分别简述波形图,眼图,星座图的作用,即它们分别从什么角度描述了信号的什么特征,第1张

数字通信领域中,经常将数字信号在复平面上表示,以直观的表示信号以及信号之间的关系。这种图示就是星座图。数字信号之所以能够用复平面上的点表示,是因为数字信号本身有着复数的表达形式。虽然信号一般都需要调制到较高频率的载波上传输,但是最终的检测依然是在基带上进行。因此已经调制的带通数字信号s(t)可以用其等效低通形式表示。一般来说,等效低通信号是复数,即

带通信号s(t)可以通过将乘上载波再取实部得到:

因此的实部x(t)可以被看作是对余弦信号的幅度调制,的虚部 y(t) 可以被看作是对正弦信号的幅度调制。 与 正交,因此x(t)和y(t)是s(t)上相互正交的分量。通常又将前者称作同相分量(In-phase component),后者称为正交分量(Quadrature component)。

PS:

载波是指被调制以传输信号的波形,一般为正弦波。一般要求正弦载波的频率远远高于调制信号的带宽,否则会发生混叠,使传输信号失真。

引用“ 星座图,要先从I,Q调制说起,而I,Q调制还得从QAM调制说起。QAM是正交幅度调制,就是说一个信号源出来的一个信号,分成两路,分别与正交的两个信号相乘,实现起来可以是,其中一路信号和一函数相乘,另一路信号和次函数的正交(相位移90度)相乘。之后相加,输出。而已上与函数或者函数相移90度之后的信道分别称为I调制和Q调制。

星座图,就是说一个坐标,如高中的单位圆,横坐标是I,纵坐标是Q,相应于投影到I轴的,叫同相分量,同理投影到Q轴的叫正交分量。由于信号幅度有差别,那么就有可能落在单位圆之内。具体地说,64QAM,符号有64个,等于2的6次方,因此每个符号需要6个二进制来代表才够用。这64个符号就落在单位圆内,根据幅度和相位的不同落的地方也不同。从其中一个点跳到另一个点,就意味着相位调制和幅度调制同时完成了。”

眼图:示波器屏幕上所显示的数字通信符号,由许多波形部分重叠形成,其形状类似“眼”的图形。“眼”大表示系统传输特性好;“眼”小表示系统中存在符号间干扰。“在实际数字互连系统中,完全消除码间串扰是十分困难的,而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律,还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣,在实验室中,通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响,这就是眼图分析法。

在无码间串扰和噪声的理想情况下,波形无失真,每个码元将重叠在一起,最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”,“眼”开启得最大。当有码间串扰时,波形失真,码元不完全重合,眼图的迹线就会不清晰,引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响,则使眼图的线条变得模糊,“眼”开启得小了,因此, “眼”张开的大小表示了失真的程度,反映了码间串扰的强弱。由此可知,眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响,可评价一个基带传输系统性能的优劣。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整,以减小码间串扰和改善系统的传输性能。 通常眼图可以用下图所示的图形来描述,由此图可以看出:

(1)眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。显然,最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。

(2)眼图斜边的斜率,表示系统对定时抖动(或误差)的灵敏度,斜率越大,系统对定时抖动越敏感。

(3)眼图左(右)角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围,称为零点失真量,在许多接收设备中,定时信息是由信号零点位置来提取的,对于这种设备零点失真量很重要。

(4)在抽样时刻,阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。

(5)在抽样时刻上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限,噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决。

(6)横轴对应判决门限电平。 ”

二、眼图的一些基本概念

— “什么是眼图?”

“眼图就是象眼睛一样形状的图形。

图五眼图定义”

眼图是用余辉方式累积叠加显示采集到的串行信号的比特位的结果,叠加后的图形形状看起来和眼睛很像,故名眼图。眼图上通常显示的是125UI的时间窗口。眼睛的形状各种各样,眼图的形状也各种各样。通过眼图的形状特点可以快速地判断信号的质量。

图六的眼图有“双眼皮”,可判断出信号可能有串扰或预(去)加重。

图六 “双眼皮”眼图

图七的眼图“眼睛里布满血丝”,这表明信号质量太差,可能是测试方法有错误,也可能是PCB布线有明显错误。

图七 “眼睛布满血丝”的眼图

图八的眼图非常漂亮,这可能是用采样示波器测量的眼图。

图八 最漂亮的“眼睛”

由于眼图是用一张图形就完整地表征了串行信号的比特位信息,所以成为了衡量信号质量的最重要工具,眼图测量有时侯就叫“信号质量测试(Signal Quality Test,SQ Test)”。此外,眼图测量的结果是合格还是不合格,其判断依据通常是相对于“模板(Mask)”而言的。模板规定了串行信号“1”电平的容限,“0”电平的容限,上升时间、下降时间的容限。所以眼图测量有时侯又被称为“模板测试(Mask Test)”。 模板的形状也各种各样,通常的NRZ信号的模板如图五和图八蓝色部分所示。

在串行数据传输的不同节点,眼图的模板是不一样的,所以在选择模板时要注意具体的子模板类型。如果用发送端的模板来作为接收端眼图模板,可能会一直碰模板。但象以太网信号、E1/T1的信号,不是NRZ码形,其模板比较特别。当有比特位碰到模板时,我们就认为信号质量不好,需要调试电路。有的产品要求100%不能碰模板,有的产品是允许碰模板的次数在一定的概率以内。(有趣的是,眼图85%通过模板的产品,功能测试往往是没有问题的,譬如我在用的电脑网口总是测试不能通过,但我上网一直没有问题。这让很多公司觉得不用买示波器做信号完整性测试以一样可以做出好产品来,至于山寨版的,更不会去买示波器测眼图了。)示波器中有测量参数可自动统计出碰到模板的次数。此外,根据“侵犯”模板的位置就能知道信号的哪方面有问题从而指导调试。如图九表明信号的问题主要是下降沿太缓,图十表明1电平和0电平有“塌陷”,可能是ISI问题导致的。

图九 下降沿碰到模板的眼图

图十 “1”电平和“0”电平有“塌陷”的模板

和眼图相关的眼图参数有很多,如眼高、眼宽、眼幅度、眼交叉比、“1”电平,“0”电平,消光比,Q因子,平均功率等。图十二表示幅度相关的测量参数的定义。

图十一 眼图参数定义

“1”电平和”0”电平表示选取眼图中间的20%UI部分向垂直轴投影做直方图,直方图的中心值分别为“1”电平和“0”电平。眼幅度表示“1”电平减去“0”电平。上下直方图的3sigm之差表示眼高。图十二、十三、十四,十五表示了其它一些眼图参数的定义,一目了然,在此不再一一描述。

图十二 眼图参数定义

图十三 眼图参数定义

图十四 眼图参数定义

图十五 眼图参数定义

三、眼图测量方法(传统眼图测量方法)

之前谈到,眼图测量方法有两种:传统眼图测量方法用中文来理解是八个字:“同步触发+叠加显示”,现代眼图测量方法用中文来理解也是八个字:“同步切割+叠加显示”。两种方法的差别就四个字:传统的是用触发的方法,现代的是用切割的方法。“同步”是准确测量眼图的关键,传统方法和现代方法同步的方法是不一样的。“叠加显示” 就是用模拟余辉的方法不断累积显示。

传统的眼图方法就是同步触发一次,然后叠加一次。每触发一次,眼图上增加了一个UI,每个UI的数据是相对于触发点排列的,因此是每触发一次眼图上只增加了一个比特位。图一形象表示了这种方法形成眼图的过程。

