嵌入式射频系统
基本上今天的每一个电子产品都是一个嵌入系统，小到电子表，大到各种复杂的控制系统。嵌入式系统实际上是专用的计算机系统，它的特征包括非PC，以应用为中心，以计算机技术为基础，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求等。
传统嵌入式系统的组成包括：A/D、D/A、 DSP、 FPGA；闪存，即NAND、NOR；嵌入式CPU系统；电源；并行总线；串行总线；I2C、SPI、 RS-232、CAN等。值得注意的是，以上技术包括了模拟、串行和数字技术，就是混合信号。
从嵌入式系统的特点及设计要求来看，总的分为三个特点，第一是专用性，即为特定用户群设计，第二是高集成度，对器件的可靠性及性价比要求都很高，第三是实时性，这要求嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，同步工作。
嵌入式系统设计调试的挑战
针对嵌入式系统的特点及设计要求，传统嵌入式系统设计调试也相应地面临着不小的挑战。
对于可靠性测试，我们要注意以下几点：
•各组成部分一致性测试
•各组成部分故障排查
•各组成部分潜在问题的发现
–偶发毛刺
–串扰
–噪声
对于定时分析，则要注意以下几点：
•降低控制信号时延可提高嵌入式系统
工作效率
•分析总线信号与控制信号间的时序关
系可提高嵌入式系统编程效率
这样一来，对测试仪器的要求则综合为具有混合信号测试能力，具有快速发现问题的能力和具有一致性测试能力。
MSO系列示波器
泰克MSO系列示波器型号特性如表1所示。
调试的阶段大致可分为探测、发现、捕获、搜索和分析，如图1所示。
表1 泰克MSO系列示波器型号特性
图1 调试的5个阶段
MSO系列示波器在针对这5个阶段分别具有不同的特点。
在探测方面，有TPP探头系列，1GHz带宽，3.9pF输入电容无源探头，同级2倍带宽，一半的输入电容。真正有源探头的性能，无源探头的便利。P6616数字探头，100kOhm输入阻抗，仅3pF输入电容，容许每通道独立设置阀值，可以支持多种逻辑系列。以及具有1ns脉冲检测功能。
在发现方面，DPX FastAcq具有每秒大于250 000 波形更新率。数字荧光示波器，色温等级显示，快速响应信号所有动态变化，巨细无遗。同时显示、对比多条总线上的活动，进行系统级调试。
在捕获方面，具有MagniVu 60.6ps 16.5GHz 高速数字采样技术、定时分辨率，更快，更精。最高250MB记录长度，FastFrame分段存储技术。较完善的触发组合，包括触发各种串行总线分组包。独有建立/保持时间违规触发。同级较佳的1.5%垂直精度。同级较佳的垂直灵敏度1mV/div。
在搜索方面，具有Wave Inspector快速导航与搜索功能，包括卷动/缩放；播放/暂停；用户标记；自动搜索和标记模拟数据、数字数据和串行总线数据等。MultiView Zoom具有进行多重波形缩放、重叠、对比的功能。
在分析方面，具有超过10种应用软件包，分别是ENET以太网验证；USB2.0验证；LIMIT 极限测试；通讯模板测试；DDR检验与调试；SignalVu频域与调制域分析；功率与电源分析；低速串行总线；汽车电子总线。具有53种自动测量与高级数学运算，并且，具有Windows 7扩展性、可以兼容各种软件。
MDO4000系列混合域示波器
今天的嵌入式系统，射频无处不在，如图2所示。模拟、数字、总线与射频信号同时存在，相互关联。
图2 具有射频信号的嵌入式系统
射频无处不在，例如电脑、手机、数码相机、公交收费系统、门禁系统、ETC、传感系统、汽车电子、安防系统。又例如物联网和通讯系统都必须用到射频部分。然而，射频通信标准繁多，例如WLAN、蓝牙、Transfer Jet、RFID、ZigBee、TD-LTE、GSM/CDMA/3G/4G等等。经过分析，我们发现，可靠性测试需要增加射频部分，保证所有单元同步，依然是提高嵌入式射频系统效率的关键。那么如何测试射频信号与总线信号及控制信号的定时关系呢？
