和频谱监测功能于一身的实时频谱分析仪–超宽带接收机——通用仪器唯一的解决方案——宽带示波器＋分析软件•数据处理部分调试设备–逻辑分析仪+示波器的综合测试系统–FPGA调试设备Tektronix复杂数字RF信号的仿真平台信号源类型•频域和时域信号源–RF信号发生器–扫频源–频率综合源–噪声发生器–脉冲发生器–数据、码型发生器7新一代数字RF仿真和分析平台–数据、码型发生器–函数发生器–任意函数发生器–任意波形发生器•基于DDS的任意波形发生器：高性能、易用的全能信号源足够宽带的激励，是测试中的棘手问题•当前测试人员面临的宽带信号–超宽带系统，如SAR，可能需要带宽超过3GHz–跳频系统，可能虽然每个跳频点的带宽较窄，但是成百上千个工作频点可以拼接成超宽带系统–高速数字信号，特别是带有压力的高速串行信号•传统解决方案的限制–宽带调制器：通常在2GHz以内，并且需要宽带的基带信号源，频响可控能力弱–跳频源：通常使用锁相环或开关等方式实现，稳定时间较长，快速跳频无法实现；8–跳频源：通常使用锁相环或开关等方式实现，稳定时间较长，快速跳频无法实现；如果使用调制器的方法，则只能在基带信号上实现，通道模拟能力较差；–其它专用信号源：功能单一，价格贵，性价比较差–脉冲码型发生器（数字信号）：压力测试能力非常有限任意波形发生器——一种在未来不可或缺的信号源•任意信号发生器的几个用途–产生基带IQ信号–产生中频/射频信号–混合模拟/数字测试–产生多路信号–替代一些传统信号源（如函数信号产生器）–替代一些定制信号源（如特殊脉冲9新一代数字RF仿真和分析平台–替代一些定制信号源（如特殊脉冲发生器、雷达模拟信号，低频相位标准等）•任意信号发生器能输出“现实世界”各种信号–信号加扰的产生:插入噪声、毛刺、交调等–模拟复杂的信道AWG如何生成波形？•AWG生成波形类似于CD播放器–存储在光盘上数字信息被读出，转换成模拟波形最后通过扬声器输出。。。。时钟时钟时钟时钟模拟输出模拟输出模拟输出模拟输出10新一代数字RF仿真和分析平台DAC....................................................波形数据波形数据波形数据波形数据存储在内存储在内存储在内存储在内存中存中存中存中信号信号信号信号调理调理调理调理AWG工作原理•AWG可以被认为是示波器(信号分析仪)的逆过程示波器信号采集流程11新一代数字RF仿真和分析平台AWG信号生成流程示波器可以捕获任何其指标范围内的信号示波器可以捕获任何其指标范围内的信号示波器可以捕获任何其指标范围内的信号示波器可以捕获任何其指标范围内的信号AWGAWGAWGAWG可以产生任何其指标范围内的信号可以产生任何其指标范围内的信号可以产生任何其指标范围内的信号可以产生任何其指标范围内的信号AWG7000C：全球首屈一指的任意波形发生器AWG7000CAWG7122CAWG7082C采样率采样率采样率采样率12GS(24GSbyInterleave)8GS输出上升时间输出上升时间输出上升时间输出上升时间/带宽带宽带宽带宽（（（（3dB））））35ps,7.5GHz(option02/06)NA最高序列长度最高序列长度最高序列长度最高序列长度16,000垂直分辨率垂直分辨率垂直分辨率垂直分辨率8bit或或或或10bit可选可选可选可选12新一代数字RF仿真和分析平台垂直分辨率垂直分辨率垂直分辨率垂直分辨率8bit或或或或10bit可选可选可选可选波形长度要求波形长度要求波形长度要求波形长度要求X4(x8:复用模复用模复用模复用模式式式式)X4最高有效射频输出带最高有效射频输出带最高有效射频输出带最高有效射频输出带宽宽宽宽9.6GHz@24GS/s4.8GHz@12GS/s2.4GHz2.4GHz最大波形长度最大波形长度最大波形长度最大波形长度64M点点点点（（（（AWG7122C复用模式下复用模式下复用模式下复用模式下128M点点点点））））时延校准范围和精度时延校准范围和精度时延校准范围和精度时延校准范围和精度±±±±100ps，1ps步进仪器类型仪器类型仪器类型仪器类型独立式独立式独立式独立式AWG5000C：基带和通用应用PictureModelAWG5014CAWG5012CAWG5002CMaximumSamplerate1.2GS1.2GS600MS13新一代数字RF仿真和分析平台MaximumWaveformLength16Mpoints/ch,32Mpoints/ch(option)AnalogChannels422Verticalresolution14bitDigital(Marker)channels8(2/ch)4(2/ch)4(2/ch)DigitalDataoutput(Ch1&Ch2)NA28(option)