图一 传统眼图测量方法的原理

传统方法的第一个缺点就是效率太低。对于现在的高速信号如PCI-Express Gen2,PCI-SIG要求测量1百万个UI的眼图,用传统方法就需要触发1百万次,这可能需要几个小时才能测量完。第二个缺点是,由于每次触发只能叠加一个UI,形成1百万个UI的眼图就需要触发1百万次,这样不断触发的过程中必然将示波器本身的触发抖动也引入到了眼图上。对于25GBbps以上的高速信号,这种触发抖动是不可忽略的。

如何同步触发,也就是说如何使每个UI的数据相对于触发点排列?也有两种方法,一种方法是在被测电路板上找到和串行数据同步的时钟,将此时钟引到示波器作为触发源,时钟的边沿作为触发的条件。另外一种方法是将被测的串行信号同时输入到示波器的输入通道和硬件时钟恢复电路(CDR)通道,硬件CDR恢复出串行数据里内嵌的时钟作为触发源。 这种同步方法引入了CDR抖动,这是传统方法的第三个缺点。 此外,硬件CDR只能侦测连续串行信号才能工作正常,如果被测信号不是连续的,譬如两段连续比特位之间有一段低电平,硬件CDR就不能恢复出正确的时钟。另外,传统方法的工作原理决定了它不能对间歇性的串行信号做眼图,不能对保存的波形做眼图,不能对运算后的波形做眼图,这限制了应用范围。 这是传统方法的第四个缺点。

数字通信领域中,经常将数字信号在复平面上表示,以直观的表示信号以及信号之间的关系。这种图示就是星座图。数字信号之所以能够用复平面上的点表示,是因为数字信号本身有着复数的表达形式。虽然信号一般都需要调制到较高频率的载波上传输,但是最终的检测依然是在基带上进行。因此已经调制的带通数字信号s(t)可以用其等效低通形式表示。一般来说,等效低通信号是复数,即带通信号s(t)可以通过将乘上载波再取实部得到:因此的实部x(t)可以被看作是对余弦信号的幅度调制,的虚部 y(t) 可以被看作是对正弦信号的幅度调制。 与 正交,因此x(t)和y(t)是s(t)上相互正交的分量。通常又将前者称作同相分量(In-phase component),后者称为正交分量(Quadrature component)。PS:载波是指被调制以传输信号的波形,一般为正弦波。一般要求正弦载波的频率远远高于调制信号的带宽,否则会发生混叠,使传输信号失真。引用“ 星座图,要先从I,Q调制说起,而I,Q调制还得从QAM调制说起。QAM是正交幅度调制,就是说一个信号源出来的一个信号,分成两路,分别与正交的两个信号相乘,实现起来可以是,其中一路信号和一函数相乘,另一路信号和次函数的正交(相位移90度)相乘。之后相加,输出。而已上与函数或者函数相移90度之后的信道分别称为I调制和Q调制。 星座图,就是说一个坐标,如高中的单位圆,横坐标是I,纵坐标是Q,相应于投影到I轴的,叫同相分量,同理投影到Q轴的叫正交分量。由于信号幅度有差别,那么就有可能落在单位圆之内。具体地说,64QAM,符号有64个,等于2的6次方,因此每个符号需要6个二进制来代表才够用。这64个符号就落在单位圆内,根据幅度和相位的不同落的地方也不同。从其中一个点跳到另一个点,就意味着相位调制和幅度调制同时完成了。” 眼图:示波器屏幕上所显示的数字通信符号,由许多波形部分重叠形成,其形状类似“眼”的图形。“眼”大表示系统传输特性好;“眼”小表示系统中存在符号间干扰。“在实际数字互连系统中,完全消除码间串扰是十分困难的,而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律,还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣,在实验室中,通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响,这就是眼图分析法。在无码间串扰和噪声的理想情况下,波形无失真,每个码元将重叠在一起,最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”,“眼”开启得最大。当有码间串扰时,波形失真,码元不完全重合,眼图的迹线就会不清晰,引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响,则使眼图的线条变得模糊,“眼”开启得小了,因此, “眼”张开的大小表示了失真的程度,反映了码间串扰的强弱。由此可知,眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响,可评价一个基带传输系统性能的优劣。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整,以减小码间串扰和改善系统的传输性能。

首先,有个问题你没懂哈。不是matlab的问题。

眼图是时域波形图的重叠,而星座图是解调之后的符号,两种信号是不同的信号。而你这信号,没有说清楚是什么信号。

那么上边的问题搞清楚之后呢~那就很简单了~

眼图就是以符号周期的整数倍将信号截断,然后画到一起就行了。而星座图就更简单了,只需要一句scatterplot就行了~

80211a

  IEEE 无线网络标准,指定最大 54Mbps 的数据传输速率和 5GHz 的工作频段。

  80211a标准是已在办公室、家庭、宾馆、机场等众多场合得到广泛应用的80211b无线联网标准的后续标准。它工作在5GHzU-NII频带,物理层速率可达54Mb/s,传输层可达25Mbps。可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口,以及TDD/TDMA的空中接口;支持语音、数据、图像业务;一个扇区可接入多个用户,每个用户可带多个用户终端。

  80211的第二个分支被指定为80211a。承受着风险将80211带入了不同的频带——52GHzU-NII频带,并被指定高达54Mbps的数据速率。与单个载波系统80211b不同,80211a运用了提高频率信道利用率的正交频率划分多路复用(OFDM)的多载波调制技术。由于80211a运用52GHz射频频谱,因此它与80211b或最初的80211WLAN标准均不能进行互操作。

IEEE 80211b

  IEEE 80211b无线局域网的带宽最高可达11Mbps,比两年前刚批准的IEEE 80211标准快5倍,扩大了无线局域网的应用领域。另外,也可根据实际情况采用55Mbps、2 Mbps和1 Mbps带宽,实际的工作速度在5Mb/s左右,与普通的10Base-T规格有线局域网几乎是处于同一水平。作为公司内部的设施,可以基本满足使用要求。IEEE 80211b使用的是开放的24GB频段,不需要申请就可使用。既可作为对有线网络的补充,也可独立组网,从而使网络用户摆脱网线的束缚,实现真正意义上的移动应用。

  IEEE 80211b无线局域网与我们熟悉的IEEE 8023以太网的原理很类似,都是采用载波侦听的方式来控制网络中信息的传送。不同之处是以太网采用的是CSMA/CD(载波侦听/冲突检测)技术,网络上所有工作站都侦听网络中有无信息发送,当发现网络空闲时即发出自己的信息,如同抢答一样,只能有一台工作站抢到发言权,而其余工作站需要继续等待。如果一旦有两台以上的工作站同时发出信息,则网络中会发生冲突,冲突后这些冲突信息都会丢失,各工作站则将继续抢夺发言权。而80211b无线局域网则引进了CSMA/CA(载波监听多路访问/冲突避免)技术和RTS/CTS(请求发送/清除发送)技术,从而避免了网络中冲突的发生,可以大幅度提高网络效率。这里的CSMA/CA技术与正常情况下的CSMA/CD技术原理有所不同,原理是:站点在发送报文后等待来至接入点AP(基本模式)或来至另外站点(对等模式)的确认帧(ACK)。如果在一定的时间内没有受到确认帧,则假定发生了冲突并从发该数据。如果站点注意到信道上有活动,就不发送数据。RTS/CTS的工作方式与调制解调器类似,在发送数据之前,站点将一个请求发送帧发送到目的站点,如果信道上没有活动,那么目的站点将一个清除发送帧发送回源站点。这个过程成为“预热”其他站点,从而防止不必要的冲突。RTS/CTS只用于特别大的报文和重发数据时可能出现严重带宽问题的场合。