MDO4000混合域示波器就是一个不错的选择。MDO4000 解决嵌入式射频系统中的疑难杂症：
•验证嵌入式射频系统的工作情况
•帮助提高嵌入式射频系统工作效率
•发现嵌入式射频系统潜在问题
•查找嵌入式系统中的噪声
•查找嵌入式射频系统电路板中的 EMI
串扰
•嵌入式射频系统中的调制域分析
•嵌入式射频系统中的通用射频指标测
试
•嵌入式系统中的时域测试
MDO4000混合域示波器内置了频谱分析仪，有专用射频路径，3GHz或6GHz输入和》1GHz带宽。MDO4000混合域示波器还具有21条通道时间相关的测试，如图3所示。
图3 MDO4000混合域示波器
MDO4000系列混合域示波器是多种仪器功能于一台的示波器，这些功能有示波器功能，逻辑分析仪功能，能实现协议分析，包括总线解码和总线时序分析，还有频谱分析仪功能，能实现调制域分析。而这个示波器的深度只有5.8英寸。
MDO4000能测试射频信号 AVT、FVT及PVT，并能将射频信号转存为TIQ 格式进行后台分析。
MDO4000 独特的创新表现在射频信号与其他域信号实现时间相关分析，例如基带信号与射频信号、控制信号与射频信号、电源与射频信号、协议与射频信号等。MDO4000系列混合域示波器是一个五合一系统，对任何既需要示波器，又需要频谱仪的客户，MDO 将体现性价比优势。它相当于MSO4000B 示波器+中档频谱仪（指标优于入门级频谱仪），价格优于分别购买同档次两台仪表，即使客户不需要混合域分析，用500M带宽示波器也可分析3GHZ载频的调制信号，选配TPA-N-VPI 适配器可以把任何有源50Ω TekVPI 探头连接到RF输入上。
测试实例
第一个实例是关于利用MDO4000 验证RFID 读卡器工作情况，如图4所示。经过分析，我们发现，RFID标准测试项目多，包括时域参数，包括频域参数，包括调制域参数，要求各域参数时间相关等等。对 RFID 测试仪器的要求则有需要优异的触发机制捕获间歇微功率信号、跳频信号等，需要具备基本的时域、频域分析能力，需要具有调制域分析能力测试 RFID 解调信号波形，需要跨域分析能力调测嵌入式 RF 系统，需要逻辑分析能力解决竞争冲突等。
图4 RFID 读卡器工作情况
RFID一致性测试主要包括了载波测试，杂散，ACPR，时域功率和包络，解调和解码测试。图5中RFID波形图中标注了测试的位置和项目，灰色部分代表了载波测量项目，绿色代表了功率开关时间参数，蓝色代表了包络和解调部分。
图5 RFID一致性测试
对于900MHz以下RFID信号，MDO4000 示波器功能直接测试时域指标，MDO4000 频谱仪功能直接测试频域指标，MDO4000 AvT或FvT功能直接读出简单ASK或FSK代码。MDO4000可转存为TIQ文件后利用RSAVu 进行台分析RFID全部指标。
第二个实例是锁相环建立。当时域和频域信号同时显示时，频谱总是通过触发捕获得到的，在时间上与整个时域波形相关，如图6所示，橘黄色的横条指明了频谱来自于什么时刻，橘黄色横条被称作频谱分析时间，请注意在全部波形简略图上也有相应标记，时域波形的时间称作模拟时间，是通过水平刻度旋钮来调节。
图6 锁相环建立的时域波形和频域分析
