究竟為何在工程師工作中好的工具會如此重要呢？想必是因為有好的技術的同時擁有好的工具去結合讓技術更好的為工作服務。然而小編有了解到目前有一款測量神器混合域示波器在測量界”叱詫風云“，下面讓我們一起投入到混合域示波器的世界！探究示波器在工程師工作中究竟是怎么起到重要作用的吧…

MDO 是什么？

在描述其內部技術前，我們最好先了解一下 MDO 是 由哪些東西組成的。

過去，進行模擬測量、數(shù)字測量 和 RF 測量需要使用三種不同的儀器:
● 示波器，用來在時域中對模擬信號進行時間相關測量
● 邏輯分析儀，用來在時域中對數(shù)字信號進行時間相關測量?；旌闲盘柺静ㄆ?MSO)是增加了數(shù)字通道的示波器
● 頻譜分析儀，用來在頻域中對 RF 信號進行測量
混合域示波器(MDO)是第一個把混合信號示波器(包括邏輯和協(xié)議分析功能 )與現(xiàn)代頻譜分析儀集成在一起的工具。

它們是擁有一整套輸入通道,為測量模擬信號、數(shù)字信號和 RF 信號而優(yōu)化的：
●2條或4條模擬時域通道,100MHz、200MHz、350MHz、500MHz或1GHz帶寬,擁有串行總線解碼和觸發(fā)功能
●16條數(shù)字時域通道，定時分辨率最低 60.6ps，擁有串行總線解碼和觸發(fā)功能
●1條頻譜分析儀通道，最高6GHz輸入頻率范圍

MDO是怎樣工作的?

為了提供上述功能，尤其是RF測量性能，MDO采用獨特的結構，傳統(tǒng)頻譜分析儀或示波器用戶可能并不熟悉這種結構。

如圖是傳統(tǒng)掃頻分析儀簡化的方框圖。傳統(tǒng)結構是掃頻超外差頻譜分析儀 (SA)，正是這種結構使得工程師在幾十年前就能進行頻域測量。

當前一代頻譜分析儀包括許多數(shù)字要素，如 ADCs、DSPs 和微處理器。但基本掃頻方法仍大部分相同。

SA 通過下變頻關心的信號，然后掃描通過解析帶寬 (RBW) 濾波器的傳輸頻帶，來進行功率相對于頻率關系測量。RBW濾波器后面是一個檢測器，計算選定頻寬中每個頻率點上的幅度。

這種方法的優(yōu)點是提供了高動態(tài)范圍，缺點是一次只能計算一個頻率點的數(shù)據(jù)。結果，測量數(shù)據(jù)只對相對穩(wěn)定的、不變化的窄帶輸入信號有效。

如圖是矢量信號分析儀VSA的結構。VSA代表著一種比較現(xiàn)代的頻譜分析儀結構，其中本振是步進式的，而不是掃描式的。

得到的信號先濾波，再進行模數(shù)轉換。這會得到一個帶限時域信號，可以通過使用 DFT(離散傅立葉變換)從時域轉換到頻域。然后使用得到的頻域信息，在本振頻率周圍的畫面上繪制一小部分頻譜圖。

然后本振步進到下一個更高的頻率，然后重復這個過程，直到繪制整個頻譜。在處理隨時間變化的RF時，步進式分析儀要優(yōu)于掃頻分析儀，但前提是關心的頻寬位于步進寬度范圍內，而頻進寬度通常相當窄(10MHz~25MHz)。

如圖是簡化的MDO方框圖。高亮顯示的模塊是只有MDO4000系列中才有的模塊，其他模塊則是MDOMDO是怎樣工作的?

