Korelovaná měření v časové a frekvenční doméně

Transkript

1 Korelovaná měření v časové a frekvenční doméně Ing. Martin Šimůnek T&M Direct, s.r.o. General Importer of Tektronix Technická 2, CZ Praha 6 www tmdirect.cz T: F: info@tmdirect.cz

2 Spectrum a SPI 2 5 October 2011

3 Testovaná sestava 3 5 October 2011

4 Tektronix MDO4000 Mixed Domain Oscilloscopes Časově korelované analogové, digitální a RF události v jednom přístroji Mixed Signal Oscilloscope ovládání Tradiční časové průběhy Tlačítka pro SA Nové zobrazení spektra RF vstup N-Type Connector 4

5 Architektura MDO4000 Speciální vstup N-connector Hardwarový downconvertor Integrovaný předzesilovač RF krokový útlum RF Step Attenuator Block Downconverter A/D Trigger Acquisition Control Memory DDC DSP / Display Není to osciloskopické FFT Nezávislý, ale časově korelovaný s ostatnimi vstupy CH1 CH2 A/D A/D DSP / Display Vzorkování do pamětí jednotlivých analogových kanálů 60dB dynamický rozsah a až 6 GHz RF CH3 CH4 A/D A/D Nezávislé vzorkování a paměť RF kanálu RF A/D DSP / Display 5

6 MDO4000 Serie 20 kanálů plus RF RF měření RF trigger RF traces : frekvence, amplituda a fáze vs čas Model Analog Channels Analog Bandwidth Digital Channels RF Channels RF Freq. Range MDO MHz khz 3 GHz MDO MHz khz 6 GHz MDO GHz khz 3 GHz MDO GHz khz 6 GHz 6

7 Spektralní analýza Ovládací prvky Numerická klávesnice pro přímé zadávání Tlačítka pro nastavování RF parametrů MD 7 O40 00

8 Spektralní analýza informace k RF zobrazení Vertical Graticule Labels Start Frequency Reference Level Vertical Scale Center Frequency Span & Resolution Bandwidth Stop Frequency 8

9 Spektralní analýza Automatické kurzory Automaticky umístěny na špičky splňující kritéria Delta Readout Absolute Readout Indikují frekvency a amplitudu Referenční Marker je na největší harmonický Absolutní nebo relativní měření (k referenci) Reference Marker automaticky na CF Možnost dvou manuálních kurzorů Reference Marker Automatic Markers 9

10 Spektrální analýza - spektrogram Triggered vs. Free Run Pokud je zobrazeno pouze spektrum, zobrazování spektra může být co nejrychlejší nebo zobrazováno pouze když je splněna globální spouštěcí podmínka V případě, že je zobrazen některý časový průběh, je vždy RF kanál také spouštěn 10

11 RF vstup a sondy TPA-N-VPI Adapter N connector / TekVPI Možnost připojit aktivní sondy na RF vstup 11

12 Spektrální analýza RF funkcionalita Spectrum Traces Normal Average Max Hold Min Hold Detection Types + Peak - Peak Normal Average RF Measurements Channel Power Adjacent Channel Power Ratio Occupied Bandwidth Max Hold Normal Average Min Hold 12

13 Time-Correlated Multi-Domain Display časové změny v RF doméně Snadné zobrazení změn amplitudy, frekvence nebo fáze v čase 13

14 Time Correlated Multi-Domain Display RF vstup je připojen k signálu s frekvenčním skokem Frequency vs. Time zapnuto Scale and Position for Frequency vs. Time Trace Frequency vs. Time Trace CF Spectrum Time Spectrum Time Spektrum Frekvence při Spektrum je nižší změně než odpovídá CF - frekvence frekvence je na CF 14

15 Time Correlated Multi-Domain Display Fáze vs čas Amplitude vs. Time a Phase vs. Time zobrazují krátkodobý AM signál Squelch control zanechává prázdné phase a frequency vs. time pokud je amplituda nižší než definovaná signál je OFF Amplitude vs. Time Phase vs. Time 15 Prázdné, pokud RF signál není (Amplitude vs. Time ukazuje, že signál je vypnutý Squelch Controls

16 Spektrální analýza Exceptional Capture Bandwidth Spektrální analyzátory umí zachytit jednorázově děj s šířkou pásma ca 10 MHz Některé až 140 MHz with s drahými options MDO4000 má minimálně 1 GHz capture bandwidth pro všechny CF Až 3 GHz pro CF 1.5 GHz Malé RBW při širokém spanu, rychlejší než klasické SA 900 MHz a 2.4 GHz signály v jednum jednorázovém měření - 3 GHz span 16