频谱分析时间=窗口参数/分辨率带宽RBW。在本例中，设定频谱分析时间= 2.23/300 000 =7.4µs。频谱分析时间可以使用Wave Inspector Pan（波形导航平移工具）控制，沿模拟时间移动，用户可以在一次采集后观测整个过程的频域变化。频谱分析时间沿模拟时间移动时，频谱显示的并不是时域波形的频谱图，而是对应于时域波形的某一时刻（频域分析时间对应的时刻）连接到RF端的射频信号的频谱。当频谱分析时间移动时，我们可以看到整个RF信号频谱变化的过程。由于放大窗口可以在整个模拟时间内平移，频域窗口可以完全连续显示和放大窗口时间相关频谱的情况。打开放大窗口后，再使用平移功能时，移动的是放大窗口，而不再是频谱分析时间，但频谱分析时间总是保持在放大窗口的正中间，如图7所示。
图7 锁相环建立的分析演示
MDO 特色总结
综上所述，MDO混合域示波器具有三大要素：第一，时间相关跨域分析；第二，宽带、高时间精度调制域分析；第三，五合一系统。
问答选编
问： MDO4000可以测试哪些射频指标？
答： 功率、OBW、ACPR以及频谱。
问： 请问MDO4000测量和分析结果如何输出？采用何种文件格式？
答： 图形、波形、CSV。
问： 存储深度多少？可以增加吗？
答： 示波器模拟通道每通道20M，RF通道1G。
问： MDO4000最多可以同时支持几种种不同的串行接口？
答： 关键看总线的数，对小于四条的总线，可同时测试4个。
问： mso和mdo的区别主要是什么？
答： MDO有RF输入接口，集成了频谱分析仪，可以做时频域联调。
问： 调制域分析是什么概念？
答： 射频的幅度、频率、相位随时间的变化，利用矢量分析软件可对数字调制解调。
问： MSO有几个型号？
答：有2000，3000，4000，5000多个系列，每个系列中根据带宽，采样率对应多个型号。
问： MDO4000最多可以进行多少通道的测试？
答： 总共有16路数字通道，4路模拟，1路RF通道，共21条，都可同时进行测试。
问： 增加射频部分对测试有什么好处？
答： 可以看射频信号随基带及控制信号的变化，而变化的过程，并且完全同步显示。
问： 五合一系统优势比较明显吗？
答： MDO最突出的优势是跨域分析，五合一系统为测试人员提供了方便性。
问： MDO4000混合域示波器的应用领域主要有哪些？
答： 嵌入式射频系统探测、宽带信号分析、瞬变信号采集与分析等等。
问： 在使用泰克示波器的时候，如何处理来自现场的干扰？
答： MDO自带频谱仪，能跨域发现这些干扰问题。
问： 利用 MDO4000如何看很短时间的频谱？
答： MDO具有多种触发机制，设置触发好可讲瞬态频谱采集下来分析。
问： 示波器都有哪些触发方式？
答： 示波器触发方式有射频功率触发，组合触发等等。
问： 如何用MDO查找嵌入式系统电路板中的 EMI 串扰？怎么能更精确的确定干扰源？
答： 通过选用近场探头。
问： MDO4000分析结果的输出方式有哪些？可以导出？
答： 输出方式有图形、CSV、波形、射频IQ等，这些可以直接存储到U盘。
问： MDO4000主要包括哪些设备？
答： 示波器+频谱仪+逻辑分析仪+调制域分析仪+协议分析仪。
问： MDO4000示波器能不能用普通示波器代替？
答：MDO的特色是跨域分析，普通示波器无法替代，但MDO可以替代普通示波器（小于1G带宽）。
问： 如何追踪和消除无线嵌入式系统中的噪声和杂散信号？
答： 首先用MDO测试出嵌入式系统中的噪声问题，如何清除则需根据测试出的不同问题具体分析。
问：请问频谱分析有何特点？
答：是中档频谱仪指标，具有11个自动峰值显示，具有三维频谱显示，还具有调制域分析功能。
问： 测量射频采用什么探头，如何测量射频的场强？
答： 射频用天线测试，或使用泰克VPI-N转换器，用示波器探头测试。
问： 在调试RFID系统时，如何测量标签的返回信号？
答： 天线接收可以同时采集到读卡器和标签的信号。
问： 如果用于物联网使用，用哪一些产品比较经济实用？
答： 看哪个频段的，如5.8G则用MDO4054-6，如2.4G则MDO4054-3。
嵌入式射频系统
