高性價比的實時頻譜分析

　　Signal Hound最近的革新產(chǎn)品BB60C，是基于備受市場好評的BB60A基礎(chǔ)上的優(yōu)化版。Signal Hound BB60C相對于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，將工作溫度擴展至-40°C 到+65°C，并且擴展了I/Q采集帶寬，使其從250KHz到27MHz可選。

　　硬件

　　Signal Hound BB60C是一個二次變頻的超外差接收機，使用了兩個獨立的中頻(IF)。每個中頻都在射頻區(qū)域設(shè)計了相對應(yīng)的分立式元件陷波器，從而進行很好的中頻抑制 以消除雜散。每個射頻頻段同樣也設(shè)計了分立元件的濾波器，這些濾波器是設(shè)計在PCB多層板的中間，專門設(shè)計以抑制鏡像頻率成分和本震泄漏(見圖1)。

　　對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以下的信號將不會進行混頻而直接到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的開源頻譜分析軟件，軟件有頻譜儀的傳統(tǒng)控制項，比如掃頻寬度、中心頻點、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時余輝模式，增加用戶體驗，讓 信號識別變得更簡單。

　　BB60C有免費的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、實時分析和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。

　　真正的實時頻譜分析

　　整 個27MHz瞬時帶寬的無間隙頻譜覆蓋和實時頻譜分析是通過75%的FFT重疊實現(xiàn)的，這意味著每個ADC采樣將被包含在4次FFT中。在實時模式下，只 要信號的幅度足夠并落在瞬時帶寬中，任何時長的信號都會被捕獲并顯示，但是要能顯示出最大幅度，信號必須持續(xù)足夠完成一次FFT。對于631kHz的分辨 率帶寬，大約就是4us的時間，不過即使只有1us的脈沖，顯示功率也只會減小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行信號處理，通常可以超過100 GFLOPS。BB60C很好的借用了Intel的IPP的強大能力，即使API在進行每秒320兆個點的FFT運算或?qū)?shù)字中頻轉(zhuǎn)化成幅頻矯正的I/Q 數(shù)據(jù)時，BB60C也只占用CPU很小的資源。參見Table1的更多指標(biāo)總結(jié)。

　　獨有特色

　　BB60C 通過USB供電，不需要單獨的外部供電，這給在工作臺工作的用戶提供了便利，而對外場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BB60C 都會在環(huán)境溫箱中進行測試，幅度隨頻率、增益和衰減的變化均會按10℃的步進做測量并進行矯正，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，在實際操作中做幅度讀數(shù)補償。這將保證在全球各地BB60C全部的測量精度。BB60C標(biāo)準(zhǔn)的操作溫度是從0℃ 到+65℃，Option-1將提供溫度擴展型號，從-40℃到+65℃。

　　除了提供10MHz的時鐘輸入/輸出外，BB60C還提供了觸發(fā) 輸入/輸出。觸發(fā)輸入模式，會在觸發(fā)信號的上升沿(或下降沿)在I/Q數(shù)據(jù)的采樣點上打上標(biāo)記。API會矯正通過模擬和數(shù)字濾波器帶來的傳輸延時，從而保 證高精度的時間信息，比如時間門的掃描或者GPS時間戳。BB60C均備有庫存，通常接到訂單后一天內(nèi)可以發(fā)貨，這對一些時間要求緊迫的工作來說是很好的 一個方案，很快就能收到產(chǎn)品而不用花時間去等待生產(chǎn)制造。

　　應(yīng)用

　　由于其出色的實時分析能力，BB60C非常適用于很多應(yīng)用，比如下面這些重要的應(yīng)用場合：間歇性干擾搜捕、擴頻信號分析、自動測試測量和遠(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。但是一個實時頻譜分析儀，如BB60C，可以同時處理數(shù)以千種的分辨率帶寬，使得干擾搜索變得簡單。

　　識 別和分析跳頻的擴頻信號對于傳統(tǒng)頻譜儀來說也是一個挑戰(zhàn)，因為傳統(tǒng)頻譜儀只能捕捉跳頻信號中的一小部分。BB60C能同時分析整個從902MHz到 928MHz的ISM頻段，也能在約4ms內(nèi)完成從2400MHz到2475MHz的掃描，這將大大簡化跳頻信號的分析過程。

　　用API編寫 自己的程序，結(jié)合一個帶有英特爾博銳技術(shù)(Intel vPro)的迷你型電腦(NUC)如DC53427HYE (人民幣價格約3500元)，連上以太網(wǎng)(Ethernet)，就能利用BB60C進行產(chǎn)線自動測試或者遠(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的開機或者關(guān)機成為現(xiàn)實，并且當(dāng)PC或者BB60C死機時，能遠(yuǎn)程實現(xiàn)系統(tǒng)的恢復(fù)或者從起，還能進行遠(yuǎn)程軟件升級。