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发布时间: 2020 - 05 - 27
2020注定是不平凡的一年!美股4次熔断,疫情让股神巴菲特也感叹「活久见」;但疫情期间网上流传的一个视频爆表了:被防护服包裹的医生戴着智能头盔,把实时影像直接传到后台的专家会诊团队;机器人不知疲倦地在给每个病房送药;无人机在空中提醒着聚集的人群; 更有小萌机器人帮主人上街买菜…这次疫情,让我们重新认识了,物联网和人工智能潜在的巨大市场价值!或许,股神鹰一样的眼神,也在这个市场中寻求最大的潜力股。我们可以任意猜想,他的下一目标是在哪里呢?优化物联网终端和智能设备的功耗和续航能力是产品成功的关键,特别是应用于超长年限和难以维护的物联网应用场景。如埋在水泥下的停车场感应装置、远洋海洋水文和气候监测系统。维护简单、但数量巨大的物联网场景、如智能电表、水表、气表等千家万户的场景。功耗和续航性能也不容忽视,因为维护成本同样让企业难以承受。无线性能和功耗测评是物联网终端产品设计验证的重要工作,也是最容易出现问题的环节。在2月份是德科技公众号给大家分享了《物联网产品的研发测试整体方案》文章,给工程师小伙伴们介绍了这套研发神器,全面评估产品的射频特性和功耗,估计大家还记忆犹新。今天,我们来更深入地谈功耗问题。过去两年,我们帮助了众多工程师服务评估了他们的产品功耗,包括终端、器件模块、芯片、运营商等等,要求也是千差万别,真可谓八仙过海各显神通。但万变不离其宗,我们概括总结为“功耗优化的三件套”思维。因此,工程师小伙伴们要设计出长续航时间的产品,考虑不仅有硬件设计,还要有软件和电池。我们来看下图,这是一个典型的物联网终端的电流工作状态,我们依次给伙伴们三个提示:第一个提示:从图上可以看出,物联网终端的电流以极低的占空比的脉冲电流形式出现,平均电流只有8uA,但峰值电流高达11mA,而出现峰值电流时,由于电池内阻的影响,电池的端电压会有明显的下降。以此类推,如果峰值电流更高,如智能门锁开...
发布时间: 2020 - 05 - 26
在使用有源探头进行测试时,最容易出现的错误就是超出探头的动态范围使用,我们也经常收到客户的电话,说同时使用有源探头和无源探头测同一个信号,有源探头的电压低于无源探头,究其原因,大部分情况下都是因为对动态范围和耐压范围的理解错误造成的。以是德科技N2795A有源探头为例,其耐压范围是正负20V,输入动态范围是正负8V,偏置范围是正负8V: 输入动态范围的定义是输入动态范围是指探头所能测试的在示波器屏幕中心线上下的电压范围,比如±2.5V动态输入范围的探头,只能测量示波器屏幕中心线上下2.5V范围内的电压,如果输入信号波动超出这个范围,反映在测量波形上来说就是波形被削波,测量的幅度偏小。根据定义,也就是说使用N2795A的探头时可以测量示波器屏幕中心线上下8V内的波形:而当我们直接测量0-16V的正弦波时,由于波形超出了屏幕中心线8V以上的范围,就会造成波形失真,使得测试结果偏低。此时就要用到探头/示波器的偏置能力: 偏置能力的定义是:偏置能力是指能够把0V电压基准线调整到和示波器屏幕中心线电压差的能力,根据信号的直流分量设置合适偏置,可以把具有直流分量的动态信号调整到示波器屏幕中心线附近,以满足探头动态输入范围的要求; 比如上面失真的测试波形,如果把波形设置为8V的偏置,使得波形继续显示在屏幕中心,就可以正确的测试0-16V的正弦波电压:因此,探头的最大输入电压并不一定是可测量电压范围,可测量电压范围应该是其动态范围加上偏置范围,当然,这个时候要合理使用偏置设定,使测试波形永远显示在其动态范围内。------转自是德科技
最新案例 / Case more
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最新方案 / Soluon more
发布时间: 2019 - 08 - 21
如果您需要捕获的信号是低占空比脉冲或猝发信号,并且信号之间有较长的空闲时间(例如封包串行数据),那么配有分段存储器的示波器可以有效地延长时间并提高以较高采样率捕获的串行数据包数量。所有示波器都具有数量有限的采集存储器。您应当知道,示波器的存储器深度决定波形时间和以特定采样率捕获到的串行数据包数量。您可以将示波器的时基设为很慢的时间 / 格设置,以便延长捕获时间间隔并增加串行数据包数量;但是当时基设置超出基于最高采样率下的最大时间间隔时,示波器便会自动降低采样率。在这种情况下,示波器无法提供精确的水平和垂直波形细节(基于示波器的指定带宽和最大采样率)。为什么需要分段存储?如果需要捕获较长时间和更多的串行数据包,同时仍在高采样率下进行数字化处理,只需购买配备更深存储的示波器即可。然而,配有千兆级采集存储器的示波器非常昂贵。如果需要采集的信号在重要波形分段(例如低占空比脉冲或串行数据包猝发)之间具有较长的信号空闲时间,那么具有分段存储器采集功能的示波器是更为经济的解决方案。【捕获时间 = 存储深度 / 采样率】通过将示波器的可用采集存储器划分为较小的存储器分段,分段存储采集模式可以有效地延长示波器的总采集时间。示波器可以在高采样率下,有选择性地针对被测波形的重要部分进行数字化处理。由此,示波器能够以极快的重新准备时间捕获很多的连续单次波形,同时不会错过重要的信号信息。
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推翻三座大山,全新UXR毫米波信号分析仪助力超宽带应用!