基本上今天的每一个电子产品都是一个嵌入系统，小到电子表，大到各种复杂的控制系统。嵌入式系统实际上是专用的计算机系统，它的特征包括非PC，以应用为中心，以计算机技术为基础，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求等。
传统嵌入式系统的组成包括：A/D、D/A、 DSP、 FPGA；闪存，即NAND、NOR；嵌入式CPU系统；电源；并行总线；串行总线；I2C、SPI、 RS-232、CAN等。值得注意的是，以上技术包括了模拟、串行和数字技术，就是混合信号。
从嵌入式系统的特点及设计要求来看，总的分为三个特点，第一是专用性，即为特定用户群设计，第二是高集成度，对器件的可靠性及性价比要求都很高，第三是实时性，这要求嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，同步工作。
嵌入式系统设计调试的挑战
针对嵌入式系统的特点及设计要求，传统嵌入式系统设计调试也相应地面临着不小的挑战。
对于可靠性测试，我们要注意以下几点：
•各组成部分一致性测试
•各组成部分故障排查
•各组成部分潜在问题的发现
–偶发毛刺
–串扰
–噪声
对于定时分析，则要注意以下几点：
•降低控制信号时延可提高嵌入式系统
工作效率
•分析总线信号与控制信号间的时序关
系可提高嵌入式系统编程效率
这样一来，对测试仪器的要求则综合为具有混合信号测试能力，具有快速发现问题的能力和具有一致性测试能力。
MSO系列示波器
泰克MSO系列示波器型号特性如表1所示。
调试的阶段大致可分为探测、发现、捕获、搜索和分析，如图1所示。
表1 泰克MSO系列示波器型号特性
图1 调试的5个阶段
MSO系列示波器在针对这5个阶段分别具有不同的特点。
在探测方面，有TPP探头系列，1GHz带宽，3.9pF输入电容无源探头，同级2倍带宽，一半的输入电容。真正有源探头的性能，无源探头的便利。P6616数字探头，100kOhm输入阻抗，仅3pF输入电容，容许每通道独立设置阀值，可以支持多种逻辑系列。以及具有1ns脉冲检测功能。
在发现方面，DPX FastAcq具有每秒大于250 000 波形更新率。数字荧光示波器，色温等级显示，快速响应信号所有动态变化，巨细无遗。同时显示、对比多条总线上的活动，进行系统级调试。
在捕获方面，具有MagniVu 60.6ps 16.5GHz 高速数字采样技术、定时分辨率，更快，更精。最高250MB记录长度，FastFrame分段存储技术。较完善的触发组合，包括触发各种串行总线分组包。独有建立/保持时间违规触发。同级较佳的1.5%垂直精度。同级较佳的垂直灵敏度1mV/div。
在搜索方面，具有Wave Inspector快速导航与搜索功能，包括卷动/缩放；播放/暂停；用户标记；自动搜索和标记模拟数据、数字数据和串行总线数据等。MultiView Zoom具有进行多重波形缩放、重叠、对比的功能。
在分析方面，具有超过10种应用软件包，分别是ENET以太网验证；USB2.0验证；LIMIT 极限测试；通讯模板测试；DDR检验与调试；SignalVu频域与调制域分析；功率与电源分析；低速串行总线；汽车电子总线。具有53种自动测量与高级数学运算，并且，具有Windows 7扩展性、可以兼容各种软件。
MDO4000系列混合域示波器
今天的嵌入式系统，射频无处不在，如图2所示。模拟、数字、总线与射频信号同时存在，相互关联。
图2 具有射频信号的嵌入式系统
射频无处不在，例如电脑、手机、数码相机、公交收费系统、门禁系统、ETC、传感系统、汽车电子、安防系统。又例如物联网和通讯系统都必须用到射频部分。然而，射频通信标准繁多，例如WLAN、蓝牙、Transfer Jet、RFID、ZigBee、TD-LTE、GSM/CDMA/3G/4G等等。经过分析，我们发现，可靠性测试需要增加射频部分，保证所有单元同步，依然是提高嵌入式射频系统效率的关键。那么如何测试射频信号与总线信号及控制信号的定时关系呢？
