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逻辑分析仪是利用时钟从测试设备上采集和显示数字信号的仪器,主要的作用在于时序判定。逻辑分析仪与示波器不同,它不能显示连续的模拟量波形,而只显示高低两种电平状态逻辑和。在设置了参考电压后,逻辑分析仪将采集到的信号与电压比较器比较,高于参考电压的为逻辑,低于参考电压的为逻辑。这样就可以将被测信号以时间顺序显示为连续的高低电平波形,便于使用者进行分析和调试。使用逻辑分析仪,可以方便地设置信号触发条件开始采样,分析多路信号的时序,捕获信号的干扰毛刺,也可以按照规则对电平序列进行解码,完成通信<协议分析逻辑分析仪根据其硬件设备的功能和复杂程度,主要分为独立式单机型逻辑分析仪和基于电脑虚拟逻辑分析仪两大类。
独立式逻辑分析仪是将所有的软件,硬件整合在一台仪器中,使用方便。虚拟逻辑分析仪则需要结合电脑使用,利用PC强大的计算和显示功能,完成数据处理和显示等工作。专业逻辑分析仪,通常具有数量众多的采样通道,超快的采样速度和大容量的存储深度,但昂贵的价格也不是个人所能承受的。作为工程师手头常备的开发工具,目前有许多入门级的逻辑分析仪设计,整体功能虽然不能和专业仪器相比,但是用较低的成本来实现特定的功能,也是非常成功的设计。
本文以下讨论的逻辑分析仪,主要是指这类入门级设计。基于电脑并口的逻辑分析仪曾是主流,但是近年来电脑系统逐步不再配置并口,这类设计已经成为明日黄花,仅仅还具有原理学习的价值。另一类的逻辑分析仪,是以低速单片机为基础的。很多爱好者用PICAVR等常见单片机设计了自己的作品。但这类单片机逻辑分析仪的共同弱点就是采样速度太慢,通常不超过MHz。以芯片为基础的入门级逻辑分析仪现在为流行。还有类似的等。这类产品主要采用一个芯片,例如公司,所有的信号触发和处理工作都是电脑上的软件完成的,硬件部分就只是一个数据记录仪。
由于频谱仪具有图示化射频信号的能力,频谱图可以帮助我们了解信号的特性和类型,有助于终了解信号的调制方式和发射机的类型。在军事领域,频谱仪在电子对抗和频谱监测中被广泛应用,不同类型的雷达信号通信<电台信号应答机信号“敌我”识别器信号都有各自不同特征的频谱图。在民用无线电管理领域,通过频谱图,我们可以及时发现非法使用的频率,这比传统扫描监听的效率要高得多。在不明干扰源的定位中,频谱图有助于判断干扰信号的类型,并推断出产生干扰信号的可能设备,以缩小排查范围。
频谱仪还是一部很好的场强仪,具有比较大的动态,一些具有自动测量功能的频谱仪可以方便地读出目标信号的场强数值,同时可以显示目标频率周边的情况。实际应用中,有很多手持频谱仪就替代了场强仪。有的频谱仪内置跟踪信号源,或者支持外接跟踪信号源,频谱仪与跟踪信号源配合使用,可以显示双端口网络的频幅特性,扩展了频谱仪的用途。该功能类似扫频仪和标量网络分析仪的主要功能,比普通老式扫频仪的精度要高得多,可以应用于滤波器的调校。
如果频谱仪与跟踪源配合驻波电桥,还能直接图示化显示天线的匹配情况,具有天线<分析仪的部分功能。频谱分析仪从发明以来,经历了模拟线路频谱仪单片机程控频谱仪电脑数字化频谱仪的发展历程。随着集成电路和微处理器电路的迅猛发展以及对信号测量要求的提高,频谱仪的工作频率不断提高,精度不断,体积和重量不断缩减。从早期巨大笨重的台式频谱仪,发展到广泛使用的便携式频谱仪,以及近年来现场应用越来越多的手持式频谱仪,频谱仪正向着数字化高精度化小型化发展。
老式的频谱仪为纯电路结构,早期的产品采用与示波器一样的示波管进行显示,通过快速扫描的接收机来形成频谱图。这类频谱仪基本没有自动测量功能,测量信号幅度靠人工对照示波管刻度进行数数,功能单一,只具有频谱仪基本的频率扫描和幅度显示功能,且精度很低。目前在主流应用中已基本淘汰。单片机程控频谱仪是通过单片机微处理器来控制的频谱仪,虽然从外观上看,早期的数字频谱仪依然采用示波管显示,但增加了字符发生器电路,在仪器屏幕上可以看到一些设置信息,并具有了一些自动测量功能。
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