日期: 2020-04-08
浏览次数: 124

推翻三座大山,全新UXR毫米波信号分析仪助力超宽带应用!

伴随人类科技和文明的发展的一直是从信息到物质文明再到人类本身的沟通和交流史,虽然这三者的沟通和交流史在人类文明史的不同阶段分别呈现不同形态和进度。

这也可以解释英文单词 “Communication”不仅代表了交通也有通信的含义,而交通本身不仅包括物质也包括人。近几年来,虽然全球化的步伐受很多政治因素干扰有放缓趋势,然而从人类文明的长期进程来看全球化依然是不可逆的。

因此人类的通讯技术也正在迈向更高带宽(传递更多信息需要更大容量),并向更高频点(低频空间已经被占据)空间迈进。



当前为应对空前疫情,我国正在推动新型基础设施建设(简称:新基建),指以5G、人工智能、工业互联网、物联网为代表的新型基础设施,本质上是信息数字化的基础设施。


万物互联与信息传输速率在数量级上的倍增依赖于日益增大的信号传输带宽,而高达几百MHz甚至GHz量级的信号带宽往往只能发生在更高的频段。因此,高频大带宽的射频系统开发与验证成为新一代通信应用实现的先决条件。


推翻三座大山,全新UXR毫米波信号分析仪助力超宽带应用!

图1 下一代超宽带热点通信标准






5G和宽带卫星系统就是新一代通信应用的两个代表,前者解决了热点区域的高速传输,后者致力于全球无盲点覆盖。两者的结合能够实现天地互联,同时两者的系统开发与验证过程中也面临着同样的难题:如何方便而准确地在微波甚至毫米波频段进行超宽带信号解析?


传统上微波频段,甚至射频段信号分析都是频谱分析仪的主场。频谱分析仪的带宽能做到多宽,那么你能看到的信号带宽就是多宽。


_

过去几年时间, 频谱分析仪也是在努力地追赶时代的步伐: 从25MHz覆盖LTE, 到160MHz覆盖802.11ac, 直到510MHz/1GHz覆盖5G的单载波或者两载波分析。

_

但是奈何时代的步伐还是太快:低轨宽带卫星星座在全球风起云涌,V频段高达4GHz带宽的可用频谱为卫星系统工程师提供了充分的想象空间:卫星通信终于也可以像5G那样每载波用上400M带宽了,挤一挤咱还能实现8个载波排排坐,那谁再也不用担心我的速率跑不过地面了。



理想很丰满,现实很骨感。这么大的载波数量,又是OFDM调制的信号格式,功放出来的信号质量能好吗?EVM能到多少?峰均比能到多少?能做DPD吗?

这些指标直接决定了功放的输出功率能到多少,也就决定了系统的整体性能。工程师习惯性地想到频谱仪,但是频谱仪这次是真的有点吃力了。EVM解调好歹可以对带载波逐个分析不受影响,但是峰均比可得4GHz全带宽采下来计算才行啊。如果要做DPD,按照最少3倍带宽的要求,得超过10GHz带宽才够格……



是时候请出硬核示波器帮你解决这个超宽带的烦恼了。

示波器在射频分析领域一直是替补队员的角色。偶尔上场也是给频谱仪打打下手,比如利用频谱仪先下变频,然后宽带中频信号再送给示波器分析:


推翻三座大山,全新UXR毫米波信号分析仪助力超宽带应用!

图2 典型频谱仪配合示波器宽带信号测量系统



为何示波器不能充当射频分析的首发队员而非得藏在频谱仪后面?