 功能 & 优点

  速度:24ghz直接序列扩频无线电提供最大为11mbps的数据传输速率,无须直线传播

  动态速率转换:当射频情况变差时,降低数据传输速率为55mbps、2mbps和1mbps

  使用范围:80211b支持以百米为单位的范围(在室外为300米;在办公环境中最长为100米)

  可靠性:与以太网类似的连接协议和数据包确认提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用

  互用性:与以前的标准不同的是,80211b只允许一种标准的信号发送技术。weca将认证产品的互用性

  电源管理:80211b网络接口卡可转到休眠模式,访问点将信息缓冲到客户,延长了笔记本电脑的电池寿命 漫游支持:当用户在楼房或公司部门之间移动时,允许在访问点之间进行无缝连接

  加载平衡:80211b nic更改与之连接的访问点,以提高性能(例如,当前的访问点流量较拥挤,或发出低质量的信号时)

  可伸缩性:最多三个访问点可以同时定位于有效使用范围中,以支持上百个用户同时语音和数据支持

  安全性:内置式鉴定和加密

基本运作模式:

 80211b运作模式基本分为两种:点对点模式(ad-hoc mode)和基本模式(infrastructure mode),如图1所示。点对点模式是指站点(如:无线网卡)和站点之间的通信方式。只要PC插上无线网卡即可与另一具有无线网卡的PC连接,对于小型的无线网络来说,是一种方便的连接方式,最多可连接256台PC。而基本模式是指无线网络规模扩充或无线和有线网络并存时的通信方式,这是80211b最常用的方式。此时,插上无线网卡的PC需要由接入点(AP)与另一台PC连接。接入点负责频段管理及漫游等指挥工作,一个接入点最多可连接1024台PC(无线网卡)。当无线网络节点扩增时,网络存取速度会随着范围扩大和节点的增加而变慢,此时添加接入点可以有效控制和管理频宽与频段。无线网络需要与有线网络互连,或无线网络节点需要连接和存取有线网的资源和服务器时,接入点可以作为无线网和有线网之间的桥梁。

应用

  功能 优点

  不易接线的区域 在不易接线或接线费用较高的区域(如有历史意义的建筑物,有石棉的建筑物,以及  教室)中提供网络服务灵活的工作组 为经常进行网络配置更改的工作区降低了总拥有成本网络化的会议室 用户可在从一个会议室移动到另一个会议室时进行网络连接,以获得最新的信息,并且可

  在决策时相互交流

  特殊网络 现场顾问和小工作组的快速安装和兼容软件可提高工作效率

  子公司网络 为远程或销售办公室提供易于安装、使用和维护的网络

  部门范围的网络移动 漫游功能使企业可以建立易于使用的无线网络,可覆盖所有部门

  一般地说,80211b允许使用任何现有在有线网络上运行的应用程序或网络服务。

  多接入点解决方案

  当网络规模较大,超过了单个接入点的覆盖半径时,可以采用多个接入点分别与有线网络相连,从而形成以有线网络为主干的多接入点的无线网络,所有无线终端可以通过就近的接入点接入网络,访问整个网络的资源,从而突破无线网覆盖半径的限制。

  无线中继解决方案

  无线接入器还有另外一种用途,即充当有线网络的延伸。比如在工厂车间中,车间具有一个网络接口连接有线网,而车间中许多信息点由于距离很远使得网络布线成本很高,还有一些信息点由于周边环境比较恶劣,无法进行布线。由于这些信息点的分布范围超出了单个接入点的覆盖半径,我们可以采用两个接入点实现无线中继,以扩大无线网络的覆盖范围。

  无线冗余解决方案

  对于网络可靠性要求较高的应用环境,比如金融、证券等,接入点一旦失效,整个无线网络会瘫痪,将带来很大损失。因此,可以将两个接入点放置在同一位置,从而实现无线冗余备份的方案。

  多蜂窝漫游工作方式

  在一个大楼中或者在很大的平面里面部署无线网络时,可以布置多个接入点构成一套微蜂窝系统,这与移动电话的微蜂窝系统十分相似。微蜂窝系统允许一个用户在不同的接入点覆盖区域内任意漫游,随着位置的变换,信号会由一个接入点自动切换到另外一个接入点。整个漫游过程对用户是透明的,虽然提供连接服务的接入点发生了切换,但对用户的服务却不会被中断。

80211g

  IEEE80211工作组近年来开始定义新的物理层标准IEEE80211g。与以前的IEEE80211协议标准相比,IEEE80211g草案有以下两个特点:在2.4GHz频段使用正交频分复用(OFDM)调制技术,使数据传输速率提高到20Mbit/s以上;能够与IEEE80211b的Wi-Fi系统互联互通,可共存于同一AP的网络里,从而保障了后向兼容性。这样原有的WLAN系统可以平滑地向高速WLAN过渡,延长了IEEE802.11b产品的使用寿命,降低了用户的投资。2003年7月IEEE80211工作组批准了IEEE80211g草案,该标准成为人们关注的新焦点。

  IEEE80211WLAN实现的关键技术

  随着WLAN技术的应用日渐广泛,用户对数据传输速率的要求越来越高。但是在室内这个较为复杂的电磁环境中,多经效应、频率选择性衰落和其它干扰源的存在使得无线信道中高速数据传输的实现比有线信道困难,因此WLAN需要采用合适的调制技术。

  IEEE802.11WLAN是一种能支持较高数据传输速率(1~54Mbit/s),采用微蜂窝、微微蜂窝结构,自主管理的计算机局域网络。其关键技术大致有3种,直序列扩频调制技术(DSSS:Direct Sequence Spread Spectrum)及补码键控(CCK:Complementary Code Keying)技术、包二进制卷积(PBCC:Packet Binary Convolutional Code)和正交频分复用技术OFDM:Orthogonal Frequency Division Mustiplexing。每种技术皆有其特点,目前扩频调制技术正成为主流,而OFDM技术由于其优越的传输性能成为人们关注的新焦点。

  1.DSSS调制技术

  基于DSSS的调制技术有3种。最初IEEE802.11标准制定在1Mbit/s数据速率下采用差分二相相移键控(DBPSK:DifferentialBinary Phase Shift Keying)。如果要提供2 Mbit/s的数据速率,可采用差分正交相移键控(DQPSK: Differential Quadrature Phase Shift Keying),这种方法每次处理两个比特码元,成为双比特。第三种是基于CCK的QPSK,是IEEE80211b标准采用的基本数据调制方式。它采用了补码序列与直序列扩频技术,是一种单载波调制技术,通过相移键控(PSK)方式传输数据,传输速率分为1,2,5.5和11 Mbit/s。CCK通过与接收端的Pake接收机配合使用,能够在高效率传输数据的同时有效克服多径效应。IEEE80211b通过使用CCK调制技术来提高数据传输速率,最高可达11 Mbit/s。但是当传输速率超过11 Mbit/s,CCK为了对抗多径干扰,需要更复杂的均衡及调制,实现起来非常困难。因此,IEEE80211工作组为了推动WLAN的发展,又引入了新的调制技术。

  2.PBCC调制技术

  PBCC调制技术是由德州仪器(TI)公司提出的,已作为IEEE80211g的可选项被采纳。PBCC也是单载波调制,但与CCK不同,它采用了更多复杂的信号星座图。PBCC采用8PSK,而CCK使用BPSK/QPSK;另外PBCC使用了卷积码,而CCK使用区块码。因此,它们的解调过程是十分不同的。PBCC可以完成更高速率的数据传输,其传输速率为11,22,33Mbit/s。

  3.OFDM技术

  OFDM技术其实是多载波调制(MCM:Multi-CarrierModulation)的一种。其主要思想是:将信道分成许多正交子信道,在每个子信道上进行窄带调制和传输,这样减少了子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上的频率选择性衰落是平坦的,大大消除了符号间干扰。