MDO4000混合域示波器就是一个不错的选择。MDO4000 解决嵌入式射频系统中的疑难杂症：
•验证嵌入式射频系统的工作情况
•帮助提高嵌入式射频系统工作效率
•发现嵌入式射频系统潜在问题
•查找嵌入式系统中的噪声
•查找嵌入式射频系统电路板中的 EMI
串扰
•嵌入式射频系统中的调制域分析
•嵌入式射频系统中的通用射频指标测
试
•嵌入式系统中的时域测试
MDO4000混合域示波器内置了频谱分析仪，有专用射频路径，3GHz或6GHz输入和》1GHz带宽。MDO4000混合域示波器还具有21条通道时间相关的测试，如图3所示。
图3 MDO4000混合域示波器
MDO4000系列混合域示波器是多种仪器功能于一台的示波器，这些功能有示波器功能，逻辑分析仪功能，能实现协议分析，包括总线解码和总线时序分析，还有频谱分析仪功能，能实现调制域分析。而这个示波器的深度只有5.8英寸。
MDO4000能测试射频信号 AVT、FVT及PVT，并能将射频信号转存为TIQ 格式进行后台分析。
MDO4000 独特的创新表现在射频信号与其他域信号实现时间相关分析，例如基带信号与射频信号、控制信号与射频信号、电源与射频信号、协议与射频信号等。MDO4000系列混合域示波器是一个五合一系统，对任何既需要示波器，又需要频谱仪的客户，MDO 将体现性价比优势。它相当于MSO4000B 示波器+中档频谱仪（指标优于入门级频谱仪），价格优于分别购买同档次两台仪表，即使客户不需要混合域分析，用500M带宽示波器也可分析3GHZ载频的调制信号，选配TPA-N-VPI 适配器可以把任何有源50Ω TekVPI 探头连接到RF输入上。
测试实例
第一个实例是关于利用MDO4000 验证RFID 读卡器工作情况，如图4所示。经过分析，我们发现，RFID标准测试项目多，包括时域参数，包括频域参数，包括调制域参数，要求各域参数时间相关等等。对 RFID 测试仪器的要求则有需要优异的触发机制捕获间歇微功率信号、跳频信号等，需要具备基本的时域、频域分析能力，需要具有调制域分析能力测试 RFID 解调信号波形，需要跨域分析能力调测嵌入式 RF 系统，需要逻辑分析能力解决竞争冲突等。
图4 RFID 读卡器工作情况
RFID一致性测试主要包括了载波测试，杂散，ACPR，时域功率和包络，解调和解码测试。图5中RFID波形图中标注了测试的位置和项目，灰色部分代表了载波测量项目，绿色代表了功率开关时间参数，蓝色代表了包络和解调部分。
图5 RFID一致性测试
对于900MHz以下RFID信号，MDO4000 示波器功能直接测试时域指标，MDO4000 频谱仪功能直接测试频域指标，MDO4000 AvT或FvT功能直接读出简单ASK或FSK代码。MDO4000可转存为TIQ文件后利用RSAVu 进行台分析RFID全部指标。
第二个实例是锁相环建立。当时域和频域信号同时显示时，频谱总是通过触发捕获得到的，在时间上与整个时域波形相关，如图6所示，橘黄色的横条指明了频谱来自于什么时刻，橘黄色横条被称作频谱分析时间，请注意在全部波形简略图上也有相应标记，时域波形的时间称作模拟时间，是通过水平刻度旋钮来调节。
图6 锁相环建立的时域波形和频域分析
频谱分析时间=窗口参数/分辨率带宽RBW。在本例中，设定频谱分析时间= 2.23/300 000 =7.4µs。频谱分析时间可以使用Wave Inspector Pan（波形导航平移工具）控制，沿模拟时间移动，用户可以在一次采集后观测整个过程的频域变化。频谱分析时间沿模拟时间移动时，频谱显示的并不是时域波形的频谱图，而是对应于时域波形的某一时刻（频域分析时间对应的时刻）连接到RF端的射频信号的频谱。当频谱分析时间移动时，我们可以看到整个RF信号频谱变化的过程。由于放大窗口可以在整个模拟时间内平移，频域窗口可以完全连续显示和放大窗口时间相关频谱的情况。打开放大窗口后，再使用平移功能时，移动的是放大窗口，而不再是频谱分析时间，但频谱分析时间总是保持在放大窗口的正中间，如图7所示。
