MDO4000 系列混合域分析仪应用之一跨域分析

泰克最新推出的MDO4000系列混合域分析仪(图1-1)，是一款具有创新意义的分析仪，自它诞生之日起，已经获得国内外十多个最佳创新奖项(图1-2)。MDO4000之所以获得巨大的成功，根源在于它推出了创新的概念－跨域分析，利用跨域分析，可以发现传统手段无法发现的嵌入式射频系统以及数字射频系统的疑难杂症。

 MDO4000 系列混合域分析仪究竟是什么？我们可以将其基本功能总结如下：
- 四通道500MHz/1GHz 带宽数字荧光示波器
- 16 通道逻辑分析仪
- 多种总线协议分析仪
- 3GHz/6GHz 频谱分析仪
- 大于等于1GHz 带宽的调制域分析仪

五合一系统，是MDO4000 系列混合域分析仪的特色之一，但MDO4000 绝不是以上罗列的五种测试工具的简单组合，这五种功能工作在同一时钟、同一触发机制下，使得MDO4000 具有创新的时域、频域、调制域时间相关的跨域分析功能。为此，我们将MDO4000 系列混合域分析仪的特色可以总结如下：

- 时域、频域、调制域时间相关的跨域分析
- 高性能宽带调制域分析
- 紧凑的五合一测试系统

MDO4000 系列混合域分析仪的以上特色，针对不同的应用可以解决不同的问题，本应用文章为《MDO4000 系列混合域分析仪应用之一--跨域分析发现当代数字射频系统疑难杂症的创新手段》，重点阐述MDO4000的第一个、也是最具创新意义的特色及其应用。其它两个特色将在《MDO4000 系列混合域分析仪应用之二、之三》中进一步阐述，有兴趣的读者可以进一步参阅。

跨域分析简介

时间相关的跨域分析是MDO4000 最具创新的特色，那么什么是跨域分析？要理解这一问题，我们先对信号分析做简要的总结。

1、信号分析概述

从信号分析的理论可知，任何信号都可以从时域与频域两方面进行分析，连接时域与频域的纽带是傅里叶变换，图2-1-1就是这种关系的示意图。那么为什么要从时域和频域两方面对信号进行分析？从图2-1-2 可以看出，我们关心的信号的某些参数，如：周期，上升、下降沿等用示波器很容易测试，而示波器是时域分析的典型测试仪器。另一些参数，如：信号带宽、谐波等用示波器很难测试，但用频谱仪可以轻松测出，而频谱仪是典型的频域测试工具。由此可知，与时间相关的信号参数，需要在时域进行分析，与频率相关的信号参数，需要在频域进行分析。

有了时域与频域分析，能否分析出某个信号的全部参数？并不尽然！我们今天遇到的信号，极少是简单的基带信号，通常都是带有一定调制的射频信号。对简单的模拟调制信号如调幅、调频、调相以及相应的ASK、FSK 等简单的数字调制信号，用示波器(2-1-3)或频谱仪(图2-1-4)可以分析其与调制有关的参数。但当今我们所遇到的射频信号，往往是复杂的数字调制信号，如GSM、CDMA、3G、4G 信号，或频率、幅度、相位在宽频带内快速变化的信号，如跳频信号、雷达信号、超宽带通信信号等，还有许多近场通信(NFC)信号，如RFID、ZigBee 等。对这些信号，仅从时域和频域上进行分析是远远不够的，必须在调制域进行分析，才能得到信号的全貌。

简单信号的调制域分析可以通过射频信号的幅度、频率或相位随时间变化的曲线进行分析(图2-1-5)，而复杂的数字调制信号的调制域分析又称矢量信号分析，这种分析利用I、Q 星座图，对复杂数字调制信号的调制域参数进行测试。图2-1-6与图2-1-7为两种不同的矢量信号分析仪的测试截图，图2-1-6示意出带有线性调频的雷达信号分析，图2-1-7示意出GSM信号的矢量分析，二者界面不同，但都能完成同类工作。此外，矢量信号分析可以通过软件完成，即矢量信号分析仪的界面都可以脱机运行，因此用示波器或频谱仪对信号进行采集，然后用矢量信号分析软件进行分析，是一种低成本、行之有效的方法。MDO4000具有采集矢量信号的功能，有关MDO4000 及矢量信号分析软件进行矢量信号分析的应用，请参阅《MDO4000 系列混合域分析仪应用之二》。

2、射频信号多域分析

图2-1-6、图2-1-7，在显示复杂数字调制射频信号的矢量分析的同时，还显示了被测射频信号的频谱，这是矢量信号分析仪(或软件)的基本功能，同样，某些频谱仪也带有矢量信号分析功能。由此可知，矢量信号分析可以对输入的射频信号进行频域和调制域的多个参数进行全面分析，这些不同的参数用多个窗口显示。多数情况下，这些参数之间在时间轴上并不相关，只有实时频谱分析仪才具有时间相关的特性。但是，有一点十分重要，那就是无论是频谱仪或矢量信号分析仪，还是实时频谱分析仪，它们都仅有一个射频输入端口，无论开多少个窗口，分析多少个参数，它们仅能分析射频信号自身在频域和调制域的特性。

3、混合信号时域分析

随着嵌入式系统的飞速发展，诞生了一种混合信号示波器，它可以将模拟信号、数字逻辑信号以及总线协议的时域特性直观地显示出来，我们称这些信号为混合信号。混合信号示波器各通道是独立的，因此被分析的混合信号是不同的信号，也就是说，我们用示波器进行时域分析时，分析的是不同信号间的时序关系。之所以要对这些不同的信号进行时序分析，是因为这些信号之间具有关联性，比如输入输出关系，控制与响应关系，电压、电流关系等等。通过对这些具有因果关系的信号的时域分析，我们可以对系统的整体性能进行判定。