数字荧光频谱技术DPX - 图文

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数字荧光频谱技术DPX?在频谱监测中的应用

摘要

在频谱监测与管理工作中，对瞬变信号频谱的捕获与定位一直是悬而未决的难题，实时频谱分析仪中的数字荧光技术DPX?是频谱显示的革命性突破，可以揭示传统频谱分析仪和矢量信号分析仪完全漏掉的信号细节。数字荧光技术DPX?是所有泰克实时频谱分析仪(RTSA)中的标配功能，本文主要介绍DPX?技术在频谱监测与管理中的应用，但DPX?的应用远不仅局限于此，用户如果想对DPX?技术的应用做更深入的了解，可以参阅泰克公司相关技术文章或咨询泰克公司工程师。

图1在更新1 次(左)和更新9 次(右)后维位图(bitmap)数据库实例。每一栏都包含相同的“命中”总数。

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DPX?技术简介

DPX可以简单地描述为每秒执行数万次频谱测量，然后以生动的实时速率更新屏幕，这种高变换速率

对检测不频繁的事件至关重要，但它的速度太快了，液晶显示器不能跟上这一速度，也大大超过了人眼能够感受到的水平。因此进入的频谱会以全速写入位图(bitmap)数据库中，然后以看得到的速率传送到屏幕上。通过把频谱图划分成表示轨迹幅度值的行和针对频率轴上各点的列，可以绘制成位图(bitmap)数据库图像，格中的每个单元包含着进入该格的频谱命中的次数。数字荧光通过跟踪这些次数来实现配比，从而可以用眼睛把罕见的瞬变与正常信号和背景噪声区分开来。

实时频谱分析仪中的实际位图数据库包含着几百个列和行，但我们用11X10 矩阵来说明这一概念。图1 显示了在单个频谱映射到数据库中之后数据库单元可能包含的内容。空单元格包含的值为零，意味着频谱中没有任何点落入里面。右面的格显示了在已经执行另外八次频谱变换及结果存储在单元中之后，我们简化的数据库中可能包含的值。在没信号的时间内，恰好计算了九个频谱中的一个频谱，本底噪声中的一串“1”值表明了这一点。

在把发生数量值与颜色标度对映起来时，数据会转换成信息。图2中的表格显示了这一实例将使用的颜色对映算法。暖色(红色、橙色、黄色)表明发生频次较高。还可以使用其它强度等级方案。图3 是根据九个频谱写入次数绘制的数据库单元格颜色。通过在屏幕上显示带颜色的单元格、每个像素一个单元格，可以得到非常壮观的DPX 显示画面。

图2

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图3 带色码的低分辨率实例(左)和实际DPX 显示(右)

DPX?的意义

简而言之，DPX技术在短时间内累积显示数以万计的频谱图，累积效果用位图的颜色来表示，从这个意义上说，DPX相当于电影中慢镜头回放，将快速变化的过程清晰地展现出来，因此，DPX技术是侦测瞬变信号的唯一有效的手段，这里所说的瞬变速度可以达到微妙级，为此，我们定义100%侦听概率来衡量不同类型仪表的侦测能力。

侦听概率

在频谱分析仪上查看异常信号的概率有多大？为确定这一概率，我们将比较各类分析仪的侦听概率(POI)。扫频调谐频谱分析仪和步进调谐频谱分析仪不能为不连续存在的信号提供100% 的POI，其主要原因是它们在每次扫描期间，只用很短的时间调谐频率跨度中很小的部分。如果在该时点调谐的地方之外的任何跨度部分发生事件，那么将不能检测或显示该事件。另外在每次扫描之间还有一段时间，分析仪不会注意输入信号。基于FFT 的分析仪，包括矢量信号分析仪，还会漏掉采集数据块之间的信号。其POI 取决于多种因素的组合，包括SPAN、FFT 点数、采集时间和扫描速率。

泰克实时频谱分析仪中的DPX 技术保证了100% 的侦听概率，不同型号的实时频谱仪的POI指标不同，RSA6114可以在110M带宽内最多每秒处理超过290000个频谱，100% 捕获最短10.3 μs 的偶发信号事件，它的应用已经不限于频谱监测领域。H500/SA2500可以在20M带宽内最多每秒处理10000个频谱，100% 捕获最短125μs的偶发信号事件，在便携式仪表中绝无仅有，是频谱监测与管理的有效工具。

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同频干扰信号的区分

由于DPX技术利用颜色表示累积频谱出现的频率，所以只要同一SPAN内叠加在一起的信号出现的概率不同，DPX频谱中就会显现出多个不同颜色的信号。图4是测试阻断器频谱淹没正常CDMA下行信号的实例。用普通频谱模式只能显示高幅度的阻断器信号，但用DPX模式显示后，由于CDMA信号为常发信号，在高幅度阻断器信号下仍然可以清晰地发现。

图 4 左图为正常频谱只能显示阻断器频谱，右图显示在阻断器频谱下的CDMA下行信号频谱

最大限度地利用DPX 频谱显示

下面介绍了在实时频谱分析仪中设置DPX 频谱显示及与其它功能一起使用的部分技巧。

DPX频谱显示为调节位图(bitmap)、突出特定信号类型及获得用户希望的特定外观提供了一系列控制功能。

余辉 通过关闭余辉，DPX位图(bitmap)可以清屏，以每秒大约30 次的速度用新数据重新绘图。无穷大余辉可以一直累积数据，直到按Clear按钮或使用Run按钮开始新一轮操作。在这一设置下，在增加新数据时不会擦除任何数据，因此在视图中将保持所有信号。可变余辉可以控制显示的点以多快或多慢的速度从屏幕上衰落。余辉有助于突出短事件和/ 或罕见事件，旧点衰落可以防止挡住到达的感兴趣的新数据。

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图5 不同余辉设置显示的效果

强度 尽管是以数字方式实现的，但其看上去仍类似于优秀的老式模拟CRT控制功能。提高强度可以使样点变亮，从 而可以查看可能已经变暗的偶发事件。在噪声包围的连续信号中，可以调低强度，去加重噪声。

图6 强度调节显示效果

调色板 使DPX位图(bitmap)画面非常直观的功能之一是强度等级。用户可以选择调色板，应用到数据中，高强度颜色和/ 或亮度与计数高的点的位置对应，较暗的冷色则表明计数低的点。H500/SA2500中提供了色温、光谱和单色三种调色板，色温与光谱调色板的颜色正好相反，因为选择色温时，DPX频谱显示将出现概率高的信号频谱显示为高色温的红色，而可见光谱中红色的波长最长，频率最低，所以在光谱调色板中，用紫色表示高概率事件，红色表示低概率事件，这完全以操作者的习惯而设定，H500/SA2500预置调色板为色温。

颜色标度 最大值和最小值调节像素数据库中的“发生百分比”值怎样映射到颜色标度上。在默认情况下，发生数量为零

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