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一款高性價(jià)比的實(shí)時(shí)頻譜分析

作者: 時(shí)間:2016-02-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  Signal Hound最近的革新產(chǎn)品BB60C,是基于備受市場(chǎng)好評(píng)的BB60A基礎(chǔ)上的優(yōu)化版。Signal Hound BB60C相對(duì)于BB60A在SFDR的典型值上提高20dB,通過減少頻段過渡將噪底平滑度提高了8dB以上,將工作溫度擴(kuò)展至-40°C到+65°C,并且擴(kuò)展了I/Q采集帶寬,使其從250KHz到27MHz可選。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201602/287347.htm

  硬件

  Signal Hound BB60C是一個(gè)二次變頻的超外差接收機(jī),使用了兩個(gè)獨(dú)立的中頻(IF)。每個(gè)中頻都在射頻區(qū)域設(shè)計(jì)了相對(duì)應(yīng)的分立式元件陷波器,從而進(jìn)行很好的中頻抑制以消除雜散。每個(gè)射頻頻段同樣也設(shè)計(jì)了分立元件的濾波器,這些濾波器是設(shè)計(jì)在PCB多層板的中間,專門設(shè)計(jì)以抑制鏡像頻率成分和本震泄漏(見圖1)。

    

高性價(jià)比的實(shí)時(shí)頻譜分析

 

  對(duì)于濾波器不能濾除的二階互調(diào)產(chǎn)物,在預(yù)放和混頻級(jí)都利用推挽放大器,有效地消除了偶數(shù)階的互調(diào),從而減小二階互調(diào)造成的雜散。20MHz以下的信號(hào)將不會(huì)進(jìn)行混頻而直接到AD轉(zhuǎn)換,從而避免因混頻產(chǎn)生的互調(diào)。

  BB60C的前端衰減器和預(yù)放用以進(jìn)行增益控制,從而讓BB60C在任何參考電平下都能提供很好的無雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)。

  Cypress FX3的USB3.0控制器保證BB60C可以連續(xù)地向電腦或者筆記本輸出80M采樣的14位ADC數(shù)據(jù)。

  軟件

  Signal Hound BB60C包含了基于Windows的開源軟件,軟件有頻譜儀的傳統(tǒng)控制項(xiàng),比如掃頻寬度、中心頻點(diǎn)、起始截止頻率、分辨率帶寬、視頻帶寬、參考電平、可設(shè)置的跡線和頻標(biāo)等。利用OpenGL去平衡現(xiàn)代電腦的GPU加速功能從而豐富地顯示二維和三維的頻譜瀑布圖以及實(shí)時(shí)余輝模式,增加用戶體驗(yàn),讓信號(hào)識(shí)別變得更簡(jiǎn)單。

  BB60C有免費(fèi)的C/C++的API,并有詳盡的文檔描述。這為用戶編寫自己的程序提供了工具,讓用戶可以駕馭BB60C的全部功能,可以觸發(fā)后記錄信號(hào)、實(shí)時(shí)分析和I/Q數(shù)據(jù)采集。編程者可以利用開源軟件來定制開發(fā)程序,也可以完全開發(fā)自己的程序。

  BB60C可以用來做射頻記錄儀,可以錄制和回放頻譜掃描結(jié)果,也可以用API直接做I/Q數(shù)據(jù)采集。API提供了幅頻矯正了的I/Q數(shù)據(jù),并在采樣率和采集帶寬上可調(diào),用以支持27MHz全帶寬的數(shù)據(jù)采集或者提供250KHz的單通道數(shù)據(jù)便于用Internet傳輸。

  真正的實(shí)時(shí)

  整個(gè)27MHz瞬時(shí)帶寬的無間隙頻譜覆蓋和實(shí)時(shí)是通過75%的FFT重疊實(shí)現(xiàn)的,這意味著每個(gè)ADC采樣將被包含在4次FFT中。在實(shí)時(shí)模式下,只要信號(hào)的幅度足夠并落在瞬時(shí)帶寬中,任何時(shí)長(zhǎng)的信號(hào)都會(huì)被捕獲并顯示,但是要能顯示出最大幅度,信號(hào)必須持續(xù)足夠完成一次FFT。對(duì)于631kHz的分辨率帶寬,大約就是4us的時(shí)間,不過即使只有1us的脈沖,顯示功率也只會(huì)減小2到3dB。