17 Time Correlated Multi-Domain Display Triggering Jediný trigger pro všechny analogové, digitální kanály i pro RFl Vše je spuštěno stejnou událostí RF power level detector je součástí spouštěcího systému Detektor pracuje v celém pásmu, nikoli ve aktuálním spanu Standard v MDO4000: RF Power v triggeru hranou Umožňuje spuštění, pokud RF zapne nebo vypne MDO4TRIG modul Pulse Width Timeout Runt Logic Sequence Triggered on an RF Pulse 17

18 DPO/MSO/MDO4000 Series 18 Specification DPO4034B DPO4054B DPO4104B MSO4034B MSO4054B MSO4104B MDO MDO MDO MDO Analog Channels Bandwidth 350 MHz 500 MHz 1 GHz 350 MHz 500 MHz 1 GHz 500 MHz 1 GHz 500 MHz 1 GHz Sample Rate (1-2 ch) 2.5 GS/s 2.5 GS/s 5 GS/s 2.5 GS/s 2.5 GS/s 5 GS/s 2.5 GS/s 5 GS/s 2.5 GS/s 5 GS/s Sample Rate (3-4 ch) 2.5 GS/s 2.5 GS/s 5 GS/s 2.5 GS/s 2.5 GS/s 5 GS/s 2.5 GS/s 2.5 GS/s 2.5 GS/s 2.5 GS/s Digital Channels RF Channels Frequency Range Real Time Capture Bandwidth Span Resolution Bandwidth Reference Level Vertical Scale Vertical Position Vertical Units Displayed Average Noise Level (DANL) Spurious Response 2nd and 3rd Harmonic Distortion (>30 MHz) 2nd Order Intermodulation Distortion 3rd Order Intermodulation Distortion Other A/D Spurs Image and IF Rejection Residual Response Crosstalk to RF Channel from Scope Channels Phase Noise Level Measurement Uncertainty Residual FM Maximum Operating Input Level Average Continuous Power DC Maximum Before Damage Maximum Power Before Damage (CW) DANL - < -152 dbm/hz SFDR < -60 dbc Φ noise - < -95 dbc/hz 1 50 khz - 3 GHz 50 khz - 6 GHz >= 1 GHz 1 khz to 3/6 GHz in a 1,2,5 sequence 20 Hz to 10 MHz in a 1,2,3,5 sequence -140dBm to +30dBm in steps of 5dBm 1dB/div to 20dB/div in a sequence -10divs to +10divs dbm, dbmv, dbµv, dbµw, dbma, dbµa 50 khz - 5 MHz: <-130dBm/Hz (<-134dBm/Hz typical) 5 MHz - 3 GHz: <-148dBm/Hz (<-152dBm/Hz typical) 3 GHz - 6 GHz: <-140dBm/Hz (<-143dBm/Hz typical) <-55dBc (<-60dBc typical) <-55dBc (<-60dBc typical) <-60dBc (<-63dBc typical) <-55dBc (<-60dBc typical) <-50dBc (<-55dBc typical) <-78dBm =1 GHz input frequencies: < -68dB from Ref Level >1 GHz - 2 GHz input frequencies: < -48dB from Ref Level 10 khz: < -90dBc/Hz <-95dBc/Hz (typical) 100 khz: < -95dBc/Hz <-98dBc/Hz (typical) 1 MHz: < -113dBc/Hz <-118dBc/Hz (typical) C: <±1dB (<±.0.5dB typical) Operating Range C: <±1.5dB = 100 Hz peak to peak in 100ms +30dBm (1W) ±40V DC +33dBm (2W) +45dBm (32W) (<10µs pulse width, <1% duty cycle, and reference level of = Maximum Power Before Damage (Pulse) Power Level Trigger Frequency Range 1 MHz - 3 GHz 1 MHz - 6 GHz Amplitude Range +30dBm to -40dBm With CF 1MHz GHz: -35dB from Ref Level Limits With CF >3.25GHz: -15dB from Ref Level Minimum Pulse Duration 10µs On Time with a minimum settling Off Time of 10 µs RF to Analog Channel Skew <5ns Price (US MSRP) $10,400 $13,200 $16,100 $12,800 $16,200 $20,300 $19,900 $24,900 $22,900 $28,400

19 Tektronix MDO4000 Mixed Domain Oscilloscopes Časově korelované analogové, digitální a RF události v jednom přístroji Mixed Signal Oscilloscope ovládání Tradiční časové průběhy Tlačítka pro SA Nové zobrazení spektra RF vstup N-Type Connector 19

20 20 Děkuji za pozornost!

