作者：羅德與施瓦茨 應(yīng)用工程師白宗良

無線信號看不見摸不著，稍縱即逝，很多用戶都想能否有記錄一段信號，反復(fù)地分析或重播放這段信號。針對這種需要，業(yè)界提供有基于射頻流盤技術(shù)主打大時長的技術(shù)方案，也有結(jié)合軟件無線電板卡提供定制化開發(fā)的技術(shù)方案。這些方案要么操作繁瑣，定制化屬性太強，要么就是價格昂貴，普通客戶用不起。其實，一般的記錄與重放信號需求并不需要啥特別復(fù)雜的設(shè)備，采用R&S 公司的通用頻譜儀FSx系列和矢量信號源SMx系列就可以輕松完成。

R&S FSx系列的頻譜儀均采用數(shù)字化中頻結(jié)構(gòu)，輸入射頻信號經(jīng)過多級變頻后，然后對變頻后的中頻進行數(shù)字量化，數(shù)字正交下變頻到數(shù)字IQ，數(shù)字IQ經(jīng)過抽取、均衡濾波后送到IQ存儲器，最后頻譜儀自身的各類解調(diào)分析應(yīng)用軟件通過分析存儲的IQ數(shù)據(jù)得到頻譜儀界面上的各類結(jié)果數(shù)值與曲線。從外部信號輸入到下變頻IQ數(shù)據(jù)存儲，整個鏈條的處理帶寬，在頻譜儀中被稱為解調(diào)帶寬。在解調(diào)帶寬范圍內(nèi)的信號時頻特征可完全由存儲的IQ數(shù)據(jù)來表征與重現(xiàn)，所以通過存儲IQ數(shù)據(jù)即可實現(xiàn)信號記錄。

圖1：R&S FSx 頻譜儀原理結(jié)構(gòu)

R&S SMx系列矢量信號源均配備有任意波形發(fā)生器（ARB：arbitrary waveform mode），任意波形發(fā)生器內(nèi)置IQ數(shù)據(jù)播放存儲器可用于重放記錄的IQ數(shù)據(jù)。重放的IQ數(shù)據(jù)通過插值濾波、數(shù)模轉(zhuǎn)換濾波后變成模擬IQ，然后模擬IQ信號通過IQ調(diào)制器與本振信號上變頻后，生成最終輸出的射頻信號。與頻譜儀對應(yīng)，從存儲的IQ數(shù)據(jù)到射頻信號鏈路的處理帶寬，在矢量信號源中被稱為調(diào)制帶寬。在調(diào)制帶寬內(nèi)，記錄的信號可由矢量信號源完整的重現(xiàn)出來。

圖2：R&S SMx 矢量信號源原理結(jié)構(gòu)

理解了R&S通用頻譜儀與矢量信號源記錄與重放信號的基于原理，對于具體的儀表的操作就很簡單了。

使用R&S FSx進行信號記錄過程如下：

首先記錄信號需進入頻譜儀的IQ Analysis 模式，按R&S FSx頻譜儀的Mode按鍵，在跳出的對話框中選擇標配即具備的IQ analyzer 分析模式。

圖3：R&S FSx mode測試模式選擇對話框

IQ analyzer 分析界面中，先按Freq按鍵設(shè)置擬采集信號的中心頻率，然后按Ampt按鍵設(shè)置測試參考電平。頻譜儀的參考電平設(shè)置值應(yīng)稍大于待記錄信號的峰值功率以保證待記錄信號不會被壓縮、削峰的同時充分利用頻譜儀的有效動態(tài)范圍。然后在按Meas Config按鍵，在跳出的軟菜單中選擇Data Acquisition 菜單，跳出信號采集設(shè)置對話框。