  由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交,于是它们的频谱是相互重叠的,这样不但减少了子载波间的相互干扰,同时还提高了频谱利用率。在各个子信道中的这种正交调制和解调可以采用反向快速傅里叶变换(IFFT)和快速傅里叶变换(FFT)方法来实现,随着大规模集成电路技术与DSP技术的发展,IFFT和FFT都是非常容易实现的。FFT的引入,大大降低了OFDM实现的复杂性,提升了系统的性能。

  无线数据业务一般都存在非对称性,即下行链路中传输的数据量要远远大于上行链路中的数据传输量。因此无论从用户高速数据传输业务的需求,还是从无线通信自身来考虑,都希望物理层支持非对称高速数据传输,而OFDM很容易通过使用不同数量的子信道来实现上行和下行链路中不同的传输速率。

  由于无线信道存在频率选择性,所有的子信道不会同时处于比较深的衰落情况中,因此可以通过动态比特分配以及动态子信道分配的方法,充分利用信噪比高的子信道,从而提升系统性能。由于窄带干扰只能影响一小部分子载波,因此OFDM系统在某种程度上能抵抗这种干扰。

  OFDM技术有非常广阔的发展前景,已成为第四代移动通信的核心技术。IEEE802.11a/g标准为了支持高速数据传输都采用了OFDM调制技术。目前,OFDM结合时空编码、分集、干扰〔包括码间干扰(ISI)和信道间干扰(ICI)〕抑制以及智能天线技术,最大程度提高了物理层的可靠性。如再结合自适应调制、自适应编码以及动态子载波分配、动态比特分配算法等技术,可以使其性能得到进一步优化。

  4.IEEE80211g协议帧结构及其技术细节

  从网络逻辑结构上来看,IEEE802.11只定义了物理层及MAC子层。MAC层提供对共享无线介质的竞争使用和无竞争使用,具有无线介质访问、网络连接、数据验证和保密等功能。

  物理层为数据链路层提供物理连接,实现比特流的透明传输,所传数据单位为比特。物理层定义了通信设备与接口硬件的机械、电气功能和过程的特性,用以建立、维持和释放物理连接。 物理层由三部分组成:物理层管理层、物理层会聚协议(PLCP)和物理介质依赖子层(PMD)。

  IEEE80211g的物理帧结构分为前导信号(Preamble)、信头Header和负载Payload。Preamble主要用于确定移动台和接入点之间何时发送和接收数据,传输进行时告知其它移动台以免冲突,同时传送同步信号及帧间隔。Preamble完成,接收方才开始接收数据。Header在Preamble之后 用来传输一些重要的数据比如负载长度、传输速率、服务等信息。由于数据率及要传送字节的数量不同,Payload的包长变化很大,可以十分短也可以十分长。

  在一帧信号的传输过程中,Preamble和Header所占的传输时间越多,Payload用的传输时间就越少,传输的效率越低。

  综合上述3种调制技术的特点,IEEE80211g采用了OFDM等关键技术来保障其优越的性能,分别对Preamble,Header,Payload进行调制,这种帧结构称为OFDM/OFDM方式。

  另外,IEEE80211g草案标准规定了可选项与必选项,为了保障与IEEE80211b兼容也可采用CCK/OFDM和CCK/PBCC的可选调制方式。因此,OFDM调制为必选项保障传输速率达到54Mbit/s;采用CCK调制作为必选保障后向兼容性;CCK/PBCC与CCK/OFDM作为可选项。IEEE80211g的帧结构比较见表1。

  (1)OFDM/OFDM

  Preamble,Header和Payload都使用OFDM进行调制传输,其传输速率可达54Mbit/s。OFDM的一个好特点是它有短的Preamble,CCK调制信号的帧头是72μs,而OFDM调制信号的帧头仅为16μs。帧头是一个信号的重要组成部分,帧头占有时间的减少,提高了信号传送数据的能力。OFDM允许较短的Header给更多的时间用于传输数据,具有较高的传输效率。因此,对于11Mbit/s的传输速率,CCK调制是一个好的选择,但要继续提升速率必须使用OFDM调制技术。它的最高传输速率可达54Mbit/s。IEEE80211g协议中的OFDM OFDM方式也可以和Wi-Fi共存,不过它需使用RTS/CTS协议来解决冲突问题。

  (2)CCK/OFDM

  它是一种混合调制方式,是IEEE80211g的可选项。其Header和Preamble用CCK调制方式传输,OFDM技术传送负载。由于OFDM技术和CCK技术是分离的,因此在Preamble和Payload之间要有CCK和OFDM的转换。

  IEEE80211g用CCK/OFDM技术来保障与IEEE80211b共存。IEEE80211b不能解调OFDM格式的数据,所以难免会发生数据传输冲突,IEEE80211g使用CCK技术传输Header和Preamble就可以使IEEE802.11b兼容,使其可以接收IEEE80211g的Header从而避免冲突。这样保障了与IEEE80211bWi-Fi设备的后向兼容性,但由于Preamble/Header使用CCK调制,增大了开销,传输速率比OFDM OFDM方式的有所下降。

  (3)CCK/PBCC

  CCK/PBCC和CCK/OFDM一样,PBCC也是混合波形,包头使用CCK调制而负载使用PBCC调制方式,这样它可以工作于高速率上并与IEEE80211b兼容。PBCC调制技术最高数据传输速率是33Mbit/s,比OFDM或CCK/OFDM的传送速率低。

  IEEE80211g的性能分析 

  尚未正式成为标准的IEEE80211g草案由于其不同的特点,成为人们关注的焦点。IEEE80211g与IEEE80211b的兼容性,与同频设备的共存能力及OFDM技术自身的问题将成为研究热点。

  1.IEEE80211g的兼容性

  IEEE80211g兼容性指的是IEEE80211g设备能和IEEE80211b设备在同一个AP节点网络里互联互通。IEEE80211g的一个最大特点就是要保障与IEEE80211bWi-Fi系统兼容。IEEE80211g可以接收OFDM和CCK数据,但传统的Wi-Fi系统只能接收CCK信息,这就产生了一个问题,即在两者共存的环境中如何解决由于IEEE80211b不能解调OFDM格式信息帧头所带来的冲突问题。而为了解决上述问题,IEEE80211g采用了RTS/CTS技术。

  最初,IEEE80211引入RTS/CTS机制是为了解决隐蔽站问题,即发送站检测不到另一个站在发送数据,因而在接收站发生碰撞的情况。

  IEEE80211b与IEEE80211g混合工作的情况与隐蔽站问题非常相似,IEEE80211b设备无法接收OFDM格式的IEEE80211g的信息帧头,因此可以采用RTS/CTS机制来解决。

IEEE 80211n 

 IEEE 80211n :使用24GHz频段和5GHz频段,传输速度300Mbps,最高可达600Mbps,可向下兼容80211b、80211g,目前还不是一个正式的标准,

  1月19日讯,Broadcom公司推出新型无线LAN(WLAN)芯片组Intensi-fi系列,这是和IEEE 80211n标准(草案)兼容的首个解决方案 Intensi-fi技术提供了在家庭或办公室优异的性能和功能强大的无线连接,使得下一代Wi-Fi设备能提供完美的多媒体体验,支持新兴的语音,视频和数据应用

  Intensi-fi技术集成了IEEE 80211n标准(草案)所有强制性的元件,一当标准完成即可进行软件升级忠于标准是Broadcom的工作重点,因为它不需要考虑兼容性和使用户烦恼的非标准产品的性能问题Broadcom和业界其它一流厂商紧密配合,当草案80211n产品变成现实时,在分支中演示真实的互连性Broadcom还向Wi-Fi联盟提供技术资源,来加速80211n互连测试程序

