作者：羅德與施瓦茨 應用工程師白宗良
無線信號看不見摸不著，稍縱即逝，很多用戶都想能否有記錄一段信號，反復地分析或重播放這段信號。針對這種需要，業界提供有基于射頻流盤技術主打大時長的技術方案，也有結合軟件無線電板卡提供定制化開發的技術方案。這些方案要么操作繁瑣，定制化屬性太強，要么就是價格昂貴，普通客戶用不起。其實，一般的記錄與重放信號需求并不需要啥特別復雜的設備，采用R&S 公司的通用頻譜儀FSx系列和矢量信號源SMx系列就可以輕松完成。
R&S FSx系列的頻譜儀均采用數字化中頻結構，輸入射頻信號經過多級變頻后，然后對變頻后的中頻進行數字量化，數字正交下變頻到數字IQ，數字IQ經過抽取、均衡濾波后送到IQ存儲器，最后頻譜儀自身的各類解調分析應用軟件通過分析存儲的IQ數據得到頻譜儀界面上的各類結果數值與曲線。從外部信號輸入到下變頻IQ數據存儲，整個鏈條的處理帶寬，在頻譜儀中被稱為解調帶寬。在解調帶寬范圍內的信號時頻特征可完全由存儲的IQ數據來表征與重現，所以通過存儲IQ數據即可實現信號記錄。
圖1：R&S FSx 頻譜儀原理結構
R&S SMx系列矢量信號源均配備有任意波形發生器（ARB：arbitrary waveform mode），任意波形發生器內置IQ數據播放存儲器可用于重放記錄的IQ數據。重放的IQ數據通過插值濾波、數模轉換濾波后變成模擬IQ，然后模擬IQ信號通過IQ調制器與本振信號上變頻后，生成最終輸出的射頻信號。與頻譜儀對應，從存儲的IQ數據到射頻信號鏈路的處理帶寬，在矢量信號源中被稱為調制帶寬。在調制帶寬內，記錄的信號可由矢量信號源完整的重現出來。
圖2：R&S SMx 矢量信號源原理結構
理解了R&S通用頻譜儀與矢量信號源記錄與重放信號的基于原理，對于具體的儀表的操作就很簡單了。
使用R&S FSx進行信號記錄過程如下：
首先記錄信號需進入頻譜儀的IQ Analysis 模式，按R&S FSx頻譜儀的Mode按鍵，在跳出的對話框中選擇標配即具備的IQ analyzer 分析模式。
圖3：R&S FSx mode測試模式選擇對話框
IQ analyzer 分析界面中，先按Freq按鍵設置擬采集信號的中心頻率，然后按Ampt按鍵設置測試參考電平。頻譜儀的參考電平設置值應稍大于待記錄信號的峰值功率以保證待記錄信號不會被壓縮、削峰的同時充分利用頻譜儀的有效動態范圍。然后在按Meas Config按鍵，在跳出的軟菜單中選擇Data Acquisition 菜單，跳出信號采集設置對話框。
圖4：R&S FSx信號采集設置對話框
在該對話框中，Sample rate 采樣率和Analysis Bandwidth解調分析帶寬是聯動設置項目，用戶只需要設置其中一個即可。分析帶寬決定了記錄信號的頻譜帶寬大小。與此對應，記錄信號的時長由Meas time 測量時長設置決定。Record length記錄點數和Meas time 測量時長為聯動設置項目，兩者之間的關系是Record length記錄點數 = Meas time 測量時長? Sample rate 采樣率。
設置好這些參數后，用戶可按Run single按鍵采集一次信號，然后點擊快捷菜單條中的Save 圖片 圖標。在對應屏幕右側的菜單條中選擇Export菜單→I/Q Export子菜單，跳出I/Q數據文件保存對話框。
圖5：I/Q數據文件保存對話框
在該對話框中設置保存文件名、路徑和保存數據文件格式。R&S FSx支持多種I/Q數據格式如*.CSV，*.MAT等，在這里用戶可以選擇*.IQ.tar格式。*.IQ.tar格式為R&S公司自定義的一種透明的IQ數據格式，可以在R&S FSx頻譜儀和SMx矢量信號源中兼容使用。到此信號記錄的工作就完成了。
對于記錄下的信號I/Q數據，用戶可以通過R&S 提供的基于PC的信號分析軟件VSE內的各類分析功能進行反復地離線信號分析。除此之外，R&S FSx頻譜儀內置的各類基于I/Q數據的在線解調分析應用軟件如VSA通用數字調制分析、Pulse measurement 脈沖分析等也支持離線數據文件分析。
在R&S FSx頻譜儀上進行離線數據文件分析的通用操作方式如下：首先按Mode按鍵，選擇一個解調分析應用如VSA通用數字調制分析應用軟件。然后按Input/Output按鍵，在對應的菜單條中選擇Input source config菜單，跳出輸入設置對話框。
圖6：輸入設置對話框
在輸入設置對話框中選擇I/Q File欄目，點擊selec File軟按鍵選擇先前保存的IQ數據文件。最后激活數據文件輸入狀態即可。
用戶也可通過R&S SMx矢量信號源重放已記錄下的信號I/Q數據波形。在R&S SMx主界面中的點擊baseband方塊。在對應的下拉菜單條中選擇ARB條目，跳出Arbitrary Waveform Modulation任意波形調制設置對話框。
圖7：任意波形調制設置對話框
在對話框中點擊Load Waveform選擇已記錄的I/Q數據文件，激活ARB模式。最后設置信號源輸出載波頻率和輸出幅度即可。
在實際操作過程中，用戶需要注意以下兩點：
? 記錄與重放信號的頻跨范圍由頻譜儀的解調帶寬與矢量信號源調制帶寬決定，不同型號儀表支持帶寬由其配備帶寬選件決定，具體數據請參考廠家提供的儀表數據手冊。
? 記錄與重放信號的最大時長由頻譜儀的I/Q記錄存儲深度與矢量信號源ARB存儲深度決定，不同型號的頻譜儀與矢量信號源具體數值不同，廠家也提供不同選件進行擴展。具體參數可見具體型號的數據手冊。
通過上述步驟，用戶使用R&S通用頻譜儀與矢量信號源即可簡單、快速地實現信號記錄與重放。