圖4：R&S FSx信號采集設(shè)置對話框

在該對話框中，Sample rate 采樣率和Analysis Bandwidth解調(diào)分析帶寬是聯(lián)動設(shè)置項目，用戶只需要設(shè)置其中一個即可。分析帶寬決定了記錄信號的頻譜帶寬大小。與此對應(yīng)，記錄信號的時長由Meas time 測量時長設(shè)置決定。Record length記錄點數(shù)和Meas time 測量時長為聯(lián)動設(shè)置項目，兩者之間的關(guān)系是Record length記錄點數(shù) = Meas time 測量時長? Sample rate 采樣率。

設(shè)置好這些參數(shù)后，用戶可按Run single按鍵采集一次信號，然后點擊快捷菜單條中的Save 圖片 圖標。在對應(yīng)屏幕右側(cè)的菜單條中選擇Export菜單→I/Q Export子菜單，跳出I/Q數(shù)據(jù)文件保存對話框。

圖5：I/Q數(shù)據(jù)文件保存對話框

在該對話框中設(shè)置保存文件名、路徑和保存數(shù)據(jù)文件格式。R&S FSx支持多種I/Q數(shù)據(jù)格式如*.CSV，*.MAT等，在這里用戶可以選擇*.IQ.tar格式。*.IQ.tar格式為R&S公司自定義的一種透明的IQ數(shù)據(jù)格式，可以在R&S FSx頻譜儀和SMx矢量信號源中兼容使用。到此信號記錄的工作就完成了。

對于記錄下的信號I/Q數(shù)據(jù)，用戶可以通過R&S 提供的基于PC的信號分析軟件VSE內(nèi)的各類分析功能進行反復(fù)地離線信號分析。除此之外，R&S FSx頻譜儀內(nèi)置的各類基于I/Q數(shù)據(jù)的在線解調(diào)分析應(yīng)用軟件如VSA通用數(shù)字調(diào)制分析、Pulse measurement 脈沖分析等也支持離線數(shù)據(jù)文件分析。

在R&S FSx頻譜儀上進行離線數(shù)據(jù)文件分析的通用操作方式如下：首先按Mode按鍵，選擇一個解調(diào)分析應(yīng)用如VSA通用數(shù)字調(diào)制分析應(yīng)用軟件。然后按Input/Output按鍵，在對應(yīng)的菜單條中選擇Input source config菜單，跳出輸入設(shè)置對話框。

圖6：輸入設(shè)置對話框

在輸入設(shè)置對話框中選擇I/Q File欄目，點擊selec File軟按鍵選擇先前保存的IQ數(shù)據(jù)文件。最后激活數(shù)據(jù)文件輸入狀態(tài)即可。

用戶也可通過R&S SMx矢量信號源重放已記錄下的信號I/Q數(shù)據(jù)波形。在R&S SMx主界面中的點擊baseband方塊。在對應(yīng)的下拉菜單條中選擇ARB條目，跳出Arbitrary Waveform Modulation任意波形調(diào)制設(shè)置對話框。

圖7：任意波形調(diào)制設(shè)置對話框

在對話框中點擊Load Waveform選擇已記錄的I/Q數(shù)據(jù)文件，激活A(yù)RB模式。最后設(shè)置信號源輸出載波頻率和輸出幅度即可。

在實際操作過程中，用戶需要注意以下兩點：

? 記錄與重放信號的頻跨范圍由頻譜儀的解調(diào)帶寬與矢量信號源調(diào)制帶寬決定，不同型號儀表支持帶寬由其配備帶寬選件決定，具體數(shù)據(jù)請參考廠家提供的儀表數(shù)據(jù)手冊。

? 記錄與重放信號的最大時長由頻譜儀的I/Q記錄存儲深度與矢量信號源ARB存儲深度決定，不同型號的頻譜儀與矢量信號源具體數(shù)值不同，廠家也提供不同選件進行擴展。具體參數(shù)可見具體型號的數(shù)據(jù)手冊。

通過上述步驟，用戶使用R&S通用頻譜儀與矢量信號源即可簡單、快速地實現(xiàn)信號記錄與重放。