先進的數位訊號處理（DSP）結合類比轉數位（ADC）和數位轉類比（DAC）轉換器技術，已協助建立了新型數位 RF 系統，形成新一代通訊網路的基礎。數位 RF 科技和技術已成為越來越多現代「尖端科技」系統的核心，包括無線 LAN、RFID、行動電話、衛星、軍事通訊系統和雷達應用等。

數位 RF 技術的爆炸性發展已建立了高度複雜的技術環境。在一個擁擠的RF頻譜中，訊號必須使用時變性技術，以避免干擾並確保無縫作業。為了改善效能與頻譜效率，數位 RF 裝置使用前後瞬間變化的訊號，包括部分跳頻及其他快速產生與關閉脈波的訊號。

由於無數個裝置在限制的無線電頻率頻譜內同時傳輸，因此會產生常見的碰撞和干擾問題。這些碰撞會導致間歇性或干擾通訊。在商業領域中，這類的問題對用戶及企業用戶來說都十分令人受挫，而在軍事和政府領域中，這類的問題真正意味著生與死之間的差異。

為了避免系統或網路僅因超載或干擾而停止運作的「數位瞬落（digital cliff）」，請務必確保這些裝置不會在不想要的時間或不想要的頻率傳送 RF能量，並且能在干擾出現時正確地運作。

如上所述，在 RF 領域中，時序不再被忽略。現代的數位 RF 裝置所產生的訊號在顯現後隨即消失，並隨著時間發生變化。因此，數位 RF 創造了能反映現今訊號時變性本質的測試工具之需求。

尋找混附訊號（Spurious）

第一個測試挑戰就是搜尋干擾訊號或混附訊號，無論該訊號是由裝置內部所產生還是源自於裝置外部。一旦發現干擾後，必須徹底地進行分析。感興趣訊號的振幅可能比相同頻率頻帶中的其他訊號之振幅低，且可能不常發生，因此很難擷取該訊號。

為了擷取並分析這些訊號，RF 工程師需要即時儀器，以搜尋並觸發間歇性事件、無縫地擷取這些事件，並且分析代表時間遷移的累積資料。

傳統上來說，掃描頻譜分析儀和向量訊號分析儀（VSA）是 RF 工程師的專屬測試工具，但這些儀錶通常不足以執行數位 RF 技術和裝置的工作。由於傳統掃描分析儀必須調諧窄頻濾波器來橫跨整個頻率範圍，方能產生單一頻域顯示畫面，稱為「掃描」，因此這些分析儀僅能編譯不相關的 RF 頻譜活動組合，即使最快的掃描分析儀也可能會遺漏許多暫態或快速變更的訊號。

VSA 所仰賴的是後擷取分析技術，而不執行如頻域觸發等的即時作業，但此作業在百變、短暫及「脈衝」訊號充斥的現代 RF 領域中是一項必要的工作。由於缺乏適當的工具，使得工程師運用離線且通常是自行研發的解決方案，但這也會導致無效、耗時、繁複，而且經常所費不貲。

新型測試工具

幸運的是，如今有了新型測試儀器因應這些挑戰。許多複雜的問題第一次會以時間關聯的 RF 訊號行為在頻域、時域和調變域闡明。能夠觸發和擷取暫態事件，並且簡易地提供時間關聯、多域的訊號顯示畫面之工具，將大幅地降低工程師對問題進行疑難排除作業所花費的時間。

這種新型工具的典型代表是即時頻譜分析儀（RTSA）：此儀器可選擇性地在時域和頻域中的異常現象上進行觸發，並將 RF 頻展區的無縫時間紀錄擷取至記憶體中，讓工程師能夠找到數位 RF 中司空見慣的非預期問題(圖一)。此項偵測和擷取相關頻譜事件的能力可進行更多實用的時域關聯、多域（時域、頻域和調變域）分析，而全都不需重新擷取訊號。

除了提供必要的動態範圍、即時觸發與擷取功能，這些儀器還提供其他功能，例如頻譜圖顯示畫面(圖二)，可繪製隨時間變化的頻率和振幅，在某些情況下甚至是好幾分鐘的變化。頻譜圖顯示畫面就像是在傳統的功率/頻率圖形上，加上時間當作第三個維度，為頻譜分析儀提供先前的頻域量測記錄。頻域、時域和調變域組成可見的時間關聯影像，同時頻譜圖本身可摘要列出長期的檢視畫面，因此能直覺式地以三維方式觀看隨時間變化的訊號行為：這樣的影像通常在掃描頻譜儀和許多向量訊號分析儀上的傳統頻域影像顯示是看不到的。

另一項新的發展是頻罩觸發功能，此功能允許使用者定義儀器擷取訊號資訊的頻率和振幅（功率）條件。這可讓使用者在用來觸發分析儀的頻域中，定義自訂的波罩。此波罩可讓使用者設定顯示 (或不顯示) 離散頻譜事件，以觸發分析儀擷取訊號並將擷取結果儲存在記憶體中；即使這些頻譜事件發生在比相鄰訊號更低的功率位準，也可以做到。比起經常在示波器 內能看到的傳統寬頻位準觸發，自訂波罩可以提供更多功能與彈性。更特別的是，它很適用於頻譜監控、干擾搜尋，以及混附訊號搜尋。

現在，工程師可以快速地專注於可疑的頻率或持續監視訊號，但僅在訊號變更時擷取訊號。長時間記憶體可讓工程師一次擷取所有訊號資訊，並立即執行完整的分析。欲分析的事件（例如干擾或暫態訊號）可能僅發生一次或極少發生，因此第一次發生時就必須擷取所有資訊。

藉由顯示隨時間變化的頻率和功率變更之無縫記錄，RTSA就可解決許多暫態問題，這些問題包括從軟體定義的無線電系統之調變切換，到雷達傳輸時的不穩定脈衝辨識，到WLAN傳輸時的動態轉換。

結論

數位 RF 系統暴露了傳統RF測試工具的限制，但新儀器正在發展中，可以讓工程師發現意想不到的問題（這類問題對於數位RF系統卻是很平常的），而且可以做到選擇性觸發，並擷取訊號存至記憶體中。此功能可以做到完整的時間關聯、多域分析，並對訊號行為提供獨特的洞察，以及快速偵測異常和偏差。（作者為Tektronix太克即時頻譜分析儀部門副總裁）

《圖一 即時頻譜分析儀》

《圖二 即時頻譜分析儀上所顯示的頻譜圖》