Wideband radio frequency measurements: From instrumentation to sampling theory

Abstract

Abstract-For the past several decades, measuring a broadband wireless signal accurately has been of major concern to the industry as well as the academic world. From Nyquist and Shannon till today's major suppliers of state-of-the-art measurement equipments, finding methods to improve the measurement bandwidth and resolution has always been the ultimate goal of a scientific race. This race is kept alive by the "never ending" need for wider bandwidths and larger dynamic ranges in a world moving from kHz to GHz scale. In the past, several sampling techniques and measurement setups have been developed to measure the time domain waveform of different signal classes ranging from periodic to real-time signals. However, most of the developed measurement techniques were characterized by high cost and limited to a special application. Nowadays, more research is focused on designing a low cost, wide-band measurement setup with large dynamic range, and suitable for multiple applications/tasks. This article presents a survey of the major wide-band, time domain measurement systems of today's market. A detailed explanation of their architecture, their sampling technique, possible applications, as well as their advantages/disadvantages, challenges/limitations, is given. In addition, a glance into the latest scientific findings in the field and how measurement systems are evolving, is presented. I. OVERVIEW OF WIDE-BAND RADIO FREQUENCY RECEIVERSNo matter if the purpose targets listening to radio or testing developed wireless devices, for civilian or military applications, based on terrestrial or spacial links, a radio frequency (RF) receiver, with good measurement capabilities that preserves the received signal information, is required. Today's RF measurement receivers with wide-band capabilities are split into two groups based on the measurement strategy they adopt. Both groups result in a time domain waveform, with both amplitude and phase information, that is constructed C. Nader used to be with the

Research of Relation of Samplers Frequency Characteristics

“…-nuoseklaus ekvivalentinio laiko strobavimo; -atsitiktinio ekvivalentinio laiko strobavimo; -koheretinio ekvivalentinio laiko strobavimo; -sinuso ir kosinuso interpoliacijos. Kiekvienas iš išvardintų metodų turi savo privalumų ir trūkumų, todėl ekvivalentinio laiko strobavimo metodo pasirinkimas priklauso nuo reikalaujamų metrologinių savybių (pvz., galimybės rekonstruoti signalo vaizdą prieš trigerio įvykį -atsitiktinis ekvivalentinis strobavimas) ir analizuojamos sistemos, kurios signalai yra matuojami, savybių (pvz., galimybė parūpinti sistemai atraminį sinfazinį signalą -sinuso ir kosinuso interpoliacija) (Yang et al, 2013;Nader et al, 2013;Remley et al, 2003).…”

Time-base Noise Reduction Method of Sampling Osciloscope

“…Šiuos tikslius, iki femto sekundžių (10 -15 s) eilės, vėlinimus formuoja osciloskopo laiko kanalas (Nader et al 2013;Hale et al 2007;Grove 1966). Formuojami vėlinimai taip pat skirti matuojamo signalo strobavimo procesui tiksliai sinchronizuoti.…”

Research of Relation of Samplers Frequency Characteristics / Strobavimo Įtaiso Dažninių Charakteristikų Sąryšio Tyrimas

“…Pastarieji atsirado kaip siekis apeiti realaus laiko osciloskopų pagrindinius trūkumus: siaurą praleidžiamųjų dažnių ruožo plotį ir mažą signalo ir triukšmo santykį. Stroboskopiniuose osciloskopuose naudojami specialūs skaitmeninių signalų apdorojimo metodai, leidžiantys atkurti tarpiniame (ekvivalentiniame) dažnyje (Nader et al 2013) diskretizuotą periodinį arba pasikartojantį signalą, kurio maksimalus matuojamas spektro komponentės dažnis tiesiogiai nepriklauso nuo analoginio-skaitmeninio keitiklio (ASK) diskretizacijos spartos. Stroboskopiniuose osciloskopuose plačiausiai naudojamas vadinamasis ekvivalentinio laiko strobavimo (ELS) metodas (Kahrs 2003), kuriame pritaikytas laiko mastelio rekonstrukcijos algoritmas, suteikiantis galimybę atkurti (surinkti) matuojamo signalo formą, šiam tikslui naudojant sąlyginai žemą strobavimo dažnį ir kaupiant imtis iš kelių pasikartojančio matuojamo signalo periodų (1 pav.).…”