  單指令多數(shù)據(jù)流的發(fā)展使得現(xiàn)代的處理器,譬如Intel的酷睿i7能夠在很高速率上進(jìn)行信號(hào)處理,通??梢猿^100 GFLOPS。BB60C很好的借用了Intel的IPP的強(qiáng)大能力,即使API在進(jìn)行每秒320兆個(gè)點(diǎn)的FFT運(yùn)算或?qū)?shù)字中頻轉(zhuǎn)化成幅頻矯正的I/Q數(shù)據(jù)時(shí),BB60C也只占用CPU很小的資源。參見Table1的更多指標(biāo)總結(jié)。

    

高性價(jià)比的實(shí)時(shí)頻譜分析

 

  獨(dú)有特色

  BB60C通過USB供電,不需要單獨(dú)的外部供電,這給在工作臺(tái)工作的用戶提供了便利,而對(duì)外場(chǎng)來說則必須得用這樣或類似的供電方案。在生產(chǎn)過程中,每個(gè)BB60C都會(huì)在環(huán)境溫箱中進(jìn)行測(cè)試,幅度隨頻率、增益和衰減的變化均會(huì)按10℃的步進(jìn)做測(cè)量并進(jìn)行矯正,存入內(nèi)部Flash中。然后API應(yīng)用這些數(shù)據(jù),通過BB60C內(nèi)部的溫度感應(yīng)器,在實(shí)際操作中做幅度讀數(shù)補(bǔ)償。這將保證在全球各地BB60C全部的測(cè)量精度。BB60C標(biāo)準(zhǔn)的操作溫度是從0℃到+65℃,Option-1將提供溫度擴(kuò)展型號(hào),從-40℃到+65℃。

  除了提供10MHz的時(shí)鐘輸入/輸出外,BB60C還提供了觸發(fā)輸入/輸出。觸發(fā)輸入模式,會(huì)在觸發(fā)信號(hào)的上升沿(或下降沿)在I/Q數(shù)據(jù)的采樣點(diǎn)上打上標(biāo)記。API會(huì)矯正通過模擬和數(shù)字濾波器帶來的傳輸延時(shí),從而保證高精度的時(shí)間信息,比如時(shí)間門的掃描或者GPS時(shí)間戳。BB60C均備有庫存,通常接到訂單后一天內(nèi)可以發(fā)貨,這對(duì)一些時(shí)間要求緊迫的工作來說是很好的一個(gè)方案,很快就能收到產(chǎn)品而不用花時(shí)間去等待生產(chǎn)制造。

  應(yīng)用

  由于其出色的實(shí)時(shí)分析能力,BB60C非常適用于很多應(yīng)用,比如下面這些重要的應(yīng)用場(chǎng)合:間歇性干擾搜捕、擴(kuò)頻信號(hào)分析、自動(dòng)測(cè)試測(cè)量和遠(yuǎn)程頻譜監(jiān)控等。

  間歇性干擾的搜捕面臨著許多的挑戰(zhàn),傳統(tǒng)頻譜儀只能搜捕并顯示在分辨率帶寬范圍內(nèi)的干擾,這使得分辨和量化干擾非常困難。但是一個(gè)實(shí)時(shí)頻譜分析儀,如BB60C,可以同時(shí)處理數(shù)以千種的分辨率帶寬,使得干擾搜索變得簡(jiǎn)單。

  識(shí)別和分析跳頻的擴(kuò)頻信號(hào)對(duì)于傳統(tǒng)頻譜儀來說也是一個(gè)挑戰(zhàn),因?yàn)閭鹘y(tǒng)頻譜儀只能捕捉跳頻信號(hào)中的一小部分。BB60C能同時(shí)分析整個(gè)從902MHz到928MHz的ISM頻段,也能在約4ms內(nèi)完成從2400MHz到2475MHz的掃描,這將大大簡(jiǎn)化跳頻信號(hào)的分析過程。

  用API編寫自己的程序,結(jié)合一個(gè)帶有英特爾博銳技術(shù)(Intel vPro)的迷你型電腦(NUC)如DC53427HYE (人民幣價(jià)格約3500元),連上以太網(wǎng)(Ethernet),就能利用BB60C進(jìn)行產(chǎn)線自動(dòng)測(cè)試或者遠(yuǎn)程頻譜監(jiān)控。英特爾博銳技術(shù)(Intel vPro)使得遠(yuǎn)程控制PC的開機(jī)或者關(guān)機(jī)成為現(xiàn)實(shí),并且當(dāng)PC或者BB60C死機(jī)時(shí),能遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的恢復(fù)或者從起,還能進(jìn)行遠(yuǎn)程軟件升級(jí)。



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