  Intensi-fi技术支持在多个发送和接收天线上多个同时发生的数据(或"空间")流,提供的数据速率高达300Mbps,比以前的80211产品(它采用一个发送器和一个接收器,支持单一数据流),其覆盖范围更广它提供了足够的带宽,范围和可靠性,对家庭中每个房间提供高清晰视频(HD)为了提供完美的多媒体体验, Intensi-fi技术把传统的PC和网络设备扩充到消费电子和娱乐设备,在线缆/DSL/卫星机顶盒,个人视频记录仪,DVD播放器,游戏系统,音频设备照相机,手机和其它手提设备提供了发送**,照片,音乐,语音呼叫和数据所需的基础设备

  Intensi-fi解决方案包括MAC/基带芯片以及能配置各种高速无线应用的无线电芯片Broadcom还提供两个网络处理器,使用户能优化无线路由器设计的性价比完整的系列产品包括下面所有的CMOS器件:

  BCM4321:业界首个和80211n标准(草案)兼容的MAC和基带,提供超过300Mbps的PHY速率,并和PCI,Cardbus和主机PCI-Express接口,

  BCM2055:Broadcom第五代80211无线电,集成了多个24GHz和5GHz无线电,支持用于80211n产品的同时发生的空间数据流,并具有2x2,3x3或4x4天线配置BCM2055是最佳性能的80211无线电,具有更小的芯片尺寸,更低的功耗,更低的相位噪音和误差向量幅度(EVM)所有这些对于高吞吐量的80211n(草案)系统都是至关重要的

  BCM4704:Broadcom已验证过的第五代无线网络处理器,提供先进的路由/桥接功能,并能满足80211n(草案)芯片组的目标性能,用于路由器和网关的设计

  BCM4705:Broadcom第六代无线网络处理器,支持同时工作的24GHz和5GHz无线电,集成的吉比特以太网MAC使得80211n(草案)和以太网网络间的吞吐量大于200Mbps

  现在可提供Intensi-fi芯片组的样品,以及参考设计

   美国Atheros公司于2月16日在日本召开了记者招待会,推出了其符合IEEE 80211n规格的无线网络芯片组“AR5008”,这款芯片组已经于1月24日在美国上市。

  Atheros公司将其面向IEEE 80211n的产品群总称为“XSPAN”,这款AR5008保持了其公司原来对应IEEE 80211a/b/g产品的连续性,无线传输的最高速度达到300Mbps。不过这只是理论上的最高速度,在实际的通讯过程中,加载了如TCP之类的协议后,实际速度应为此速度的60%左右。不过即使如此,80211n的效率也比目前最快的80211g要高上许多。实际速度80211n预计能够比80211g提高8~9倍。

  据Atheros Communications称,AR5008系列芯片组为架构于国际电机电子工程师学会(IEEE)1月20日确认的80211n草案规格之首款产品。这些新一代的WLAN解决方案,将充份利用MIMO技术潜力,发挥突破性性能与业界互通性。AR5008解决方案将以更大的覆盖范围及更佳的可靠性,达到80211g与80211a/g产品的6倍数据传输量。由于80211n规格草案已制定,消费者终于能在家庭、办公室以及行动时的各种装置与应用上,享受MIMO的互通技术。

  Atheros创新的XSPAN引进讯号持续技术(Signal-Sustain Technology,SST)大幅加强讯号可靠性与覆盖范围内的数据传输量,全面释放MIMO的潜力。这一切皆因全球首颗单芯片三射频设计而获得实现。AR5008的实体数据速率为300 Mbps (每秒兆位)而实际终端使用者数据传输量可达150至180 Mbps,较2x2 MIMO系统平均多出50%的覆盖范围持续数据传输量。

  讯号持续技术同时通过不同空间讯号路径进行传送,并且在接收器进行讯号处理时,同时合并来自三个接收器的资讯,因此大幅增加联机强度与数据传输量。若只是在额外的天线间切换较少的同时发射器,是无法达到这样的强度。Atheros将三组完整的射频发射链与接收链整合至单一芯片的作法,加上内建SST基频处理,以接近于强度较差而不具竞争力的2x2 MIMO方案之价格,实现无法匹敌的覆盖范围与强度。

  模拟和数字示波器的系统和调节控制

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  2008-6-23

  示波器包含四个不同的基本系统:垂直系统、水平系统、触发系统和显示系统。理解每一个系统的含义,有助于您更有效地应用示波器,完成特定的测量任务。请记住,示波器的每一个系统对精确地重构信号都大有裨益。

  本小节简要描述模拟和数字示波器的基本的系统和调节控制。模拟和数字示波器的一些控制并不相同;也许您的示波器还有其他的控制,但并没有在这里提及。

  示波器的前面板分为三个主要的区域,标注为垂直区、水平区和触发区。由于模式和类型(模拟或数字)不同,您的示波器也许还有其他的区域。参看图22,在阅读本小节过程中,看看您能否在图中以及在自己的示波器中找到前面板的各区域位置。当使用示波器时,为接纳输入信号,需要对以下 配置进行调整:

  信号的衰减和放大值。通过控制伏特/格,可以把信号的幅度调整到期望测量范围内。

  时基。通过控制秒/ 格,可以显示屏中每一水平刻度代表的时间量。

  示波器触发。利用触发电平,可以稳定重复信号,或者触发单一的事件。

  垂直系统和控制

  波形垂直的位置和标度由垂直控制部分调控。垂直控制还能设置耦合方式和其他的信号条件,具体内容在本节的后面部分有讲解。通用垂直控制包括:

  端接设备

  1M 欧

  50 欧

  耦合方式

  DC 直流

  AC 交流

  GND 地线

  带宽限制

  20 MHz

  250 MHz

  全带宽

  位置

  偏移

  转置-开/关

  标度

  1-2-5

  可变

  缩放

  位置和每刻度电压

  垂直位置控制使您能按照需求准确地上下移动波形。调节每刻度电压值(通常记为volts/div,伏特/格),那么显示波形大小

  会随之改变。较好的通用示波器可以精确显示信号电平范围大概是从4微伏到40 伏特。伏特/ 格是一个标度因数。假设分为八个主要的刻度格子,如果伏特/格设置为5伏特,则八个垂直格中的每一个都表示5伏特,那么从下到上整个屏幕可以显示40伏特。如果设置的是05 伏特/格,那么从下到上可以显示4伏特,依此类推。屏幕显示的最大电压是伏特/ 格乘上垂直刻度的数量。注意探头有1X 或10X,它也影响标度因数。如果示波器没有把伏特/ 格除以衰减系数,那么您自己应该留意。通常,伏特/格有可变的增益控制或精密增益控制,使显示的信号标度在数个合适的刻度内。利用这样的控制方式,方便对上升时间等的测量。

  输入耦合

  耦合指的是一个电路与另外一个电路中的电信号的连接方式。既然这样,那么输入耦合就指测试电路与示波器的连接。耦合方式可以设置为DC、AC或者地线。DC耦合会显示所有输入信号。而AC 耦合去除信号中的直流成分,结果是显示的波形始终以零电压为中心。图23 图解了两者的不同之处。当整个信号(振荡的电流+直接电流)大于伏特/ 格的设置时,AC 耦合非常适用。

  地线

  地线的设置不需要输入信号与垂直系统相连。观察地线,就可以知道屏幕中零电压的位置。如果使用的是地线输入耦合和自动触发模式,那么屏幕中就有一条表示零电压值的水平线。测试信号电压相对地的电平值的便捷方法为,把耦合从DC 转换到地,再重新转换回DC。