28(option)使用AWG产生信号的方法•只要能用数学模型表示的信号，只要在AWG的指标范围内，都可以使用AWG来直接生成•任何数据生成软件，如Matlab程序、用户自编脚本、泰克提供的专用信号生成工具，甚至写字板等，都可以作为AWG信号数据的来源•其它设备采集的数据，如示波器的时域信息、逻辑分析仪的码型2011-11-914•其它设备采集的数据，如示波器的时域信息、逻辑分析仪的码型或者实时频谱分析仪采集的频域数据均可在AWG上回放•内置的高级RF信号生成软件可以直接设置参数生成各种RF信号，方便、快捷•内置的高级serial信号生成软件可以直接设置参数生成各种串行数据信号，方便、快捷AWG典型应用•产生任意脉冲信号•宽带数字调制信号•宽带雷达信号•宽带跳频信号•复杂电磁环境信号•OFDM信号Jan2011Tektronix最新测试测量解决方案构架•OFDM信号•高速串行数据AWG应用实例之一——产生脉冲信号•主要应用–窄脉冲信号的模拟–脉冲无线电(计量单位计量示波器指标)–高能物理–高速脉冲(上升时间50ps)–光电脉冲16AWG产生脉冲信号的优势•挑战–脉冲信号模拟的主要难点在于，对于不同的应用或同种应用中的不同需求，常常需要不同形状的脉冲信号，而用户自己使用电子元件搭建设备来产生相应信号的工作量大、周期长、重复性差、信号质量难以得到保证。•优势–可以直接按点描绘出各种脉冲信号，无需自己搭建设备。–只要在其指标范围内，可以模拟任意脉冲信号17产生脉冲信号方法例子•一种在放电、电磁脉冲测试等物理实验中常见的信号——双指数函数•信号模拟工具：MSExcel•使用txt文件为媒介，将数据导入AWG•调整归一化参数•设置合适的采样率和输出幅度•点击运行并输出18•点击运行并输出产生数据19新一代数字RF仿真和分析平台确认数据正确并设置输出参数，得到信号20新一代数字RF仿真和分析平台实例二：使用AWG产生宽带调制信号——宽带数字调制信号•挑战–传统信号源应用于这一领域时，无论是调制还是脉冲无线电，用户常常难以得到所需的带宽。用户一般需要庞大昂贵的信号源系统或定制的专用激励源才能得到部分宽带性能–传统上，矢量调制信号是基带源和矢量调制器配合产生的，在通用仪器的解决方案中，这种方式可以实现的最高调制带宽在2GHz以内，而且仍然需要一台高性能（采样率2.5GS/s以上）任意波形发生器作为基带源。泰克的任意波形型发生器可以直接输出最高瞬时带宽超过6GHz的调制信号而不需要基带源和调制器，是通用仪器中最高的性能。21•AWG优势–极高的瞬时带宽(最高达9.6GHz)–灵活的波形生成能力，根据用户需求，可以方便地输出各类信号–简便的仪器配置，无需模拟信号源、基带源和调制器，直接生成所需信号。调制信号的基带、中频甚至是射频直接输出，任意波形发生器都能提供allinone的完备激励性能。使用AWG产生宽带数字调制信号•使用泰克调制信号生成软件RFXpress产生此信号–本例中的QPSK信号，载波功率为0dBm，中心频率2GHz，符号速率为800MHz，调制数据为PRBS9，升余弦滤波器、系数为0.35)–每511个符号载波往返跳频100MHz•使用泰克调制信号生成免费软件MCIQ产生此信号•使用Matlab产生此信号22应用三：宽带雷达信号仿真PowerAmplifierDSPDACDACI–QModulatorIQTimeDomain(Digital)TimeDomain(Analog)FrequencyDomainLocalOscillatorDSPDACModulatorQTriggerLogicAnalyzerOscilloscopeReal-TimeSpectrumAnalyzerTriggerDataTransferiView实例三：使用AWG产生超宽带雷达信号•主要应用–雷达•挑战–随着先进雷达体制不断涌现，在雷达测试信号仿真方面，提出了更高的要求。新体制雷达对信号源的主要要求有：足够的带宽，特别是在合成孔径雷达等超宽带系统中，对输出带宽要求可达3GHz以上；严格的时序关系，以模拟确定的PRI、相位和频率随时间变化的特性；灵活的操作，可根据实际的信号要求方便地配置输出信号参数，包括理想信号、环境信号、信道情况的模拟；等等24•AWG优势–极高的带宽性能(最高达9.6GHz)–可在时域、频域和调制域等个视角编辑波形，同时保证信号的时序、频率和相位等的特性–配合适当的波形仿真软件，可以输出各种不同体制的雷达信号泰克AWG高级雷达信号仿真平台特点•超高带宽（9.6G），超高采样率（24G）的AWG，可以直接生成超宽带雷达信号（基于DA的信号生成方式）。•可以直接产生射频，中频，基带信号•基于AWG的高级雷达信号仿真软件•方便产生各种复杂的雷达信号•与泰克的实时频谱仪，示波器逻辑