目前,信號分析主要從時域、頻域、調制域三個方面進行。
時域分析是觀察并分析信號隨時間的變化情況。例如,信號的幅度、周期、頻率等。時域分析常用儀器是示波器。
如果要觀察并分析信號的幅度(電壓或功率)與頻率的關系,獲取時域測量中所得不到的獨特信息。例如諧波分量、寄生信號、交調、噪聲邊帶測試、調制測試,失真和噪聲測試等,通常需要利用頻譜分析儀進行分析和測試。
頻譜分析儀廣泛應用于射頻領域測試,是射頻微波設計和測試工作中的常用儀器。頻譜分析儀可以幫助電子工程師驗證和分析信號的頻譜、功率、幅度、調制或邊帶等,還能夠幫助電子工程師完成頻譜觀測、功率測量以及復雜信號解調分析等。通過分析和驗證你的設計,確定器件或系統的性能,判別故障點,找出問題的根源。
在有些場景,需要遠程控制頻譜分析儀采集頻譜數據,并進行數據處理和分析,實現自動化操控,完成遠程自動頻譜監測和分析。
編程控制實時頻譜分析儀常用的編程語言有MATLAB、Python、Labview、VC、C#等。MATLAB是許多工程師喜歡的編程開發工具,可以非常方便進行各種信號處理,深受廣大工程師和學生的喜愛。本文將手把手教你如何利用MATLAB語言編程控制實時頻譜分析儀,設置頻譜分析的基本參數,采集基帶IQ數據、實時頻譜數據、DPX頻譜數據、并動態滾動顯示3D頻譜,動態監測頻譜等。
下面將以文章和視頻的方式詳細講解如何利用MATLAB語言編程控制泰克的實時頻譜分析儀,充分發揮頻譜分析儀的強大功能。
編程前的準備工作
下面介紹MATLAB編程控制實時頻譜分析儀之前的準備工作。
1、安裝NI-VISA
利用MATLAB控制實時頻譜分析儀,需要安裝一個VISA,建議安裝NI-VISA庫,可以去NI官方網站下載安裝(http://www.ni.com)。
2、接口的選擇和設置
根據頻譜分析支持的接口,可選用GPIB、RS232、USB、Ethernet等接口來編程控制儀器,本文利用MATLAB通過以太網LAN口編程控制實時頻譜分析儀為例。
控制接口的選取
a. LAN
[TCPIP0::192.168.0.1::INSTR]
b. GPIB
[GPIB0::1::INSTR]
c. Serial
[serial('COM1','BaudRate',4800)]
d. USB
[USB::XXX::XXX::XXX::INSTR]
e.Virtual GPIB
[GPIB8::1::INSTR]
頻譜分析儀和PC的設置(以LAN為例)
a. 設置頻譜分析儀的IP地址 例如: 192.168.0.1
b. 設置PC的IP地址 例如: 192.168.0.2
c. 關閉頻譜分析儀和PC的防火墻
d. 在PC端 ping 192.168.0.1,看是否ping通
3、頻譜分析儀編程手冊下載
下面分別泰克RSA306頻譜分析儀、RSA500系列頻譜分析儀、RSA600系列頻譜分析儀、RSA5000系列頻譜分析儀、RSA6000系列頻譜分析儀的編程手冊下載鏈接。
不同系列頻譜分析儀編程手冊
a.RSA306/500/600系頻譜儀
https://www.tek.com/en/manual/oscilloscope/signalvu-dpo70000-mso70000
b.RSA5100B頻譜儀
https://www.tek.com/en/manual/spectrum-analyzer/rsa5100b-series-programmer-rsa5000b
c. RSA5100A/RSA6100B頻譜儀
https://www.tek.com/en/spectrum-analyzer/rsa5000-manual-5
Matlab編程控制實時頻譜分析儀流程
利用Matlab編程控制實時頻譜分析儀,通過發送SCPI指令實現對頻譜分析儀的控制和操作,設置頻譜分析儀的相關參數,然后采集實時頻譜分析儀的頻譜trace數據、基帶IQ數據、三維動態頻譜、DPX頻譜并顯示。
1、連接頻譜分析儀
MATLAB可以利用GPIB、RS232、USB、Ethernet等接口控制頻譜儀,今天利用以LAN以太網口控制頻譜儀為例,利用visa命令創建對象。
2、詢問頻譜儀IDN
利用query發送SCPI命令詢問頻譜儀的產品信息,可以得到頻譜儀的廠家、型號、序列號、固件版本等。
3、設置頻譜儀出廠設置
利用fprintf發送SCPI命令*RST對頻譜儀進行出廠設置。
4、設置頻譜分析儀的參數
利用fprintf發送SCPI命令設置頻譜儀的參數,設置頻譜儀的運行模式、中心頻率、Span、參考電平、采集帶寬、采集模式、采樣點數等。
5、讀取頻譜trace數據
先利用fprintf發送:fetc:spec:trac?命令,利用binblockread讀取頻譜trace數據,然后利用query獲取起始頻率、Span、點數、終止頻率等計算水平刻度,然后畫出頻譜trace圖。
6、讀取基帶IQ數據
先利用fprintf發送:IQDATA?命令,利用binblockread讀取基帶IQ數據,奇數列是基帶I數據,偶數列是基帶Q數據。
7、讀取DPX頻譜數據
利用fprintf發送:FETC:DPSA:TRAC:BITMAP?命令,然后利用binblockread讀取DPX頻譜數據。
8、讀取3D頻譜數據
由于程序比較長,下面是獲取滾動3D頻譜數據部分代碼。
9、畫星座圖
讀取基帶IQ數據,如果是數字調制信號,可以畫出星座圖。
10、斷開儀器連接
利用fclose斷開與頻譜分析儀通信連接。
總結
本介紹如何利用MATLAB語言編程控制實時頻譜分析儀,設置頻譜分析的基本參數,采集基帶IQ數據、實時頻譜數據、DPX頻譜數據、并動態顯示3D頻譜,動態監測頻譜。