人々が無線通信を実現して以来、無線通信技術は急速に発展し、現在ではモバイルネットワーク、WiFi、Bluetooth、RFIDなどの技術が隆盛しており、RFスペクトルはますます混雑しています。場合によっては、異なる種類の RF 信号が相互に干渉することがあります。高速でランダムに変化する信号に直面すると、従来の走査型スペクトラム アナライザは、リアルタイム スペクトラムを観察する必要があるシナリオでのリアルタイム要件を満たすことができなくなります。
周波数ホッピングやスペクトラム拡散など、広く使用されている無線技術の試験装置に対するより高い要件を目的として、この記事では、信号処理におけるリアルタイム スペクトラム アナライザと従来の走査型スペクトラム アナライザの違いを簡単に紹介します。
1. 従来の走査型スペクトラムアナライザ
従来のスキャニング スペクトラム アナライザ (スーパーヘテロダイン スペクトラム アナライザ) は、設定された開始周波数 (画面の左端) に従って、停止周波数 (画面の右端) までスキャンします。スキャン時間は、スパン設定、RBW 設定などに関連します。スパンが大きいほど、RBW は小さくなり、1 回のスキャンにかかる時間が長くなります。複雑な環境条件下では、急速に変化する信号の周波数領域情報を適切に取得することは困難です。
Bluetooth 信号などの過渡信号を分析するには、スイープ スペクトラム アナライザを使用します。図 1 から、スパンをスキャンして得られる結果は基本的に 1 つの信号のみですが、測定結果は理想的ではないことがわかります。スペクトラム アナライザは、図の赤い点の周波数ポイントで信号をスキャンしていますが、このときに Bluetooth 信号が他の周波数ポイントに現れた場合、スキャン スペクトラム アナライザは信号をスキャンできません。完全な Bluetooth 信号をキャプチャするには、Max Hold 機能を使用して、現れた信号を記録してみます (以下の図 2 を参照)。ただし、Max Hold 機能を一定期間使用すると、信号の詳細の一部が記録されなくなります。徐々にカバーされ、最終的には完全な過渡信号さえ不明瞭になります。
図 1 さまざまな期間でスキャン スペクトラム アナライザによってスキャンされた Bluetooth 信号
図 2 Max Hold 機能を使用した信号の記録
テスト対象の信号がスキャンされた周波数ポイントに偶然同時に出現しない限り、テスト対象の信号はスキャンできず、欠落の可能性が非常に高いことがわかります。スキャン型スペクトラムアナライザでは、急激に変化する過渡信号や異常信号を捉えることは困難ですが、この期間のスキャン信号をマックスホールド機能で記録しても、一部の信号詳細はカバーされます。リアルタイム スペクトラム アナライザの掃引結果 (以下の図 3) と比較すると、過渡信号の捕捉における掃引スペクトラム アナライザのパフォーマンスは満足のいくものではありません。
従来のスイープ スペクトラム アナライザは、スイープ FFT モードを使用して信号を処理することもできます。ただし、信号の一部を収集して処理し、その信号を処理した後に次の信号を収集する必要があるため、このモードでは不感帯が発生し、過渡信号を完全に収集することは困難です。したがって、従来のアナライザでは過渡信号の周波数領域情報をうまく取得することが困難でした。
2. リアルタイムスペクトラムアナライザー
従来のスキャニング スペクトラム アナライザと比較して、リアルタイム スペクトラム アナライザの FFT 出力処理方法は異なります。従来のスペクトラム アナライザで採用されている FFT は、信号取得、信号処理、表示です。スペクトラム アナライザがデータを処理しているとき、この期間中は信号を収集できないため、信号欠落の可能性が非常に高くなります。
リアルタイムスペクトラムアナライザのFFTはシームレス処理を採用しており、データ収集中にバックグラウンドで多数のFFT演算が実行され、データ処理速度はデータ収集速度よりもはるかに速く、スパン信号全体が一度に素早く処理されます。処理速度が収集速度よりも速い場合、スペクトラム アナライザは常に信号を収集しながら、収集した信号も処理できることが保証され、信号の欠落の問題は発生しません。
なお、リアルタイムスペクトラムアナライザは、すべての設定においてシームレスな処理を実現できるわけではなく、Span と RBW の両方を比較的大きく設定すると、データ収集時間がデータ処理時間よりも短くなる場合があります。スペクトラム アナライザはシームレス処理モードでは動作できません。
この状況を回避するために、リアルタイム スペクトラム アナライザはオーバーラップ処理を使用して、複数の FFT 分析を通じて過渡信号を可能な限り復元します。リアルタイム スペクトラム アナライザには、より重要なパラメータ POI、つまり確率インターセプトの。一般に、100% POI の最小持続時間は、スペクトラム アナライザの信号の安定した捕捉および測定機能を特徴付けるために使用されます。信号の継続時間が最小継続時間より長い場合、スペクトラム アナライザは信号の 100% をキャプチャできます。逆に、信号継続時間が POI 条件を満たさない場合、スペクトラム アナライザは測定結果の精度を保証できません。
従来のスキャニング スペクトラム アナライザと比較して、リアルタイム スペクトラム アナライザは過渡信号測定において大きな利点があります。下の図 3 では、リアルタイム スペクトラム アナライザを使用して Bluetooth 信号を測定しています。 Wi-Fi信号干渉
図 3 リアルタイム スペクトラム アナライザーによる Bluetooth 信号の測定
従来のスペクトラム アナライザと比較して、リアルタイム スペクトラム アナライザは過渡信号を捕捉する点で大きな利点があり、ユーザーが散発的またはランダムな信号をより適切に分析するのに役立ちます。
リアルタイムスペクトラムアナライザも選択可能、充実の機能を備えたTFNのFMTシリーズは、バカな操作性でコミュニケーターに最適です。