  带宽限制

  大多数示波器中存在限制示波器带宽的电路。限制带宽后,可以减少显示波形中不时出现的噪声,显示的波形会显得更为清晰。请注意,在消除噪声的同时,带宽限制同样会减少或消除高频信号成分。交替和断续显示模式模拟示波器显示多个信道时采用交替(alternate)或断续(chop)模式。(许多数字示波器可以同时表示多个信道,而不需要使用间隔和交替模式。)

  交替模式轮流绘制每一通道:示波器首先完成通道1 的扫描,马上对通道2 进行扫描,接着又扫描通道1,如此循环。这一模式适用于中速到高速的信号,此时秒/ 格标度设置在05ms,甚至更快。断续模式是示波器前后变换着描绘信号中的一小段。变换的速度相当快,人眼难以注意到,波形看上去也是一个整体。典型地,捕获的扫描速度为1ms或者更低的慢速信号,可以采用这一模式。图24图解出两者的不同之处。有时为了得到最好的显示效果,需要在两种模式中作出选择。

  水平系统和控制

  示波器的水平系统与输入信号有更多的直接联系,采样速率和记录长度等需要在此设定。水平控制用来表示波形水平方向的位置和标度。通用的水平控制包括:

  主时基

  延迟时基

  XY 模式

  标度

  1-2-5

  可变

  波形踪迹区分

  记录长度

  分辨率

  采样速率

  触发位置

  缩放

  捕获控制

  对数字示波器,用户可以控制捕获系统如何处理信号。在阅读下面的说明时,请察看您自己的示波器的捕获选项。图25 给出的是一个捕获菜单的例子。

  捕获模式

  捕获模式控制如何从采样点中产生出波形点。采样点是直接从模数转换器(ADC)中得到的数字值。采样间隔指的是相邻采样点的时间。波形点指的是存储在存储区内的数字值,它将重构显示波形。相邻波形点之间的时间差用波形间隔表示。

  采样间隔和波形间隔可以一致,也可以不一样。由此产生出几种不同的实际捕获模式,其中一个波形点可以由数个捕获的采样点序列构成,另外有一种捕获模式,波形点是由若干捕获产生的采样点共同构成。随后将介绍最常用的捕获模式。

  捕获模式的类型

  采样模式:这是最简单的捕获模式。每一个波形间隔,示波器存储一个采样点的值,并做为波形的一个点。峰值检测模式:示波器将波形间隔内采样出来的采样点,选取其中的最小值和最大值,并把这些样值当作两个相关的波形点。采用峰值检测模式的示波器以非常高的采样速率运行ADC,即便设置的时基非常慢也是如此(慢时基等效为长的波形间隔)。采样模式不能捕获发生在波形点之间的快速变化的信号(参看图26),而峰值检测模式可以捕获到。利用峰值检测,非常有效地能观察到偶尔发生的窄脉冲(如图27 所示)。

  高分辨率 (Hi Res) 模式:与峰值检测一样,当ADC采样快于时基的设置要求时,高分辨率模式是获取更多信息的一种方法。对于这种模式,在一个波形点时间间隔内,采多个样值,然后算出平均值,得到一个波形点。噪声会对结果产生负面影响,而低速信号的分辨率会提高。

  包络模式:包络模式与峰值检测模式类似。但是包络模式是由多次捕获得到的多个波形的最小和最大波形点,重新组合为新波形,表示波形随时间变化的最小/最大量。常常利用峰值检测模式来捕获记录,组合为包络波形。

  平均值模式:对于平均值模式,在每一个波形间隔,示波器存储一个采样点,这一点与采样模式一致。随后处理方式则不同,该模式算出连续捕获得到的波形点的平均值,然后产生最后的显示波形。平均值模式在减少噪声的同时并没有损失带宽,但它处理对象是重复的信号。

  捕获系统的启动和终止

  数字示波器的最大优点之一是它们能够存储波形,随后再作观察。为此目的,前面板中通常都会有一个或多个按钮,用来启动和终止捕获系统,然后从容地分析波形。另外,您也许需要在一个捕获过程完成之后,或者在某设定的记录已经变为某种包络或均值波形之后,让示波器自动停止捕获。这个特性称为单次扫描或单次捕获,通常在使用其他捕获控制或者使用触发控制时,可以控制该特性。

  采样

  采样是为方便存储、处理和/或显示,把部分输入信号转变为许多离散电信号的过程。信号在某一时刻采样,每一个采样点的幅度与输入信号在那一时刻的幅度值相同。

  采样与抓拍类似。每一个瞬间图象代表波形上某一时刻的特定点。这些瞬象按照时间顺序排列起来,就能够重构输入信号。对数字示波器而言,一组采样点在显示屏上重构波形,垂直轴代表测量幅度,而水平轴表示时间,请参看图28。

  图28 中,输入波形在屏幕上呈现一串点。如果点距离很远,那么很难分辨出波形,解决方法是采用插值法连接各点。插值法利用直线或矢量连接各点。许多插值算法都可以精确显示连续的输入信号。采样控制有些数字示波器可以选择采样的方式:实时采样或者等效时间采样。在示波器的捕获控制部分可以选择捕获信号的采样方式。请注意,对于慢速的捕获信号,选择结果是没有差别的;只有当ADC采样速度不够快速,不能在一遍之内把波形点填充到记录中时,作出选择才是有意义的。

  采样方式

  尽管有许多不同的采样技术的实现,现在的数字示波器采用两种基本的采样方式:实时采样和等效时间采样。等效时间采样可以进一步分为两种子类:随机和顺序。每一种方式都根据测量对象的不同有各自独特的优势。

  实时采样

  对于频率范围在示波器最大采样速率一半以下的信号,实时采样是理想的方式。此时,通过一次“扫描”波形,示波器就能获得足够多的点重构精确的图象,如图29 所示。为数字示波器采集快速、单脉冲和瞬态信号,实时采样是唯一的方式。

  为了精确数字化高频瞬态事件,必需要有足够的采样速率,数字示波器的实时采样才能很好的完成这样的任务。如图30 所示。这些事件只发生一次,必须在发生的同一时间帧内对其采样。如果采样速率不够快,高频成分可能会“混叠”为低频信号,引起显示混叠。另外,一旦波形经实时采样数字化,必需的高速存储器也带来更多的复杂性。为精确体现高频成分,涉及采样率和记录长度的概念,如果需要详细了解,请参看性能术语和应用部分的采样速率和记录长度一节。

  利用插值法的实时采样。数字示波器获取被显示波形的离散样值。但是,如果信号只是由各点表示,则很难观察,特别是信号的高频部分,获取的点很少,更增加了观察的难度。为增加信号的可视性,数字示波器一般都使用插值法显示模式。

  简单地说,插值法“连接各采样点”,即使信号在一个周期内仅采样几次,也能有精确的显示。对于利用插值法的实时采样,示波器在单程内只收集很少量的采样点,在间隙处利用插值法进行填充。插值法是利用一些点推算出整个波形样子的处理方法。

  线性插值法在相邻样点处直接连接上直线。这种方法局限于重建直边缘的信号,比如方波。参看图31。参照图31,sin x/x 插值法利用曲线来连接样点,通用性更强。Sin x/x插值法利用数学处理,在实际样点间隔中运算出结果。这种插值法弯曲信号波形,使之产生比纯方波和脉冲更为现实的普通形状。当采样速率是系统带宽的3 到5 倍时,sin x/x 插值法是建议的插值法。

