Временное стробирование можно осуществить тремя различными способами, которые мы подробно рассмотрим чуть позже. Однако, существуют определенные общие концепции временного стробирования, применимые к любому способу его воплощения. В частности, вам будет необходимо обеспечить четыре следующие вещи:
• внешний сигнал-триггер для задания стробирования
• управление стробированием или режим триггера (по фронту или по уровню)
• установка задержки стробирования, которая определит, как скоро после
• включения триггера наступит активность наблюдаемого сигнала
установка длительности стробирования, которая определит, как долго будет
• наблюдаться сигнал
Управление этими параметрами позволит нам наблюдать спектр сигнала в течение заданного периода времени. Если вам посчастливится обеспечить стробирующий сигнал, который является ненулевым только в желаемый период времени, то вы можете осуществить стробирование по уровню, как показано на Рис. 2-34. Однако, во многих случаях стробирующий сигнал не будет идеально совпадать с тем временем, в которое бы нам хотелось измерить спектр. Поэтому более гибким подходом будет использование триггера по фронту, в сочетании с определенной задержкой и длительностью стробирования для точного задания временного периода, в котором необходимо замерять сигнал.
Рисунок 2-34. Триггер по уровню: анализатор измеряет частотный спектр только тогда, когда сигнал триггера превышает определенный уровень
Возьмем, к примеру, сигнал мобильной связи с восемью временными ячейками, показанный на Рис. 2-35. Каждый всплеск длится 0.57 мс, а полный кадр – 4.615 мс. Нас вполне может интересовать спектр сигнала в рамках одной определенной временной ячейки. Для нашего примера предположим, что мы используем только две из восьми доступных временных ячеек, как показано на Рис. 2-36. Если мы посмотрим на этот сигнал в частотной области (Рис. 2-37), мы заметим наличие нежелательного паразитного сигнала в спектре. Чтобы разобраться с этой проблемой и найти источник этой помехи, нам надо определить ту временную ячейку, в которой она появляется. Если мы хотим посмотреть на ячейку номер 2, мы устанавливаем стробирование на включение триггером по фронту роста всплеска номер 0, затем задаем задержку в 1.3 мс и длительность стробирования в 0.3 мс, как показано на Рис. 2-38. Задержка стробирования гарантирует, что мы измерим только спектр ячейки номер 2, когда будет активен ее всплеск. Обратите внимание, что задержка стробирования тщательно подобрана таким образом, чтобы избежать фронта подъема всплеска, поскольку нам нужно обеспечить какое-то время, чтобы установился отфильтрованный разрешающей полосой сигнал, прежде чем мы осуществим непосредственно замер. Соответственно, длительность стробирования подобрана так, чтобы избежать фронта спада всплеска. На Рис. 2-39 изображен спектр временной ячейки номер 2, на котором видно, что источником помехи данный всплеск НЕ является.
Рисунок 2-35. Сигнал формата TDMA (в данном случае GSM) с восемью временными ячейками
Рисунок 2-36. Вид двух временных ячеек при нулевом обзоре (т.е., во временной области)
Рисунок 2-37. Сигнал в частотной области
Рисунок 2-38. Временное стробирование применяется для получения спектра только временной ячейки номер 2
Рисунок 2-39. Спектр импульса временной ячейки номер 2
Существуют три распространенных метода для осуществления временного стробирования:
• стробированное БПФ
• стробированное видео
• стробированная развертка
Стробированное БПФ
У некоторых анализаторов спектра, например, у серии PSA фирмы Agilent, есть встроенные возможности быстрого преобразования Фурье. В этом режиме данные для БПФ-обработки снимаются спустя определенное время задержки после триггера. Сигнал ПЧ оцифровывается и регистрируется в течение времени, равного 1.83/величина полосы разрешения. БПФ-вычисления производятся, основываясь на этих полученных данных, и результаты преобразования отображаются в виде спектра. Таким образом, спектр получается в определенный момент и за определенный временной промежуток. Это – самый быстрый способ временного стробирования, если только полоса обзора не превышает максимальную спектральную ширину БПФ, которая для PSA имеет значение 10 МГц.
Чтобы добиться максимального разрешения по частоте, выберите максимально узкую полосу разрешения, чье время захвата укладывается в рамки интересующего нас временного промежутка. Потребность в этом есть не всегда, и можно выбирать более широкие разрешающие полосы, с соответствующей укороченной длительностью стробирования. Минимально пригодная полоса разрешения при стробированном БПФ всегда меньше, чем минимально пригодная полоса разрешения при других способах стробирования, потому что сигнал ПЧ всегда должен установиться за время измеряемого импульса в других способах, что занимает времени больше, чем 1.83, разделенное на величину полосы разрешения.
Стробированное видео
Стробированное видео – это техника анализа, применяемая в ряде анализаторов спектра, в том числе Agilent 8650, 8590 и приборах серии ESA. Здесь напряжение видеосигнала выключается, или сводится к «минус бесконечности децибел», на тот период времени, когда стробирование должно быть в активном состоянии. Детектор устанавливается в пиковый режим. Время развертки должно быть установлено так, чтобы стробирование осуществлялась хотя бы один раз на каждую точку дисплея (или блок), чтобы пиковый детектор мог получить реальные данные за этот промежуток времени. Иначе будут присутствовать точки без данных, что выльется в отображение неполного спектра. Поэтому минимальное время развертки должно быть N блоков дисплея умножить на длительность импульса. В примере с сигналом мобильной связи полный кадр длится 4.615 мс. Для прибора ESA, с установленной по умолчанию 401 дисплейной точкой, минимальное время развертки для измерения мобильного сигнала со стробированным видео будет 401 умножить на 4.615 мс, или 1.85 с. У некоторых TDMA форматов полный кадр длится 90 мс, что потребует очень большого времени развертки при использовании стробированного видео.
Рисунок 2-40. Блок-схема анализатора спектра со стробированным видео
Стробированная развертка
Последний из методов – это стробированная развертка, иногда называемый стробированным гетеродином. В режиме стробированной развертки мы управляем линейным ростом напряжения в генераторе развертки, которым подстраивается гетеродин. Это показано на Рис. 2-41. Когда стробирование активно, гетеродин увеличивает частоту, как в любом другом анализаторе спектра. Когда стробирование выключается, напряжение генератора развертки фиксируется, и гетеродин перестает увеличивать частоту. Такой способ может быть гораздо более быстрым, нежели стробированное видео, поскольку для одного всплеска может быть измерено несколько блоков. Для примера обратимся снова к описанному ранее сигналу цифровой мобильной связи. Если использовать анализатор серии PSA, то обычная нестробированная развертка пройдет полосу обзора в 1 МГц за 14.6 мс, как показано на Рис. 2-42. С длительностью стробирования 0.3 мс, развертка анализатора должна разбиться на 49 стробированных отрезков (14.6 разделить на 0.3). Если полный кадр мобильного сигнала составляет 4.615 мс, то полное время измерения будет 49 отрезков по 4.615 мс – т.е. 226 мс. Ускорение измерения, по сравнению с 1.85 с в случае стробированного видео с 401 точкой данных, весьма значительно. Режим стробированной развертки присутствует на анализаторах серии PSA.
Рисунок 2-41. В режиме стробированной развертки перестройка гетеродина по частоте включается только на время стробирующего сигнала
Рисунок 2-42. Спектр сигнала формата GSM