RBW濾波器后面是一個檢測器，計算選定頻寬中每個頻率點上的幅度。這種方法的優(yōu)點是提供了高動態(tài)范圍，缺點是一次只能計算一個頻率點的數(shù)據(jù)。

結果，測量數(shù)據(jù)只對相對穩(wěn)定的、不變化的窄帶輸入信號有效。如圖是矢量信號分析儀VSA的結構。VSA代表著一種比較現(xiàn)代的頻譜分析儀結構，其中本振是步進式的，而不是掃描式的。

得到的信號先濾波，再進行模數(shù)轉換。這會得到一個帶限時域信號，可以通過使用 DFT(離散傅立葉變換)從時域轉換到頻域。然后使用得到的頻域信息，在本振頻率周圍的畫面上繪制一小部分頻譜圖。

然后本振步進到下一個更高的頻率，然后重復這個過程，直到繪制整個頻譜。在處理隨時間變化的RF時，步進式分析儀要優(yōu)于掃頻分析儀，但前提是關心的頻寬位于步進寬度范圍內，而頻進寬度通常相當窄(10MHz~25MHz)。

如圖是簡化的MDO方框圖。高亮顯示的模塊是只有MDO4000系列中才有的模塊，其他模塊則是MDO4000和MDO3000系列共有的模塊?，F(xiàn)代矢量信號分析儀使用的結構基本相同。

MDO和普通VSA之間的主要差異在于，MDO有：
● ADC采樣率要高得多，因此實現(xiàn)了超寬捕獲帶寬
● 固定下變頻范圍數(shù)量少

MDO的核心是大多數(shù)泰克示波器中使用的泰克自主開發(fā)的同一模數(shù)轉換器。這種8位模數(shù)轉換器以10 GS/s速率采樣，輸入帶寬超過5 GHz。

在所有MDOs中，信號都增加了抖動，以改善SFDR。在把數(shù)據(jù)采集到存儲器中后，會結合使用硬件技術和軟件技術，執(zhí)行數(shù)字下變頻(DDC)，大大增強信號保真度。

這個過程實現(xiàn)了三件事：
●數(shù)據(jù)記錄被轉換成I (同相)和Q (正交)復合數(shù)據(jù)格式
●中心頻率被傳送到DC，可以把IQ采樣率降低到半速率
●數(shù)據(jù)進行過濾，壓縮到足以覆蓋頻寬的采樣率

MDO中的數(shù)字信號處理器執(zhí)行FFT，把RF時域數(shù)據(jù)轉換成頻域數(shù)據(jù)，采用頻譜的形式。整個頻譜乘以校準系數(shù)，調節(jié)平坦度和相位。

然后使用用戶可選的檢測方法，確定怎樣把1000-2,000,000點FFT輸出壓縮到寬1,000像素的顯示畫面。其中提供了正峰值、負峰值、平均值和采樣檢測器。

最后，把得到的頻譜加上對數(shù)標度，進行顯示。

總結

MDO3000和MDO4000系列都可以方便地在一個集成平臺中實現(xiàn)多臺儀器的功能。

MDO4000系列能夠在一個同步視圖中同時顯示時域和頻域，特別適合進行EMI調試和集成無線收發(fā)機。

盡管采用示波器技術構建高保真度頻譜分析儀大大突破了傳統(tǒng)，但有許多技術可以有效實現(xiàn)這一目標，具體包括：

●使用專用頻譜分析儀輸入，改善保真度
●使用數(shù)字下變頻器和DFT技術，利用工藝增益改善靈敏度
●使用抖動改善SFDR
●改善屏蔽

通過使用這些技術，MDO實現(xiàn)了進行頻譜測量所需的保真度，同時保留了集成示波器提供的優(yōu)勢，具體包括：

●在任何中心頻率上實現(xiàn)了至少1 GHz的寬捕獲帶寬，某些情況下實現(xiàn)了高達3.75 GHz的帶寬
●成本和空間優(yōu)勢，共享一個機箱、顯示器、接口、電源等
●一臺集成儀器的方便性
●在MDO4000系列上
- 模擬通道和數(shù)字通道實現(xiàn)了時間相關
- 能夠查看頻譜分析儀提供的典型零頻寬之外的RF時域數(shù)據(jù)

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