海量存储宽带接收机技术和方案

一、概述

Keysight的M9392A 产品是一款高性能的海量存储宽带接收机，它的分析频率范围覆盖50MHz 到26.5GHz，高达250MHz 的瞬时带宽，并具有高达100MHz 模拟带宽的大数据量流盘能力。M9392A 系统由4 到5 个模块组成，它们分别是：M9360A PXI 衰减器/预选器，M9361A 和M9351A (可选) PXI 下变频器，M9302A PXI 本振，和M9202A PXIe 中频数字化仪。

当M9392A 系统放入Keysight M9018A 18 槽PXIe 机箱中，结合89600 VSA 分析软件，就能够实现完整的微波矢量信号分析解决方案，其超宽的频率分析范围和瞬时带宽，非常适用于通信、雷达和航空航天等领域的信号分析。

由于采用来了PXIe 作为背板连接，M9392A 接收机能够提供高速大带宽的数据传输能力，外接磁盘阵列可以实现海量数据的长时间的记录和存储功能。

图1、组成M9392A的各种模块

二、关键指标

1. 信号分析频率范围：50MHz 到26.5GHz

2. 频率大于2.75GHz 时，瞬时带宽高达250MHz

3. 流盘的模拟带宽最大可达100MHz

4. M9202A 数字化仪为12‐bit，2GS/s

5. DANL(可显示的平均噪声电平)

    ‐158dBm/Hz,≤9.5GHz

    ‐147dBm/Hz, ＞9.5GHz

6. 内嵌实时数字下变频功能

7. 兼容多款机箱插槽，包括cPCI(J1)，PXI‐1，PXIe 混合插槽等

8. 具有PXIe 的高速大带宽特性

9. 尺寸：7 到8 根插槽宽度

10. 与89600 VSA 软件完美连接，可以进行复杂信号分析

11. 提供多种应用软件，无需编程即可使用

12. 多种类型的驱动，包括IVI‐C，IVI‐COM，LabVIEW，Matlab 等，支持多平台的开发环境

三、系统结构简介

M9392A 系统连接框图如图2 所示，这是一个典型的接收机框图。首先M9360A 衰减器/预选器模块根据输入信号的功率和频率，将其衰减到一个合适的值，并选通微波下变频模块M9361A 或者射频下变频模M9351A，下变频模块将信号下变频到中频为500MHz 的频率范围，送到M9202A 中频数字化仪进行量化，并通过PCIe 总线将数据传输到控制器上。M9302A 本振为系统提供时钟信号。下面是这几个模块的指标和完成的主要功能：

图2、M9392A系统结构图

四、测试应用举例

M9392A 海量存储宽带接收机可以应用于航天国防、无线通信、雷达和宽带信号捕获等领域。它的典型应用包括宽带信号分析和海量数据存储。Keysight对这两种典型应用都提供了完整的解决方案，通过简单的配置即可实现这些功能。

1. 宽带信号分析

宽带信号分析是M9392A 接收机的典型应用。结合安捷伦89600 矢量信号分析软件的超强分析功能，我们可以利用M9392A 来完成复杂信号的分析和解调等。

图3、宽带雷达/矢量信号产生和分析解决方案

一个完整的宽带雷达/宽带矢量信号产生和分析系统如图3 所示。Keysight能提供完整的覆盖软件、硬件的整套解决方案。下面简要介绍一下整个系统的框架，需要了解更多详细信息，请咨询Keysight的工程师。

在信号产生和发送端：首先用SystemVue 软件产生宽带雷达/宽带信号波形数据，可以是理想化的或者是加入非理想因素的。生成的数据下载到任意波形发生器M9330A 中产生宽带基带波形，接着由PSG 信号发生器将基带信号上变频到射频/微波频率，并发送出去。

在信号接收和分析端：将发送端产生的信号输入到M9392A 接收机中，经过矢量信号的衰减、下变频和量化等步骤之后，将数据上传到PC 机中，利用89600 VSA 分析软件进行信号的分析、解调等。

Keysight每一个仪器都提供了主流测试开发平台的驱动，方便对其进行自动化编程。所以，整个信号产生和分析系统都可以自行编写程序，进行自动化控制和测试，Keysight也提供相应的例子，方便用户学习和参考。

2. 海量数据存储

M9392A 接收机的另一个重要应用就是海量数据存储，即流盘(streaming)。在航空航天、雷达等应用领域，通常需要对外场的宽带复杂信号进行长时间的记录，以便对其进行筛选和分析，甚至是回放。一个典型的流盘解决方案如图4所示。

M9392A 系统凭借PCIe 强大的数据传输能力，可以对高达100MHz 模拟带宽的信号进行无缝、完整的传输，并通过两种方式存储下来，这两种方式分别是：1、内嵌控制器；2、通过PCIe 接口连接到磁盘阵列卡(RAID)。第一种方式适合于短时间的数据记录(10 秒的量级)，如果需要进行长时间的记录，则需要采用第二种方式，即磁盘阵列形式，这种方式可记录高达数十小时的数据。

对于流盘应用，Keysight提供了多种软件支持，整个流程变得非常简洁、高效。

首先，对于数据记录，Keysight提供了M9392A 软件前面板，用户只需设置功率、频率、带宽等信号属性，以及记录的时长和位置即可，轻松完成流盘。

图4、M9392A 海量数据存储和分析解决方案

对记录下来的数据，Keysight提供了流盘数据查看软件(Streaming Data Viewer)，可以方便地查看记录数据的完整信息，包括时域、频域、IQ 等相关信息，同时也可以截取一小段数据进行保存，然后送到89600 VSA 软件进行更加复杂的信号分析。甚至可以将数据送到M9330A 任意波形发生器中进行数据的回放，并通过PSG 矢量信号源上变频到射频微波频率，实现信号的回放、再现功能。

作者：孙灯亮

参考文献

【1】安捷伦科技. M9392A海量存储宽带接收机技术简介. 北京：安捷伦科技（中国）有限公司.2013年.