图7 锁相环建立的分析演示
MDO 特色总结
综上所述，MDO混合域示波器具有三大要素：第一，时间相关跨域分析；第二，宽带、高时间精度调制域分析；第三，五合一系统。
问答选编
问： MDO4000可以测试哪些射频指标？
答： 功率、OBW、ACPR以及频谱。
问： 请问MDO4000测量和分析结果如何输出？采用何种文件格式？
答： 图形、波形、CSV。
问： 存储深度多少？可以增加吗？
答： 示波器模拟通道每通道20M，RF通道1G。
问： MDO4000最多可以同时支持几种种不同的串行接口？
答： 关键看总线的数，对小于四条的总线，可同时测试4个。
问： mso和mdo的区别主要是什么？
答： MDO有RF输入接口，集成了频谱分析仪，可以做时频域联调。
问： 调制域分析是什么概念？
答： 射频的幅度、频率、相位随时间的变化，利用矢量分析软件可对数字调制解调。
问： MSO有几个型号？
答：有2000，3000，4000，5000多个系列，每个系列中根据带宽，采样率对应多个型号。
问： MDO4000最多可以进行多少通道的测试？
答： 总共有16路数字通道，4路模拟，1路RF通道，共21条，都可同时进行测试。
问： 增加射频部分对测试有什么好处？
答： 可以看射频信号随基带及控制信号的变化，而变化的过程，并且完全同步显示。
问： 五合一系统优势比较明显吗？
答： MDO最突出的优势是跨域分析，五合一系统为测试人员提供了方便性。
问： MDO4000混合域示波器的应用领域主要有哪些？
答： 嵌入式射频系统探测、宽带信号分析、瞬变信号采集与分析等等。
问： 在使用泰克示波器的时候，如何处理来自现场的干扰？
答： MDO自带频谱仪，能跨域发现这些干扰问题。
问： 利用 MDO4000如何看很短时间的频谱？
答： MDO具有多种触发机制，设置触发好可讲瞬态频谱采集下来分析。
问： 示波器都有哪些触发方式？
答： 示波器触发方式有射频功率触发，组合触发等等。
问： 如何用MDO查找嵌入式系统电路板中的 EMI 串扰？怎么能更精确的确定干扰源？
答： 通过选用近场探头。
问： MDO4000分析结果的输出方式有哪些？可以导出？
答： 输出方式有图形、CSV、波形、射频IQ等，这些可以直接存储到U盘。
问： MDO4000主要包括哪些设备？
答： 示波器+频谱仪+逻辑分析仪+调制域分析仪+协议分析仪。
问： MDO4000示波器能不能用普通示波器代替？
答：MDO的特色是跨域分析，普通示波器无法替代，但MDO可以替代普通示波器（小于1G带宽）。
问： 如何追踪和消除无线嵌入式系统中的噪声和杂散信号？
答： 首先用MDO测试出嵌入式系统中的噪声问题，如何清除则需根据测试出的不同问题具体分析。
问：请问频谱分析有何特点？
答：是中档频谱仪指标，具有11个自动峰值显示，具有三维频谱显示，还具有调制域分析功能。
问： 测量射频采用什么探头，如何测量射频的场强？
答： 射频用天线测试，或使用泰克VPI-N转换器，用示波器探头测试。
问： 在调试RFID系统时，如何测量标签的返回信号？
答： 天线接收可以同时采集到读卡器和标签的信号。
问： 如果用于物联网使用，用哪一些产品比较经济实用？
答： 看哪个频段的，如5.8G则用MDO4054-6，如2.4G则MDO4054-3。
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