  等效时间采样

  在测量高频信号时,示波器可能不能在一次扫描中收集足够的样值。如图32 所示,当信号频率超过示波器采样频率的一半时,等效时间采样可以精确捕获这些信号。等效时间数字化器(采样器)利用的原理是,大多数自然产生和人为构造的对象都具有重复性。为构建重复信号的图象,在每一个重复期内,等效时间只采样采集少量的信息。象一串灯一盏一盏依次点亮那样,波形逐渐累积而成。利用这样的方式,即使信号的频率成分远远高于示波器的采样速率,也能形成精确地采样。

  有两种等效时间采样的方法:随机和连续。每一种都有其优势。随机等效时间采样允许输入信号的显示先于触发点,而不需要使用延迟线。连续等效时间采样提供更大的时间分辨率和精度。两者都要求输入信号具有重复性。

  随机等效时间采样。随机等效时间数字转换器(采样器)采用内部的时钟,它与输入信号和信号触发器的时钟不同步,如图33 所示。样值连续不断地获得,而且独立于触发位置,显示时则由样值和触发器的时间差决定。尽管采样在时间上是连续的,但是相对于触发器则是随机的,由此产生了“随机”等效时间采样的说法。当在示波器屏幕上显示的时候,采样点沿着波形随机地出现。

  捕获和显示样值优先于触发点的性能是这种采样技术的关键优势,这样,不再需要外部的预触发信号或延迟线。取决于采样速率和延迟时间窗,随机采样可以在一次触发事件中捕获多个样值。然而,对于更快的扫描速度,捕获窗口很狭窄,数字转换器不能在每一次触发时采到样值。对于这些具有更快交换速度的地方,往往需要进行相当精确的定时测量,而连续等效时间采样可以利用额外的时间分解方法,显得非常有利。

  连续等效时间采样。连续等效时间采样在每一个触发捕获一个样值,而不依赖于时间/ 格(time/div)的设置和扫描速度,如图34 所示。每发现一个触发,经过一段虽然非常短却明确的延迟,就获得样值。当发生下一次触发时,延迟增加一段小的时间增量(delta t),数字转换器则又采下一个样值。该过程重复多次,“delta t”不断增加到前一个捕获量中,直到时间窗口填满。当需要显示到示波器屏幕中的时候,样点从左到右沿着波形顺序出现。

  从技术的角度,产生一个非常短非常精确的“delta t”,与准确测量与采样触发点相关的垂直和水平位置相比,前者要容易的多。精确的测量延迟使连续采样器很难控制时间间隔分辨能力。既然如此,如果采用连续采样,一旦发现触发电平,就对信号进行采样,如果没有模拟延迟线,触发点不可能得到显示,但是延迟线的存在会减少仪器的带宽。如果提供外部的预触发器,那么带宽就不会收到影响。

  位置和秒/格

  水平位置控制使波形在屏幕上左右准确移动。秒/格设置(通常记为sec/div,秒/ 格)可以使您选择波形描绘到屏幕上的速率(也被称为时基设置和扫描速度)。该设置是一个标度因数。如果设置为1ms,则表示水平方向每刻度表示1ms,而整个屏幕宽度代表10ms,或者10 格。改变sec/div 设置,可以看到输入信号的时间间隔作增长和缩短的变化。

  垂直方向的标度是伏特/ 格,水平方向的标度是秒/ 格。水平方向改变定时关系。在各种离散设定中,可以调节水平的时间标度。

  时基选择

  示波器有时间基准,通常指的是主时基。许多示波器还有一种延迟时基,即基于一种扫描的时间,该扫描是在基于主时基的扫描之后经过预先确定的时间启动的(或经过触发而启动)。使用延迟时基扫描,可以更清晰地观察实例,或者是观察到在主时基扫描中不能单独看到的情况。

  为了实现延迟时基,需要对时间延迟设置,还可能要使用延迟触发模式,以及其他没有在本读本中涉及的设置。参照示波器同时提供的手册,可以了解到如何使用这些特性的信息。

  缩放

  示波器可能有一种专门的水平放大设置,通过它,可以在屏幕上放大波形的一部分。数字存储示波器(DSO)在存储数字数据部分有对缩放的操作。

  XY 模式

  大多数模拟示波器有XY模式来显示输入信号,而普通的水平轴是时间基线。这种操作模式揭示了相移测量技术的这种全新领域,相移在测量技术一节中有详细讲解。

  Z 轴

  数字荧光示波器(DPO)具有高的显示采样密度,以及天生具有采集亮度信息的能力。通过亮度轴(Z 轴),DPO能提供第三个方向,与模拟示波器那样的实时显示很相似。观察DPO的轨迹,可以看到亮度域,即信号经常发生的地方。从这样的显示中,很容易区别基本信号形状和那些偶尔发生的瞬态信号,因为基本信号显示出来的更亮。Z轴的一个应用是,把特殊的时间信号分别置入Z轴的输入端,可以在波形中形成高亮显示的表示时间间隔的“标记”点。

  XYZ 模式

  有一些DPO 使用Z 输入,建立XY 显示的亮度级。既然如此,可以把DPO 采样到的瞬时数据值放到Z 的输入端,这样可以限定波形的特定部分。一旦限定采样后,这些样值又可以存储下来,结果是有亮度等级的XYZ 显示。XYZ 模式可以显示极点,这在测试无线通信设备特别适用(例如,星座图)。

  触发系统和控制

  示波器的触发功能可以在信号的正确点处同步水平扫描,这对表现清晰的信号特性非常重要。触发控制可以稳定重复波形,采集单脉冲波形。触发器使重复波形能够在示波器屏幕上稳定显示,实现方法是不断地显示输入信号的相同部分。可以想象,如果每一次扫描的起始都从信号的不同位置开始,那么屏幕上的图象会很混乱,如图35 所示。

  模拟和数字示波器都有边缘触发的方式,边缘触发是最基本和常见的类型。模拟和数字示波器都提供触发门限,除此之外,许多数字示波器提供许多特定的触发设置,而这些设置是模拟设备所不具备的。这些触发器可以响应输入信号的不同条件,这样会使检测简化。例如,如果一个脉冲比实际应该达到的宽度要窄。若是只使用电压门限的触发器,不可能检测到这样的脉冲。高级触发控制使您可以单独关注感兴趣的地方,这样可以使示波器采样速率和记录长度得到优化。有一些示波器提供更高级的可选控制。您可以定义由脉冲幅度触发(比如矮脉冲),由时间限定(脉冲宽度、毛刺、信号压摆速率、建立/ 保持时间违规和超时),以及由逻辑状态或码型(逻辑触发方式)。为检查通信信号,有一些示波器专门设计出可供选择的触发控制方式。有些示波器也提供简化的用户界面,提供适用于各种测试的触发参数的快速配置,充分提高您的生产率。

  压摆率触发。如果高频信号的响应速率比期望或需要的快,则发出易出故障的能量。响应速率触发优于传统的边缘触发,这是因为增加了时间元素,以及允许您选择触发边缘的快慢。 矮脉冲触发。利用短脉冲触发,可以采集和检查通过一个逻辑门限,但不能同时通过二个的脉冲。 毛刺触发。当数字脉冲比用户定义的时间限制短或长的时候,可以利用毛刺脉冲触发方式识别出来。即使毛刺脉冲很少,这种触发控制能使您检查出产生的原因,以及它们对其他信号的影响。 逻辑触发。如果输入通道的逻辑组合满足触发条件时,产生触发,则为逻辑触发,这特别适用于验证数字逻辑的操作。 脉冲宽度触发。利用脉冲宽度触发,您可以长时间监视信号,当脉冲的持续时间(脉冲宽度)第一次超过允许范围时,引起触发。 建立和保持触发。只有建立和保持触发才能捕获到建立和保持时间内的违例情况,使用其他模式必然会忽略掉此情况。当同步的数据信号未能满足建立和保持规格时,采用触发模式可轻松地采集到特定的信号质量和定时细节。 超时触发。利用超时触发,基于特定时滞设置触发,可以不必等到触发脉冲结束就可以产生触发事件。 通信触发。在一些示波器中可选。这样的触发适合捕获信号交替反(Alternate-Mark Inversion, AMI)、传号码元反转(Code-Mark Inversion, CMI)和不归零码(Non-Return to Zero, NRZ)的大范围变化情况。触发位置

