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利用混合域分析儀進(jìn)行跨域分析 分析儀技術(shù)指標(biāo)

時(shí)間:2020-07-29    來(lái)源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
泰克科技公司(Tektronix)較新推出的MDO4000系列混合域分析儀(圖1),是一款具有創(chuàng)新意義的分析儀,至今已經(jīng)獲得國(guó)內(nèi)外十多個(gè)較佳創(chuàng)新獎(jiǎng)項(xiàng)。原因?yàn)镸DO4000的“五機(jī)合一”特色,即: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,以及大于等于1GHz帶寬的調(diào)制域分析儀。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、頻域和調(diào)制域時(shí)間相關(guān)的跨域分析功能。


圖1:MDO4000系列混合域分析儀。

跨域分析簡(jiǎn)介

隨著嵌入式技術(shù)、軟件無(wú)線電技術(shù)及數(shù)字射頻技術(shù)的發(fā)展,在設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和調(diào)試這些系統(tǒng)的射頻驅(qū)動(dòng)電路時(shí),僅僅從頻域或時(shí)域進(jìn)行測(cè)試,已經(jīng)無(wú)法滿足它們對(duì)高效率、高可靠性的需求。這需要一種測(cè)試工具,可以將射頻信號(hào)當(dāng)作示波器的一個(gè)通道看待,在時(shí)域上將基帶信號(hào)、控制信號(hào)、總線信號(hào)、頻譜及射頻信號(hào)的調(diào)制域特性有機(jī)地結(jié)合在一起。這就是時(shí)域、頻域、調(diào)制域時(shí)間相關(guān)的跨域分析。目前,泰克MDO4000系列混合域分析儀是僅有的可以進(jìn)行跨域分析的分析儀。

圖2(a)是典型的MDO4000系列混合域分析儀進(jìn)行時(shí)間相關(guān)的跨域分析示意圖。圖中上半部分為時(shí)域波形,下半部分為頻域頻譜。這張圖顯示了2.4GHz載波被基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行ASK調(diào)制的過(guò)程。圖中,黃色為基帶信號(hào),藍(lán)色為位參考信號(hào)。位參考信號(hào)兩個(gè)寬脈沖間共有七個(gè)位間隔,用以分隔8個(gè)串行二進(jìn)制數(shù),因此,黃色的基帶數(shù)據(jù)在位參考信號(hào)的分隔下呈現(xiàn)為數(shù)據(jù)0~7。那么哪里體現(xiàn)了時(shí)域、頻域的時(shí)間相關(guān)特性?在圖2(a)、2(b)上半部分中,紅色圓圈框住的橙色條表示頻譜在時(shí)間軸上的時(shí)刻,也就是說(shuō),圖2(a)、2(b)顯示的頻譜在時(shí)間軸上是上半部分橙色框時(shí)刻的頻譜。通過(guò)移動(dòng)橙色框在時(shí)間軸上的位置,下半部分的頻譜就會(huì)有相應(yīng)變化。

另一方面,在圖2(a)中,上半部分時(shí)域顯示還有一條橙色波形,該波形幾乎與黃色基帶信號(hào)一模一樣,實(shí)際上該波形為2.4GHz載波信號(hào)的幅度隨時(shí)間的變化,即射頻信號(hào)的調(diào)制域波形。由此可見(jiàn),利用時(shí)間相關(guān)的跨域分析,可以輕松測(cè)試基帶信號(hào)、控制信號(hào)、射頻頻譜及射頻信號(hào)的調(diào)制域特性之間的因果關(guān)系。


圖2:MDO4000系列跨域分析示意圖

如何實(shí)現(xiàn)跨域分析

既然跨域分析指的是時(shí)域、頻域、調(diào)制域協(xié)同分析,那么能否將用于時(shí)域分析的示波器和頻域及調(diào)制域分析的頻譜儀或矢量信號(hào)分析儀組成測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行跨域分析?答案是否定的!因?yàn)槭静ㄆ骱皖l譜儀或矢量信號(hào)分析儀是不同的儀器,即使都用外部時(shí)鐘同步,但獨(dú)立的觸發(fā)機(jī)制使得它們難以獲得相同時(shí)基;即使忽略各儀器觸發(fā)的不確定性所帶來(lái)的時(shí)基誤差,各臺(tái)儀器分別顯示的結(jié)果也很難在時(shí)間軸上對(duì)應(yīng)起來(lái)。

