在展览示范展位上，一位工程师向我抱怨了PXI示波器的测量速度。为了进行测量，他自己编程了数据采集和后期分析。测试花了他一分钟才得到每个结果。我告诉他，他没有必要做所有这些; 他需要做的只是在示波器上设置测量并直接获取测量项目结果。这个过程应该只需要几微秒。板载ASIC有助于很大限度地减少数据传输量和加速分析！
就像示波器具有板载数字信号处理一样，RF信号分析工具也具有板载处理功能，可加快测量速度。
射频测量
对于RF信号分析，通常将RF信号频移到中频（IF），以便您可以使用高分辨率数字转换器进行高动态范围信号采集。然后将其发送到PC进行数据分析。然而，这种分析的复杂性随着今天的无线通信系统而增加，例如5G技术，802.11ax标准等。测量这些系统可以包括复杂调制方案（例如，正交频分复用，OFDM），载波聚合或MIMO（多输入多输出）信号。
这些复杂性需要大量的信号处理，这反过来又会降低测量速度。这是一项挑战，因为测量吞吐量在大多数应用中至关重要，特别是在大批量生产测试中。
在大多数信号分析仪中，数字转换器是不可或缺的组件，对于更宽带宽分析，您需要一个高速数字化仪来捕获信号。高速数字化仪的核心是功能强大的FPGA或ASIC，可实时处理数据。这样可以在数字级别执行数据缩减和存储，从而很大限度地减少数据传输量并加快分析速度。
数字化仪通常可用的关键功能是实时数字下变频（DDC），在频域应用中，DDC允许工程师使用更高的分辨率专注于信号的特定部分，并仅将感兴趣的数据传输到控制器/ PC。它直接用于ADC数据，提供频率转换和抽取，有时称为“调谐”和“缩放”。图1所示的框图说明了DDC的这一基本概念。
图1.数字下变频器框图
DDC如何工作
DDC的频率转换（调谐）级通过将来自ADC的数字化采样流与数字化余弦（同相信道）和数字化正弦（正交信道）相乘来生成复数样本。
然后可以对同相和正交信号进行滤波以去除不需要的频率分量。然后，您可以放大感兴趣的信号并降低采样率（抽取）。
板载处理器仅将您关心的数据（I / Q数据）发送到板载存储器以供进一步分析。Keysight的大多数数字转换器和信号分析仪都采用了DDC来加速测量速度和解调加速。
此外，您可以并行执行带有I / Q数据的FFT进行频谱分析，一些信号分析仪可以进行实时FFT处理（接近300,000次/秒）并使用全面的频谱显示（密度和频谱），这样您就不会在屏幕上丢失任何敏捷信号，如图2所示。
2.4 GHz ISM频段的实时频谱分析图2. 2.4 GHz ISM（工业，科学和医疗）频段的实时频谱分析
使用带有DDC的高速数字化仪进行RF测试可以显着提高效率：
频率转换（调谐）降低了板载内存和数据传输要求。得到的数据采用复杂的形式（I + jQ），可直接用于解调分析并加快测量速度。
数字滤波和抽取（缩放）可降低宽带集成噪声并提高整体SNR。
但是，DDC实施存在一些限制：
ADC的采样率有限。直接数字化高频载波是不可能的。常见的解决方法是使用模拟电路将载波带到IF，以便数字转换器可以获取信号。
ADC的动态范围也很有限。在无线通信系统中，您可能需要同时捕获大信号和小信号。
新一代高速和高分辨率ADC技术可提供数十GHz的出色分辨率和动态范围，使您可以捕获高分辨率宽带波形，DDC可加快测量速度并提高处理增益，从而提高性能。
此外，可以进一步处理I / Q数据以进行高级实时信号分析，或者将I / Q数据发送到定制的FPGA以用于用户定义的信号处理算法。这些为您提供更好的RF测量保真度，信号完整性和更高的测量吞吐量。
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