  只有数字示波器才有水平触发位置控制。触发位置控制也许就在您的示波器的水平控制部分。它实际上代表的是波形记录中触发的水平位置。变更水平触发位置,可以允许您采集触发事件以前的信号,称为预触发视图(pre-trigger viewing)。这样,可以确定触发点前面部分和后面部分所包含的可视信号的长度。

  数字示波器能够处理预触发视图的原因是,不管是否接收到触发,它们一直都在处理着输入信号。稳定的数据流流过示波器;触发器很少告诉示波器把当前数据存储到存储器中。相比之下,在接收到触发以后,模拟示波器只是显示信号,即记录到CRT 上。这样,模拟示波器不能提供预触发视图的功能。只不过在垂直系统中,由延迟线提供了小量的预触发。预触发视图是一个有价值的处理故障的工具。如果有故障间歇地发生,那么可以利用触发来解决这样的问题,记录故障发生前的事件,很有可能就能找到原因。

  触发电平和斜率

  触发电平和斜率控制定义基本的触发点,决定波形如何显示,如图36所示。

  触发电路担当比较器的工作。您选择比较器一个输入口的斜率和电平。当进入比较器的另外一个输入口的触发信号与设定值相匹配的时候,示波器产生触发。

  斜率控制决定触发点是位于信号的上升沿还是下降沿。上升沿具有正斜率,而下降沿是负斜率。

  电平控制决定触发点在边缘的何处发生。

  大多数情况,示波器设置在由被显示信号的通道触发。一些示波器提供触发输出信号,可以成为其他仪器的触发信号。

  示波器可以使用交替的触发源,而不一定是被显示信号。您应该小心谨慎,例如,避免无意之中以通道1 作触发,而实际又是显示的通道2的波形。

  触发模式

  触发模式决定示波器是否按照信号的条件描绘波形。通用触发模式包括正常和自动。

  对于正常模式,只有当输入信号满足设置的触发点时,才进行扫描;否则(对模拟示波器而言)屏幕呈黑色或者(对数字示波器而言)冻结在上一次捕获的波形图上。由于可能不会首先看到信号,如果电平控制的调整不正确时,正常模式可能会迷失方向。

  即使没有触发,自动模式也能引起示波器的扫描。如果没有信号输入,示波器中的定时器触发扫描。这使得即使信号并不引起触发,显示也总不会消失。

  实践中,您可能会同时使用两种模式:采用普通模式,因为即便触发以很慢的速率发生,它也让您可以观察所感兴趣的内容;而采用自动模式,因为几乎不需要作调整。

  许多示波器也包含了其他的特殊模式,适用于单个扫描、视频信号的触发,或者自动配置触发电平。

  触发耦合

  就象在垂直系统中选择AC或DC那样,可以为触发信号选择各种耦合方式。

  除AC和DC耦合之外,您的示波器也许还有高频抑制、低频抑制和噪声抑制的触发耦合方式。这些特殊的设置对消除触发噪声很有用处,噪声的消除可以避免错误的触发。

  触发释抑

  有时,为了使示波器能在信号的正确部分触发并不容易。许多示波器采用专门特性,简化了任务。

  触发器释抑时间是发生正确触发后的一段时间,在这段时间内,示波器不能触发。当触发源是复杂波形的时候,该特性能发挥作用,其结果是,只有在适当的触发点示波器才能触发。图37 图解出如何使用触发释抑特性来创建出有用的显示。

  显示系统和控制

  示波器的前面板包括的内容有显示屏、旋钮、按钮、开关,以及用来控制信号捕获和显示的指示器。本节的前面已经提及,前面板控制通常分为垂直、水平和触发几个区域。前面板还包括输入连接器。来看一看示波器显示屏。请注意屏幕中的栅格记号,这些记号形成格子线。垂直和水平线构成主刻度格。格子线通常布置为8×10的区块。示波器控制的标号(例如伏特/ 格和秒/ 格)通常参照的是主刻度。中央的水平线和垂直线上标注的标号称为小刻度,如图38 所示。许多示波器的屏幕显示的是每一个垂直刻度表示多少伏特的电压,以及每一个水平刻度表示多少秒的时间。

  模拟示波器和数字示波器的显示系统很不相同。通用的控制如下:

  亮亮度控制调整波形的亮度。当增加模拟示波器的扫描速度的时候,需要增加亮度级。

  聚焦控制用来调整波形的锐度,轨迹旋转控制把波形定位到屏幕的水平轴上。受地球磁场的影响,示波器在不同地方有不同的准线。基于光栅和基于LCD的显示屏的数字示波器也许不需要这些控制,因为对于这些显示屏,整个显示情况是预先确定的,这与个人计算机的显示一致。与此相对,模拟示波器采用的是直接的光束或者矢量的显示。

  许多DSO 和DPO 有调色板,可以选择轨迹颜色以及不同亮度级的颜色。

  显示部分的其他控制包括调整栅格灯的亮度、任何屏幕信息的开关(比如菜单)。

  其他示波器控制

  也许您的示波器有相加波形的操作,形成新的波形显示。模拟示波器组合信号,而数字示波器通过数学运算创建新的波形。波形相减是另外一种数学操作。模拟示波器实现减法运算采用的方法是把一个通道的信号反转,然后再采用加法操作。数字示波器一般也能完成减法操作。图39 图解的是通过组合两个不同信号而创建出第三个波形。数字示波器利用内部处理器,提供许多高级数学操作:相乘、相除、积分、快速傅立叶变换,等等。

东方金星的可能性最大,它有时是晨星,黎明前出现在东方天空,被称为“启明”;有时是昏星,黄昏后出现在西方天空,被称为“长庚”。金星是全天中除太阳和月亮外最亮的星,亮度最大时为-44等。

木星应该不会那么偏西,距离西边还有较大的距离,而且,木星也不会那么快。木星现在可观察的时间比较长。一般在晚上9点多还可以看见。 南方天狼星(英:sirius)

夜空里最亮的恒星,目视星等为-145等。它是大犬座中的一颗双星。双星中的亮子星是一颗比太阳亮23倍的蓝白星,体积略大于太阳,温度则比太阳高得多。它距太阳系约86光年,只有除太阳以外最近恒星距离的两倍。古代埃及人认识到池该星偕日升起,即正好出现在太阳升起之前时尼罗河三角洲就开始每年的泛滥。而且他们发现,天狼星两次偕日升起的时间间隔不是埃及历年的365天而是36525天。1844年,德国天文学家贝塞尔根据它的移动路径出现的波浪图形推断天狼星是一颗双星,因为该星在附近空间中沿一条呈波形的轨迹运动,从而得出它有一颗伴星和绕转周期约为50年的结论。这颗伴星于1862年被美国天文学家克拉克(AClark)用他自制的当时最大的口径47m折射天文望远镜最先看到。天狼星及其伴星都在偏心率颇大的轨道上互相绕转,平均距离约为日地距离的20倍。尽管亮星光芒四射,用大望远镜还是不难看到那颗7等的伴星。伴星的质量与太阳差不多,密度则比太阳大得多,是第一颗被发现的白矮星。

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