泰克最新推出的MDO4000系列混合域分析儀(圖1-1)，是一款具有創(chuàng)新意義的分析儀，自它誕生之日起，已經(jīng)獲得國(guó)內(nèi)外十多個(gè)最佳創(chuàng)新獎(jiǎng)項(xiàng)(圖1-2)。MDO4000之所以獲得巨大的成功，根源在于它推出了創(chuàng)新的概念－跨域分析，利用跨域分析，可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)手段無(wú)法發(fā)現(xiàn)的嵌入式射頻系統(tǒng)以及數(shù)字射頻系統(tǒng)的疑難雜癥。

 MDO4000 系列混合域分析儀究竟是什么？我們可以將其基本功能總結(jié)如下：
- 四通道500MHz/1GHz 帶寬數(shù)字熒光示波器
- 16 通道邏輯分析儀
- 多種總線協(xié)議分析儀
- 3GHz/6GHz 頻譜分析儀
- 大于等于1GHz 帶寬的調(diào)制域分析儀

五合一系統(tǒng)，是MDO4000 系列混合域分析儀的特色之一，但MDO4000 絕不是以上羅列的五種測(cè)試工具的簡(jiǎn)單組合，這五種功能工作在同一時(shí)鐘、同一觸發(fā)機(jī)制下，使得MDO4000 具有創(chuàng)新的時(shí)域、頻域、調(diào)制域時(shí)間相關(guān)的跨域分析功能。為此，我們將MDO4000 系列混合域分析儀的特色可以總結(jié)如下：

- 時(shí)域、頻域、調(diào)制域時(shí)間相關(guān)的跨域分析
- 高性能寬帶調(diào)制域分析
- 緊湊的五合一測(cè)試系統(tǒng)

MDO4000 系列混合域分析儀的以上特色，針對(duì)不同的應(yīng)用可以解決不同的問(wèn)題，本應(yīng)用文章為《MDO4000 系列混合域分析儀應(yīng)用之一--跨域分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)代數(shù)字射頻系統(tǒng)疑難雜癥的創(chuàng)新手段》，重點(diǎn)闡述MDO4000的第一個(gè)、也是最具創(chuàng)新意義的特色及其應(yīng)用。其它兩個(gè)特色將在《MDO4000 系列混合域分析儀應(yīng)用之二、之三》中進(jìn)一步闡述，有興趣的讀者可以進(jìn)一步參閱。

跨域分析簡(jiǎn)介

時(shí)間相關(guān)的跨域分析是MDO4000 最具創(chuàng)新的特色，那么什么是跨域分析？要理解這一問(wèn)題，我們先對(duì)信號(hào)分析做簡(jiǎn)要的總結(jié)。

1、信號(hào)分析概述

從信號(hào)分析的理論可知，任何信號(hào)都可以從時(shí)域與頻域兩方面進(jìn)行分析，連接時(shí)域與頻域的紐帶是傅里葉變換，圖2-1-1就是這種關(guān)系的示意圖。那么為什么要從時(shí)域和頻域兩方面對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析？從圖2-1-2 可以看出，我們關(guān)心的信號(hào)的某些參數(shù)，如：周期，上升、下降沿等用示波器很容易測(cè)試，而示波器是時(shí)域分析的典型測(cè)試儀器。另一些參數(shù)，如：信號(hào)帶寬、諧波等用示波器很難測(cè)試，但用頻譜儀可以輕松測(cè)出，而頻譜儀是典型的頻域測(cè)試工具。由此可知，與時(shí)間相關(guān)的信號(hào)參數(shù)，需要在時(shí)域進(jìn)行分析，與頻率相關(guān)的信號(hào)參數(shù)，需要在頻域進(jìn)行分析。

有了時(shí)域與頻域分析，能否分析出某個(gè)信號(hào)的全部參數(shù)？并不盡然！我們今天遇到的信號(hào)，極少是簡(jiǎn)單的基帶信號(hào)，通常都是帶有一定調(diào)制的射頻信號(hào)。對(duì)簡(jiǎn)單的模擬調(diào)制信號(hào)如調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相以及相應(yīng)的ASK、FSK 等簡(jiǎn)單的數(shù)字調(diào)制信號(hào)，用示波器(2-1-3)或頻譜儀(圖2-1-4)可以分析其與調(diào)制有關(guān)的參數(shù)。但當(dāng)今我們所遇到的射頻信號(hào)，往往是復(fù)雜的數(shù)字調(diào)制信號(hào)，如GSM、CDMA、3G、4G 信號(hào)，或頻率、幅度、相位在寬頻帶內(nèi)快速變化的信號(hào)，如跳頻信號(hào)、雷達(dá)信號(hào)、超寬帶通信信號(hào)等，還有許多近場(chǎng)通信(NFC)信號(hào)，如RFID、ZigBee 等。對(duì)這些信號(hào)，僅從時(shí)域和頻域上進(jìn)行分析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須在調(diào)制域進(jìn)行分析，才能得到信號(hào)的全貌。

