MDO4000系列混合域分析儀（圖1），是一款具有創(chuàng)新意義的分析儀，至今已經(jīng)獲得國(guó)內(nèi)外十多個(gè)最佳創(chuàng)新獎(jiǎng)項(xiàng)。原因?yàn)镸DO4000的“五機(jī)合一”特色，即：四通道500MHz/1GHz帶寬數(shù)字熒光示波器，16通道邏輯分析儀，多種總線協(xié)議分析儀，3GHz/6GHz頻譜分析儀，以及大于等于1GHz帶寬的調(diào)制域分析儀。這五種功能工作在同一時(shí)鐘、同一觸發(fā)機(jī)制下，使得MDO4000具有創(chuàng)新的時(shí)域、頻域和調(diào)制域時(shí)間相關(guān)的跨域分析功能。

　　圖1:MDO4000系列混合域分析儀。

　　跨域分析簡(jiǎn)介

　　隨著嵌入式技術(shù)、軟件無(wú)線電技術(shù)及數(shù)字射頻技術(shù)的發(fā)展，在設(shè)計(jì)、開發(fā)和調(diào)試這些系統(tǒng)的射頻驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，僅僅從頻域或時(shí)域進(jìn)行測(cè)試，已經(jīng)無(wú)法滿足它們對(duì)高效率、高可靠性的需求。這需要一種測(cè)試工具，可以將射頻信號(hào)當(dāng)作示波器的一個(gè)通道看待，在時(shí)域上將基帶信號(hào)、控制信號(hào)、總線信號(hào)、頻譜及射頻信號(hào)的調(diào)制域特性有機(jī)地結(jié)合在一起。這就是時(shí)域、頻域、調(diào)制域時(shí)間相關(guān)的跨域分析。目前，泰克MDO4000系列混合域分析儀是僅有的可以進(jìn)行跨域分析的分析儀。

　　圖2（a）是典型的MDO4000系列混合域分析儀進(jìn)行時(shí)間相關(guān)的跨域分析示意圖。圖中上半部分為時(shí)域波形，下半部分為頻域頻譜。這張圖顯示了2.4GHz載波被基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行ASK調(diào)制的過(guò)程。圖中，黃色為基帶信號(hào)，藍(lán)色為位參考信號(hào)。位參考信號(hào)兩個(gè)寬脈沖間共有七個(gè)位間隔，用以分隔8個(gè)串行二進(jìn)制數(shù)，因此，黃色的基帶數(shù)據(jù)在位參考信號(hào)的分隔下呈現(xiàn)為數(shù)據(jù)0~7.那么哪里體現(xiàn)了時(shí)域、頻域的時(shí)間相關(guān)特性？在圖2（a）、2（b）上半部分中，紅色圓圈框住的橙色條表示頻譜在時(shí)間軸上的時(shí)刻，也就是說(shuō)，圖2（a）、2（b）顯示的頻譜在時(shí)間軸上是上半部分橙色框時(shí)刻的頻譜。通過(guò)移動(dòng)橙色框在時(shí)間軸上的位置，下半部分的頻譜就會(huì)有相應(yīng)變化。

　　另一方面，在圖2（a）中，上半部分時(shí)域顯示還有一條橙色波形，該波形幾乎與黃色基帶信號(hào)一模一樣，實(shí)際上該波形為2.4GHz載波信號(hào)的幅度隨時(shí)間的變化，即射頻信號(hào)的調(diào)制域波形。由此可見，利用時(shí)間相關(guān)的跨域分析，可以輕松測(cè)試基帶信號(hào)、控制信號(hào)、射頻頻譜及射頻信號(hào)的調(diào)制域特性之間的因果關(guān)系。

　　圖2:MDO4000系列跨域分析示意圖。

　　如何實(shí)現(xiàn)跨域分析

　　既然跨域分析指的是時(shí)域、頻域、調(diào)制域協(xié)同分析，那么能否將用于時(shí)域分析的示波器和頻域及調(diào)制域分析的頻譜儀或矢量信號(hào)分析儀組成測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行跨域分析？答案是否定的！因?yàn)槭静ㄆ骱皖l譜儀或矢量信號(hào)分析儀是不同的儀器，即使都用外部時(shí)鐘同步，但獨(dú)立的觸發(fā)機(jī)制使得它們難以獲得相同時(shí)基；即使忽略各儀器觸發(fā)的不確定性所帶來(lái)的時(shí)基誤差，各臺(tái)儀器分別顯示的結(jié)果也很難在時(shí)間軸上對(duì)應(yīng)起來(lái)。