因为过去示波器在射频分析领域有三宗原罪:

示波器性能不够:

射频工程师开口几个指标:底噪,相噪和动态范围。这几个指标个个都戳中示波器的痛点。

示波器速度太慢:

示波器普遍采用直接采样,所以采样率跟信号频率直接相关;频谱仪采用下变频再采样的工作方式,因此采样率只和带宽有关,和频率无关。因此分析频率越高,示波器的速度劣势表现得更为明显。

示波器太贵:

即便有些时候迫于带宽的刚性需求而考虑示波器方案的时候,高频示波器动不动大几十万美金的价格也让人望而却步。我是想干这个事,但是我没准备这么多钱啊……




现在,横空出世的UXR示波器系列产品,终于推翻了上面三座大山,可以在毫米波宽带信号分析领域登堂入室:



射频指标不够?DC-110GHz频率够不够高?

目前业界频谱仪最高频率也不过110GHz;



底噪够不够低?

75GHz处底噪-158dbm/Hz的水平比目前业界最好的频谱仪还要好上20dB;



相噪行不行?

对5G和宽带卫星OFDM信号影响最大的100kHz处相噪可以到-137dBc/Hz(1GHz),与UXA这个量级的频谱仪相当。



宽带?

带宽咱就不说了,5GHz带宽是低配,10GHz带宽是高配,110GHz是上限。


剩下的指标就不一一列举了,有表为证:

推翻三座大山,全新UXR毫米波信号分析仪助力超宽带应用!

表1 UXR示波器与业界顶级频谱仪射频指标性能对比


推翻三座大山,全新UXR毫米波信号分析仪助力超宽带应用!

总之一句话:测宽带信号的EVM,我不比别人差……信号越宽我越任性……




说到宽带EVM测试,除了相噪底噪这些射频指标很关键,分析仪的宽带幅度相位响应影响也很明显。



如同其他器件一样,宽带分析仪的幅度平坦度和相位线性度都不太好控制。以传统频谱仪为例:

在50GHz以上频段,5GHz分析带宽下的带内幅度平坦度在+/- 2.5 dB,相位波动达到+/- 15度;

而同样频率下,UXR毫米波信号分析仪能够在10GHz分析带宽下达到+/- 1 dB;相位波动仅仅在+/- 3度。

如此高保真的带内特性将给宽带信号解调,尤其是没有自带幅度相位均衡的非OFDM信号(如DVB-S2)带来优异的残余EVM性能。



推翻三座大山,全新UXR毫米波信号分析仪助力超宽带应用!

图3 UXR示波器5G NR信号解调分析和EVM测量结果



针对传统示波器由于高采样率导致速度较慢的问题



UXR平台加载了2.16GHz带宽的DDC模块,因此可以在2.16GHz分析带宽内实现实时的数字下变频。因此往后端分析软件中传送的数据速率只有3.2GSa/s,跟传统频谱分析仪接近,分析速度较传统示波器大幅提升。



推翻三座大山,全新UXR毫米波信号分析仪助力超宽带应用!

图4  UXR示波器采用硬件DDC加速,性能提高50倍



说到最后总是不能避免谈大家关心的价格问题



一般来说50GHz这个量级的频谱分析仪,如果带上宽带分析选件,一般在20-25万美金这个量级。这也是大多数用户对这个功能分析仪的预算预期。但是传统上50GHz以上频率的示波器无论如何也得60万美金以上,远超用户的预期。当然,示波器也觉得自己很委屈,我有四个通道啊,我的带宽可是几十个GHz啊……




全新的UXR毫米波信号分析仪



全新的UXR毫米波信号分析仪以灵活的专用配置精准匹配了用户的毫米波宽带分析需求,同时将价钱控制在了和传统频谱分析仪相似的区间。对于不需要多通道分析的用户,单通道的UXR毫米波信号分析仪起价22万美元左右,配置110GHz频率,5GHz分析带宽的价格范围在25-30万美元左右;配置110GHz频率,10GHz分析带宽的价格范围在30-35万美元左右。如此配置和价格完全有能力飞入寻常百姓家。



推翻三座大山,全新UXR毫米波信号分析仪助力超宽带应用!

图5  全新UXR0051AP毫米波信号分析仪



UXR0051AP详细特点和指标如下:

  • 专门设计的5GHz带宽,提供DC-5GHz信号直接输入分析和显示,采用1mm输入接口。

  • 标配1通道,N2166A选件支持升级为2通道,独立配置成相位相干通道,轻松实现 MIMO(多路输入多路输出)测量支持。

  • 256GSa/s实时采样率或 3,200M Sa/s 复合采样率,可提供极宽的 110 GHz 频率范围和 2.16 GHz DDC 分析带宽。ADC位数10bits.

  • 标配200M存储深度,可扩展到1G/2G.

  • 灵活的毫米波扩展和 DDC 带宽许可选件,包括:


推翻三座大山,全新UXR毫米波信号分析仪助力超宽带应用!


605/610选件将提供滑动频率窗支持更高载频信号测量。610选件提供了业界最高的10GHz带宽的分析能力!

601/602选件针对I/Q数据直接采用硬件FPGA实现DDC运算,大幅提高运算速度和性能。



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