9.3.5. Pemicuan Waktu Riil
9.3.5.4. Membangun Topeng Frekuens
Seperti bentuk lain dari pengujian topeng, picu topeng frekuensi (juga dikenal sebagai picu ranah frekuensi) dimulai dengan definisi dari topeng pada layar. Definisi ini dilakukan dengan mengatur titik frekuensi dan amplitudonya. Topeng dapat digambarkan titik per titik atau penggambaran secara grafik dengan mouse atau piranti penunjuk lain. Picu dapat diatur untuk terjadi bila sinyal berada di luar topeng menerobos batas atau bila sinyal terjadi tiba- tiba di dalam topeng. Gambar 9-23
menunjukkan topeng frekuensi yang memungkinkan lintasan spektrum normal dari sinyal tapi bukan penyimpangan sesaat. Gambar 9-24 menunjukkan peraga spektogram untuk akuisisi yang telah dipicu pada saat sinyal sesaat melebihi topeng. Gambar 2-11 . menunjukkan spektrum untuk bingkai pertama dimana topeng telah melebihi. Perlu dicatat bahwa sebelum picu dan setelah picu data dikumpulkan dan keduanya ditunjukkan dalam spektogram.
9.3.5.5. Pewaktuan dan Picu
Pewaktuan pengendali, bila digunakan bersama dengan picu menawarkan suatu kombinasi kuat untuk menganalisa transien atau pewaktuan lain yangberkaitan dengan parameter. Panjang akuisisi menentukan panjang waktu untuk menyimpan sampel ke dalam memori berkaitan dengan adanya sinyal picu. Histori akuisisi menentukan seberapa banyak akuisisi sebelumnya akan dipertahankan setelah masig-masing picu baru. RSA menunjukkan panjang akuisisi dalam jendela overview ranah waktu. Panjang spektrum menentukan panjang waktu untuk peragakan spektrum yang dihitung. Offset spektrum menentukan penundaan atau membantu saat terjadi picu sampai bingkai FFT mulai diperagakan. Kedua panjang spektrum dan offset spektrum memiliki resolusi waktu dari satu
bingkai FFT (1024 sampel pada kecepatan pengambilan sampel efektif). RSA menunjukkan offset spektrum dan panjang spektrum menggunakan palang berwarna pada bagian dasar dari jendela overview ranah waktu. Palang warna dikunci pada peraga bersangkutan.
Panjang analisis menentukan panjang waktu untuk analisa modulasi dan pengukuran lain yang dibuat didasarkan waktu. Analisa offset menentukan penundaan atau picu sesaat sampai analisa dimulai. RSA menunjukkan analisa offset dan panjang pemakaian berupa palang warna pada bagian dasar dari jendela overview ranah waktu. Palang warna dikunci pada peraga yang bersangutan.
Indikator picu keluaran memungkinkan pemakai untuk
Gambar 9-23: Definisi topeng frekuensi
Gambar 9-24: Spectrogram menunjukkan sinyal transien diatur pada pembawa. Kursor diatur pada titik picu sehingga data sebelum picu ditampilkan, diatas garis kursor dan data setelah picu diperagakan dibawah garis kursor. Garis sempit putih pada sisi kiri daerah biru dinotasikan data setelah picu.
memilih keluaran TTL yang berada dipanel depan digunakan untuk picu sesaat. Ini dapat digunakan
untuk menyerempakkan
pengukuran RSA dengan instrumen lain seperti osiloskop atau penganalisa logika.
9.3.6.7. Baseband DSP
Hampir semua pengukuran penganalisa spektrum waktu riil dilakukan melalui pemroses sinyal digital (DSP) dari aliran data I dan Q yang dibangkitkan oleh blok
DDC dan disimpan ke dalam memori akuisisi. Berikut ini merupakan diskripsi dari beberapa fungsi utama blok yang diimplementasikan dengan DSP.