簡(jiǎn)單信號(hào)的調(diào)制域分析可以通過(guò)射頻信號(hào)的幅度、頻率或相位隨時(shí)間變化的曲線進(jìn)行分析(圖2-1-5)，而復(fù)雜的數(shù)字調(diào)制信號(hào)的調(diào)制域分析又稱(chēng)矢量信號(hào)分析，這種分析利用I、Q 星座圖，對(duì)復(fù)雜數(shù)字調(diào)制信號(hào)的調(diào)制域參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。圖2-1-6與圖2-1-7為兩種不同的矢量信號(hào)分析儀的測(cè)試截圖，圖2-1-6示意出帶有線性調(diào)頻的雷達(dá)信號(hào)分析，圖2-1-7示意出GSM信號(hào)的矢量分析，二者界面不同，但都能完成同類(lèi)工作。此外，矢量信號(hào)分析可以通過(guò)軟件完成，即矢量信號(hào)分析儀的界面都可以脫機(jī)運(yùn)行，因此用示波器或頻譜儀對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，然后用矢量信號(hào)分析軟件進(jìn)行分析，是一種低成本、行之有效的方法。MDO4000具有采集矢量信號(hào)的功能，有關(guān)MDO4000 及矢量信號(hào)分析軟件進(jìn)行矢量信號(hào)分析的應(yīng)用，請(qǐng)參閱《MDO4000 系列混合域分析儀應(yīng)用之二》。

2、射頻信號(hào)多域分析

圖2-1-6、圖2-1-7，在顯示復(fù)雜數(shù)字調(diào)制射頻信號(hào)的矢量分析的同時(shí)，還顯示了被測(cè)射頻信號(hào)的頻譜，這是矢量信號(hào)分析儀(或軟件)的基本功能，同樣，某些頻譜儀也帶有矢量信號(hào)分析功能。由此可知，矢量信號(hào)分析可以對(duì)輸入的射頻信號(hào)進(jìn)行頻域和調(diào)制域的多個(gè)參數(shù)進(jìn)行全面分析，這些不同的參數(shù)用多個(gè)窗口顯示。多數(shù)情況下，這些參數(shù)之間在時(shí)間軸上并不相關(guān)，只有實(shí)時(shí)頻譜分析儀才具有時(shí)間相關(guān)的特性。但是，有一點(diǎn)十分重要，那就是無(wú)論是頻譜儀或矢量信號(hào)分析儀，還是實(shí)時(shí)頻譜分析儀，它們都僅有一個(gè)射頻輸入端口，無(wú)論開(kāi)多少個(gè)窗口，分析多少個(gè)參數(shù)，它們僅能分析射頻信號(hào)自身在頻域和調(diào)制域的特性。

3、混合信號(hào)時(shí)域分析

隨著嵌入式系統(tǒng)的飛速發(fā)展，誕生了一種混合信號(hào)示波器，它可以將模擬信號(hào)、數(shù)字邏輯信號(hào)以及總線協(xié)議的時(shí)域特性直觀地顯示出來(lái)，我們稱(chēng)這些信號(hào)為混合信號(hào)?；旌闲盘?hào)示波器各通道是獨(dú)立的，因此被分析的混合信號(hào)是不同的信號(hào)，也就是說(shuō)，我們用示波器進(jìn)行時(shí)域分析時(shí)，分析的是不同信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系。之所以要對(duì)這些不同的信號(hào)進(jìn)行時(shí)序分析，是因?yàn)檫@些信號(hào)之間具有關(guān)聯(lián)性，比如輸入輸出關(guān)系，控制與響應(yīng)關(guān)系，電壓、電流關(guān)系等等。通過(guò)對(duì)這些具有因果關(guān)系的信號(hào)的時(shí)域分析，我們可以對(duì)系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行判定。