原创 利用数字荧光技术增强RF信号捕获和分析能力

幸运的是，传统上用于高级示波器的数字荧光技术已经应用到RF领域，现已在先进的实时频谱分析仪(RTSA)中得到应用。数字荧光技术使用户第一次能够查看“实时RF”信号，并以无可比拟的方式深入观察RF信号。事实上，全动态数字荧光显示器可以显示传统频谱分析仪和矢量信号分析仪(VSA)完全看不到的信号细节特征，从而提高发现并诊断与时变RF信号有关的问题的速度。

“数字荧光”一词源自涂覆在阴极射线管(CRT)内层的荧光粉。CRT被用于电视机、计算机监视器和其它测试设备的显示器中。在电子束激活荧光粉时，荧光粉会发出荧光，照亮电子流经过的路径。尽管液晶显示器(LCD)等光栅扫描技术由于厚度和功率上的优势而最终在许多应用中代替了CRT，但CRT中荧光粉涂覆层和矢量图的组合，为现代测试测量应用带来多种好处。

首先，这种组合提供余辉。即使在电子束经过之后，荧光粉仍继续发光。一般来说，荧光会迅速衰减，其速度足以快到让人感受不到它的停留。但即便只有少量的余辉，人眼便可以看到没有余辉时看不到的短暂事件。

其次，荧光层和矢量图能按比例地显示亮度。电子束通过荧光层屏幕上某个点的速度越慢，该点的亮度就越大。当电子束击中屏幕上某点的频率加快时，该点的亮度也会提高。用户可以直观地理解如何侦听这个Z轴信息：亮的轨迹表明电子束的击中频率高，或者电子束的移动速度缓慢；暗的轨迹则电子束的击中频率低，或者电子束的移动速度快。

采用LCD(或光栅CRT)和数字信号路径的仪器本身并没有余辉显示和比例性特性。人们研制出了数字荧光技术，以获得矢量CRT的类似优点，甚至超越矢量CRT。在亮度等级、可选的颜色方案和统计轨迹等方面的数字增强功能可以在更少时间内传递更多信息。

图1：位图数据库的简化视图(a)和实际的数字荧光显示图(b)。

数字荧光技术的应用

数字荧光技术可以把1,465个频谱测量压缩到每隔33毫秒更新一次的屏幕中，这是它在顶级实时频谱分析仪(RTSA)中的作用的简单描述。它每秒进行48,828次采样和频谱变换，这么高的变换速率对探测不频繁的事件来说至关重要。但它对LCD来说太快，以致LCD跟不上其变化速度，同时它也超出了人眼能够察觉的水平。因此，输入的频谱以全速被写到一个位图数据库中，然后以人眼可察觉的30 Hz速率传送到屏幕上。

可以把这个位图数据库想象成一个密集栅格，这个栅格是通过将频谱图划分成代表轨迹幅度值的行和代表频率轴上的点的列而得到的。该栅格中的每个单元都包含被进入频谱击中的次数。通过跟踪这些次数，数字荧光技术可实现比例性，使得用户能从视觉上将很少发生的瞬时现象与普通信号、背景噪声区分开来。

图1是位图数据库的简化视图以及实际的数字荧光显示。图1(a)的网格显示了在执行9次频谱变换后的“发生次数”值。空白单元的值为零，这意味着频谱中没有任何点落入其中。从本底噪声的一串“1”值可以看出，当没有信号时，一次恰好计算9个频谱中的1个。

当把这些值映射到颜色标度时，数据变换成信息。在本例中，暖色(红色、橙色、黄色)代表发生频率高。RTSA用户可以定义其它亮度等级方案。在屏幕上显示这些彩色单元(每个像素都有一个单元)，可以产生壮观的数字荧光显示。采用数字荧光技术的领先RTSA的实际三维位图数据库包括501列和201行，以便累积数据并产生频谱显示画面。

如前所述，每秒钟有48,828个频谱进入数据库。在1,400多个输入频谱的每个帧的末尾(大约每秒30次)，位图数据库被传送出去以进行额外的处理，然后再显示出来，来自一个新帧的数据则开始填充位图。

图2：在RTSA屏幕上，用户最初会看到一条明亮的轨迹，这条轨迹在信号频率上有一个尖峰。发生信号的轨迹部分逐渐衰减。

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