21 Time Correlated Multi-Domain Display RF Time Domain Traces The digital downconversion process produces I & Q data Each I & Q data sample represents the instantaneous deviation of the RF input from the current Center Frequency Thus, the downconverted signal, at any point in time, can be viewed as a vector drawn in the IQ plane Using basic geometry it follows that: Instantaneous Amplitude = SQRT (I 2 +Q 2 ) Instantaneous Phase = ARCTAN (Q / I) Instantaneous Frequency = (Phase n+1 Phase n ) (360*1/SR r ) I(t) = A(t) x cos(φ(t)) Q(t) = A(t) x sin(φ(t)) Q (Imaginary) A (Amplitude) Φ (Phase) I (Real) This process is used to create Amplitude, Frequency and Phase vs. Time traces that cover the entire RF Acquisition Time Provides simple, intuitive view of what s happening in the frequency domain over time MD 21 O40 00

22 Tek Spectrum Analyzers Spectrum Analysis RF performance RF Dynamic Range DANL Phase Noise TOI Spectrum Analyzer Measurements OBW, Ch Power, ACPR Real-Time Analysis Swept DPX DPX Density Trigger Capture bandwidth 15/20/36/110MHz Correlated Multi-domain analysis Capture once analyse many times and views. Complex pulse analysis Long capture length Vector Signal Analysis Constellation Symbol table EVM Magnitude and phase accuracy 22

23 Simplified Analyzer Block Diagrams Swept Tuned Spectrum Analyzer (SA) Vector Signal Analyzer (VSA) Real-Time Spectrum Analyzer (RTSA) The Real-Time Difference Modern FFT Based Analyzers 23

24 RTSA vs VSA in continuous mode Frame #1 Frame #2 Frame #3 Frame #4 VSA Input Signal Not Real-Time Missed FFT #1 FFT #4 Time Sampled Data Time Frame #1 Frame #2 Frame #3 Frame #4 RTSA FFT #1 FFT #2 FFT #3 FFT #4 Real-Time Frequency Domain Data Processing time < Acquisition time! Frame #1 Frame #2 Frame #3 Frame #4 24 RF Hawk Product Introduction - TEKTRONIX CONFIDENTIAL

25 A New Approach to RF Signal Measurement WLAN WLAN Before During Interference Bluetooth bursts WLAN Signal Interfering Bluetooth Signal WLAN Synchronized WLAN Not Synchronized 25 RF Hawk Product Introduction - TEKTRONIX CONFIDENTIAL

26 Implications of overlapping DFT frames Non-Overlapping DFTs Continuously Sampled Input Adjacent DFT Frames with no gap Continuously Sampled Input Data is lost Input Time samples Input Time samples Overlapping DFTs Continuously Sampled Input Input Time samples Non-overlapping DFT : Not Real Time Adjacent DFT frames with no gap: Minimum needed to meet real time criteria for unwindowed (rectangular window) FFT processing Overlapping DFT frames: Needed to meet real time criteria for windowed DFT processing. The amount of overlap must increase as the window narrows. 26 October 5, 2011

27 Lab Solution: RSA3K/RSA6K/RSAVu/SignalVu Multi-Domain Analysis General Analysis DPX Spectrums Spectrum, Spectrogram Amplitude, Frequency, Phase, IQ vs. Time Digital Demodulation Constellation EVM, Mag/Phase Error vs. Time Symbol Table RF Measurements ACLR, MCPR, CCDF, OBW Pulsed RF Measurements Power, Rise/Fall, PW, PRI, Freq & Phase, Deviation, etc. All available at any time on the same acquisition 27

28 The DPX Transform Engine RF Transform Sample Sets DFT Spectrums Pixel Histogram Temp. Grading Analog RF To Digital Conversion Discrete Fourier Transform Pixel Buffer Memory Display Color Grading DC to 14 GHz Up to 300 MSPS ADC s 14 bit 48,828 to 292,969 DFT/s 1464 to >14,000 DFT/Frame 10 to 33 Frame/s ADC Corrections DDC/ Decimation DPX Memory Micro- Processor DPX 28

29 Lab Solution: RSA3K/RSA6K Frequency Mask Trigger Draw frequency selective masks for many signal conditions RSA3K/6K s frequency mask trigger unlike any other instrument = Frequency Mask Area Trigger Occurs 29

30 Lab Solution: RSA6K Time-Domain Triggering Leveraging oscilloscope expertise in time-domain triggering Capture only what you care about Time qualify and holdoff any triggers Eliminate false triggers Runt trigger Amplitude qualified trigger For Radar Isolate pulses of specific amplitude and/or width within a pulse train 30