或許有人會(huì)提出這樣一個(gè)疑問(wèn):既然示波器可以測(cè)試各通道不同信號(hào)的時(shí)序關(guān)系,如果犧牲一個(gè)示波器通道,將射頻信號(hào)接到該通道,然后利用示波器的FFT顯示該通道的頻譜,這樣不是就可以進(jìn)行跨域分析了嗎?答案同樣也是否定的。

圖3是示波器截圖,1通道黃色信號(hào)為控制脈沖,2通道藍(lán)色信號(hào)為數(shù)據(jù),3通道粉絲信號(hào)為接入的射頻信號(hào),紅色曲線為3通道射頻信號(hào)的FFT頻譜。該射頻信號(hào)在控制脈沖發(fā)出以前發(fā)射900MHz載波,在控制脈沖發(fā)出后發(fā)射2.4GHz載波。從這張截圖可以發(fā)現(xiàn)如下問(wèn)題:該示波器帶寬為1GHz,因此3通道無(wú)法正確顯示控制脈沖以后的2.4GHz載波;紅色FFT頻譜為3通道全部樣點(diǎn)的FFT,沒(méi)有時(shí)間軸上的信息。鑒于以上兩點(diǎn),紅色FFT頻譜僅顯示900MHz載波頻譜,無(wú)法顯示整個(gè)頻譜變化的過(guò)程,因此這種方法無(wú)法用于跨域分析。


圖3:示波器截圖

作為對(duì)比,將上圖中3通道射頻信號(hào)接入頻譜儀,其顯示頻譜如圖4(a)所示。在該頻譜中,可以同時(shí)看到900MHz與2.4GHz信號(hào)。將圖4(a)的頻譜顯示改為最大保持模式,得到圖4(b)的頻譜。我們發(fā)現(xiàn)在2.5GHz處會(huì)時(shí)斷時(shí)續(xù)地出現(xiàn)一個(gè)信號(hào)。

圖4(a)、4(b)是頻譜儀可以得到的最大信息。我們無(wú)法從中看出該頻譜隨時(shí)間的變化,更無(wú)法得到射頻信號(hào)與控制脈沖之間的時(shí)序關(guān)系。MDO4000分析儀的出現(xiàn)很好地解決了時(shí)間和觸發(fā)的同步問(wèn)題,使得頻域、時(shí)域、調(diào)制域波形得以在時(shí)間軸上同步顯示,為嵌入式、數(shù)字射頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研發(fā)、調(diào)試提供了創(chuàng)新的手段。


圖4:頻譜儀可得到的最大信息

下面通過(guò)圖5(a)~(c)來(lái)示意MDO4000分析儀的跨域分析能力。MDO4000的1通道接入控制脈沖信號(hào)(黃色),其它通道信號(hào)將在下文做進(jìn)一步說(shuō)明。在每張截圖旁邊,分別標(biāo)注了紅色箭頭,指向當(dāng)前的頻譜時(shí)刻和頻譜顯示的相應(yīng)載波。圖5(a)中,頻譜時(shí)刻位于控制脈沖左側(cè),此時(shí)射頻信號(hào)頻率為900MHz;圖5(b)中,頻譜時(shí)刻位于控制脈沖時(shí)刻,此時(shí)沒(méi)有射頻信號(hào);圖5(c)中,頻譜時(shí)刻位于控制脈沖右側(cè)較遠(yuǎn)處,此時(shí)射頻信號(hào)頻率為2.4GHz。


圖5:MDO4000分析儀跨域分析能力

通過(guò)這一實(shí)例,可以輕松地看到射頻信號(hào)的頻譜與控制脈沖之間的關(guān)系,充分體現(xiàn)了跨域分析的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。

利用數(shù)字鎖相環(huán)對(duì)跳頻信號(hào)分析

上面闡述了分析儀實(shí)現(xiàn)跨域分析的原理和方法。但是這種方法究竟能為嵌入式射頻系統(tǒng)或者數(shù)字射頻系統(tǒng)帶來(lái)什么?通過(guò)測(cè)試實(shí)例,總結(jié)出如下幾個(gè)方面。