　　或許有人會(huì)提出這樣一個(gè)疑問(wèn)：既然示波器可以測(cè)試各通道不同信號(hào)的時(shí)序關(guān)系，如果犧牲一個(gè)示波器通道，將射頻信號(hào)接到該通道，然后利用示波器的FFT顯示該通道的頻譜，這樣不是就可以進(jìn)行跨域分析了嗎？答案同樣也是否定的。

　　圖3是示波器截圖，1通道黃色信號(hào)為控制脈沖，2通道藍(lán)色信號(hào)為數(shù)據(jù)，3通道粉絲信號(hào)為接入的射頻信號(hào)，紅色曲線為3通道射頻信號(hào)的FFT頻譜。該射頻信號(hào)在控制脈沖發(fā)出以前發(fā)射900MHz載波，在控制脈沖發(fā)出后發(fā)射2.4GHz載波。從這張截圖可以發(fā)現(xiàn)如下問(wèn)題：該示波器帶寬為1GHz，因此3通道無(wú)法正確顯示控制脈沖以后的2.4GHz載波；紅色FFT頻譜為3通道全部樣點(diǎn)的FFT，沒(méi)有時(shí)間軸上的信息。鑒于以上兩點(diǎn)，紅色FFT頻譜僅顯示900MHz載波頻譜，無(wú)法顯示整個(gè)頻譜變化的過(guò)程，因此這種方法無(wú)法用于跨域分析。

　　圖3：示波器截圖。

　　作為對(duì)比，將上圖中3通道射頻信號(hào)接入頻譜儀，其顯示頻譜如圖4（a）所示。在該頻譜中，可以同時(shí)看到900MHz與2.4GHz信號(hào)。將圖4（a）的頻譜顯示改為最大保持模式，得到圖4（b）的頻譜。我們發(fā)現(xiàn)在2.5GHz處會(huì)時(shí)斷時(shí)續(xù)地出現(xiàn)一個(gè)信號(hào)。

　　圖4（a）、4（b）是頻譜儀可以得到的最大信息。我們無(wú)法從中看出該頻譜隨時(shí)間的變化，更無(wú)法得到射頻信號(hào)與控制脈沖之間的時(shí)序關(guān)系。MDO4000分析儀的出現(xiàn)很好地解決了時(shí)間和觸發(fā)的同步問(wèn)題，使得頻域、時(shí)域、調(diào)制域波形得以在時(shí)間軸上同步顯示，為嵌入式、數(shù)字射頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研發(fā)、調(diào)試提供了創(chuàng)新的手段。

　　圖4：頻譜儀可得到的最大信息。

　　下面通過(guò)圖5（a）~（c）來(lái)示意MDO4000分析儀的跨域分析能力。MDO4000的1通道接入控制脈沖信號(hào)（黃色），其它通道信號(hào)將在下文做進(jìn)一步說(shuō)明。在每張截圖旁邊，分別標(biāo)注了紅色箭頭，指向當(dāng)前的頻譜時(shí)刻和頻譜顯示的相應(yīng)載波。圖5（a）中，頻譜時(shí)刻位于控制脈沖左側(cè)，此時(shí)射頻信號(hào)頻率為900MHz;圖5（b）中，頻譜時(shí)刻位于控制脈沖時(shí)刻，此時(shí)沒(méi)有射頻信號(hào)；圖5（c）中，頻譜時(shí)刻位于控制脈沖右側(cè)較遠(yuǎn)處，此時(shí)射頻信號(hào)頻率為2.4GHz.

　　圖5:MDO4000分析儀跨域分析能力。

　　通過(guò)這一實(shí)例，可以輕松地看到射頻信號(hào)的頻譜與控制脈沖之間的關(guān)系，充分體現(xiàn)了跨域分析的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。