驗(yàn)證控制信號(hào)與射頻信號(hào)工作的同步性 對(duì)利用數(shù)字鎖相環(huán)組成的跳頻系統(tǒng)的測(cè)試。MDO4000可以時(shí)間相關(guān)地跨域測(cè)試控制信號(hào)與射頻信號(hào)及其調(diào)制域特性的對(duì)應(yīng)關(guān)系,是對(duì)跳頻信號(hào)分析的比較有效的手段。

圖6(a)~(d)為MDO4000利用數(shù)字鎖相環(huán)對(duì)跳頻信號(hào)分析的實(shí)測(cè)案例。圖中,每發(fā)一次脈沖,射頻載波將起始于2.370GHz,經(jīng)40us左右跳頻至2.4GHz,再經(jīng)40us左右時(shí)間跳頻至2.430GHz。橙色信號(hào)為射頻的調(diào)制域頻率隨時(shí)間變化的曲線。該曲線與矢量信號(hào)分析儀測(cè)試跳頻信號(hào)的跳頻圖案相同,可以利用光標(biāo)及內(nèi)置的測(cè)試對(duì)該曲線進(jìn)行分析,從而得到跳頻速率和換頻時(shí)間等參數(shù)。


圖6:MDO4000利用數(shù)字鎖相環(huán)對(duì)跳頻信號(hào)分析

由于該跳頻信號(hào)是采用數(shù)字鎖相環(huán)進(jìn)行控制的,需要驗(yàn)證控制數(shù)字鎖相環(huán)的信號(hào)及總線命令與射頻信號(hào)之間的關(guān)系。在案例的各圖中,藍(lán)色信號(hào)仍然是VCO的輸出電壓,紫色信號(hào)依然是SPI命令??梢园l(fā)現(xiàn),射頻信號(hào)頻率隨時(shí)間的變化與VCO輸出電壓變化的趨勢(shì)相同,這正是所預(yù)期的結(jié)果。將時(shí)基展開(kāi),得到控制三個(gè)跳頻點(diǎn)的命令,最后三條指令分別為20-31-3DH,20-31-41H,20-31-45H。20-31-41H控制鎖相環(huán)將射頻載波鎖定在2.4GHz,而20-31-3DH與20-31-45H分別與20-31-41H相差±04H,這正好是30MHz的頻率偏差。

案例中,跨域分析將控制信號(hào)、控制命令、射頻頻譜及射頻信號(hào)的調(diào)制域特性有機(jī)地結(jié)合在一起,全面掌控系統(tǒng)各信號(hào)的協(xié)同工作情況。

幫助提高系統(tǒng)的控制及編程效率

幫助提高系統(tǒng)的控制效率及編程效率 在圖5(a)~(c)的案例中,僅解釋了射頻信號(hào)與控制脈沖之間的關(guān)系,對(duì)其它信號(hào)并未解釋。下面將圖5(a)~(c)案例中的時(shí)基展開(kāi),得到圖7(a)~(d),來(lái)分析一下該系統(tǒng)工作過(guò)程。在黃色觸發(fā)脈沖發(fā)出以前,該系統(tǒng)射頻為900MHz(圖5(a)),黃色觸發(fā)脈沖發(fā)出后,射頻信號(hào)經(jīng)短暫的時(shí)延后中斷發(fā)射。在黃色觸發(fā)脈沖結(jié)束時(shí),SPI總線發(fā)出第一組指令7C-00-93H;經(jīng)80us后又發(fā)出第二組指令00-00-20H;再經(jīng)80us發(fā)出第三組指令20-31-41H。通過(guò)上節(jié)鎖相環(huán)及跳頻案例,可以知道,第三組20-31-41H指令是控制鎖相環(huán)鎖定到2.4GHz的指令。因此,在第三組指令發(fā)出后,VCO開(kāi)始工作,經(jīng)160us達(dá)到鎖定狀態(tài),射頻信號(hào)最終穩(wěn)定在2.4GHz頻率上(圖7(d))。


圖7:將圖5案例中的時(shí)基展開(kāi)

然而,本例中的指令分三組發(fā)出,每組間有80us的時(shí)延。在前兩組指令發(fā)出時(shí),射頻工作在2.5G左右,等于空耗了160us的時(shí)間,設(shè)計(jì)效率大大降低。這對(duì)需要實(shí)時(shí)控制的嵌入式或數(shù)字射頻系統(tǒng)來(lái)說(shuō),是不可接受的。

通過(guò)本測(cè)試案例,可以看到跨域分析能夠使得射頻信號(hào)與控制信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系成為可能。有了這樣的測(cè)試結(jié)果,在編程或設(shè)計(jì)控制信號(hào)時(shí)序時(shí),能夠在保留必要冗余的前提下,最大限度地減少射頻等待發(fā)射的時(shí)間,從而提高系統(tǒng)的工作效率。

發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)手段難以發(fā)現(xiàn)的潛在問(wèn)題,提高系統(tǒng)可靠性 在之前的實(shí)例中,曾展示了利用MDO4000測(cè)試基帶調(diào)制信號(hào)與射頻信號(hào)之間的時(shí)延。該時(shí)延為10us左右,轉(zhuǎn)換為頻率約100KHz??梢灶A(yù)見(jiàn),如果該系統(tǒng)的基帶調(diào)制信號(hào)的速率高于100KHz,由于射頻信號(hào)的時(shí)延,該系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。MDO4000發(fā)現(xiàn)了該系統(tǒng)的潛在問(wèn)題。

幫助查找系統(tǒng)中的噪聲來(lái)源 簡(jiǎn)單的數(shù)字調(diào)制射頻模塊(如ASK、FSK)被廣泛應(yīng)用于各種無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng),如汽車胎壓監(jiān)測(cè)、汽車遙控鑰匙、RFID等系統(tǒng)中。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、低價(jià),但在設(shè)計(jì)電路時(shí),如果忽略射頻信號(hào)對(duì)電路的影響,有可能造成控制失效的問(wèn)題。射頻模塊對(duì)電路的影響,主要體現(xiàn)在對(duì)電源的影響。圖8(a)和8(b)分別示意了ASK射頻模塊和FSK射頻模塊對(duì)電路中的電流和電壓的影響。

在兩圖上半部分中,黃色信號(hào)為系統(tǒng)電壓波形,綠色信號(hào)為系統(tǒng)電流波形,橙色信號(hào)為射頻信號(hào)的調(diào)制域波形,而圖中下半部分為射頻信號(hào)的頻譜。在圖8(a)中,可以看到ASK射頻信號(hào)發(fā)出后,其電壓與電流波形都被疊加了噪聲;而在圖8(b)中,電壓被疊加了噪聲,電流卻很干凈。這說(shuō)明FSK調(diào)制方式可以降低射頻模塊對(duì)電壓的影響。


圖8:ASK射頻模塊和FSK射頻模塊對(duì)電路中的電流和電壓的影響

本文小結(jié)

作為創(chuàng)新的測(cè)試工具,泰克混合域分析儀MDO提供了一種全新的測(cè)試?yán)砟睢缬蚍治???缬蚍治鰹榍度胧缴漕l系統(tǒng)、數(shù)字射頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)測(cè)、研發(fā)提供了一種高效、方便的新手段。MDO4000的出現(xiàn),勢(shì)必對(duì)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。



    高頻紅外碳硫分析儀由紅外碳硫分析儀與高頻感應(yīng)燃燒爐配套組成,是快速、準(zhǔn)確地測(cè)定鋼、鐵、合金、有色金屬、水泥、礦石、玻璃及其它材料中碳、硫兩元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的理想設(shè)備。

    儀器的維護(hù)主要分為高頻感應(yīng)燃燒爐和紅外檢測(cè)裝置兩大部分

    首先我們先來(lái)介紹下關(guān)于高頻感應(yīng)燃燒爐部分:

    問(wèn)題1:

    開(kāi)電源開(kāi)關(guān),風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)或電子管燈絲不亮。

    分析方案:

    可能20A保險(xiǎn)絲已壞,只需要換一只新保險(xiǎn)絲即可。

    問(wèn)題2:

    在燃燒樣品過(guò)程中,產(chǎn)生高壓打火現(xiàn)象。

    分析方案:

    立即切斷高壓電源,即按面板上“過(guò)時(shí)、流復(fù)位”開(kāi)關(guān)或按“ESC”鍵退出分析狀態(tài)。產(chǎn)生該故障可能有2個(gè)情況:

    (1)、石英管壁熔渣太多沒(méi)有及時(shí)清掃所引起的石英管內(nèi)部打火。

    解決方法:清掃石英管或更換。

    (2)、加熱線圈外部打火,是因加熱圈經(jīng)常片于高溫狀態(tài),易氧化,氧化后的銅片引起高頻電場(chǎng)擊穿。

    解決方法:停機(jī),清掃加熱圈。

    問(wèn)題3:

    當(dāng)高頻爐進(jìn)入加熱工作狀態(tài)時(shí),板流及柵流電流表無(wú)電流指示。

    分析方案:

    經(jīng)常發(fā)生故障的部位是高壓整流堆及主振回路中的電容損壞,可通過(guò)檢查排除。

    其次是紅外檢測(cè)裝置部分:

    問(wèn)題1:

    打開(kāi)檢測(cè)裝置電源,開(kāi)關(guān)上的燈不亮,上下溫度無(wú)指示。

    分析方案:

    保險(xiǎn)絲壞,更換保險(xiǎn)絲。

    問(wèn)題2:

    開(kāi)機(jī)在碳、硫數(shù)據(jù)框中,碳池值和硫池值不發(fā)生變化,此時(shí)按“F2”功能鍵同樣無(wú)測(cè)量值。

    分析方案:

    出現(xiàn)這類故障一般來(lái)說(shuō)是沒(méi)有串行數(shù)據(jù)所引起的,檢查方法如下:

    (1)關(guān)閉所有電源,按“開(kāi)機(jī)至轉(zhuǎn)入運(yùn)行的操作步驟”反復(fù)多次操作,信號(hào)數(shù)據(jù)在屏幕上仍然無(wú)顯示。

    (2)關(guān)閉電源檢查串行連線插頭是不有松動(dòng)。將連線拔下,再重新插好。打開(kāi)電源后繼續(xù)無(wú)數(shù)據(jù)傳出。

    (3)用萬(wàn)用表測(cè)量主機(jī)板5V電源是否正常,如不正常則是電源板或是電源有問(wèn)題。

    在上述檢查過(guò)程中,如判斷出那幾芯片有問(wèn)題或電源有問(wèn)題,解決的方法是更換芯片或更換相對(duì)應(yīng)的印制電路板。





同步熱分析儀的那些特點(diǎn)介紹

    同步熱分析將熱重分析 TG 與差熱分析 DTA 或差示掃描量熱 DSC 結(jié)合為一體,在同一次測(cè)量中利用同一樣品可同步得到熱重與差熱信息。

 

    相比單獨(dú)的 TG 或 DSC 測(cè)試,具有如下顯著優(yōu)點(diǎn):

    消除稱重量、樣品均勻性、升溫速率一致性、氣氛壓力與流量差異等因素影響,TG 與 DTA/DSC 曲線對(duì)應(yīng)性更佳。

    根據(jù)某一熱效應(yīng)是否對(duì)應(yīng)質(zhì)量變化,有助于判別該熱效應(yīng)所對(duì)應(yīng)的物化過(guò)程(如區(qū)分熔融峰、結(jié)晶峰、相變峰與分解峰、氧化峰等)。

    在反應(yīng)溫度處知道樣品的當(dāng)前實(shí)際質(zhì)量,有利于反應(yīng)熱焓的準(zhǔn)確計(jì)算。

    研究材料的如下特性:

    DSC: 熔融、結(jié)晶、相變、反應(yīng)溫度與反應(yīng)熱、燃燒熱、比熱...

    TG:熱穩(wěn)定性、分解、氧化還原、吸附解吸、游離水與結(jié)晶水含量、成分比例計(jì)算...

    廣泛應(yīng)用于陶瓷、玻璃、金屬/合金、礦物、催化劑、含能材料、塑膠高分子、涂料、醫(yī)藥、食品等各種領(lǐng)域。

標(biāo)簽: 同步熱分析儀
同步熱分析儀標(biāo)簽: 同步熱分析儀的那些特點(diǎn)介紹_同步熱分析儀組合標(biāo)題:

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