9.3.6.8. Kalibrasi / Normalisasi
Kalibrasi dan normalisasi mengganti untuk penguatan dan respon frekuensi dari rangkaian analog yang mendahului pengubah analog ke digital (A/D). Kalibrasi dilakukan di pabrik dan disimpan dalam memori berupa table-tabel kalibrasi. Koreksi dari table-tabel yang disimpan diaplikasikan untuk mengukur sebagai besaran yang diperhitungkan. Kalibrasi diberikan ecara teliti dapat dilacak
pada lembaga yang
bertanggungjawab pada standarisasi pengukuran. Normalisasi pengukuran yang
dilakukan secara internal untuk mengkoreksi variasi yang disebabkan oleh perubahan temperature, umur dan satuan ke satuan lain yang berbeda. Seperti halnya kalibrasi, konstanta normalisasi disimpan dalam memori dan diaplikasikan sebagai koreksi pada perhitungan pengukuran.
9.3.6.8. Penyaringan
Banyak proses pengukuran dan
kalibrasi membutuhkan penyaringan dalam penambahan
penyaringan dalam IF dan DDC /
penghapus. Penyaringan dikerjakan secara numeric pada
sampel I dan Q yang disimpan dalam memori.
Pewaktuan, Sinkronisasi dan Pensampelan kembali
Pewaktuan berkaitan dengan sebagian besar sinyal kritis pada
kebanyakan sistem RF modern. RSA memberikan analisa yang berkaitan dengan waktu dari spektrum, modulasi dan daya sehingga memungkinkan waktu berhubungan antara variasi karakteristik RF untuk diukur dan diteliti. Clock sinkronisasi dan sinyal pensampelan kembali dibutuhkan untuk demodulasi dan pemrosean pulsa.
9.3.6.9. Analisa Transformasi FastFourier
Fast Fourier Transform (FFT) merupakan jantung dari penganalisa spektrum waktu riil. Dalam RSA algoritama FFT pad
aumumnya menerapkan transformasi sinyal ranah waktu ke
dalam spektrum ranah frekuensi. Secara konsep, pemrosesan FFT dapat dipandang sebagai melewatkan sinyal melalui sekumpulan penyaring parallel dengan frekuensi resolusi dan lebar band sama. Keluaran FFT pada umumnya harga kompleks. Untuk analisa spektrum, amplitudo dari hasil kompleks biasanya sangat menarik. Proses FFT dimulai dengan penghapusan dan komponen base band I dan Q disaring dengan baik, yang mana ditampilkan dalam bentuk sinyal kompleks dengan I sebagai bagian riil dan Q sebagai bagian imaginer. Dalam pemrosesan FFT, sampel diatur dari sinyal kompleks I dan Q diperoses pada saat yang sama. Pengaturan sampel dinamakan bingkai FFT. FFT berfungsi pada sampel sinyal waktu dan menghasilkan sampel fungsi frekuensi dengan panjang yang sama. Jumlah sampel dalam FFT, pada umumnya berupa daya dari 2, juga dinamakan ukuran FFT. Misal 1024 titik FFT dapat ditransformasi 1024 I dan 1024 Q ke dalam sample 1024 titik ranah frekuensi kompleks dalam diskusi sebelumnya penyaring-penyaring inidihubungkan secara parallel.
Dua garis spektrum lebih dekat
dibanding lebar bin tidak bisa dipecahkan. Resolusi frekuensi FFT merupakan lebar masing- masing frekuensi bin, sama dengan frekuesni sampel dibagi dengan ukuran FFT.
Memberikan frekuensi sampel sama, ukuran FFT lebih besar resolusi frekuensi lebih halus. Untuk RSA dengan kecepatan pengambilan sampel 25,6 MHz dan ukuran FFT 1024, resolusi frekuensi adalah 25 kHz. Resolusi frekuensi dapat ditingkatkan dengan menambah ukuran FFT atau dengan mengurangi frekuensi sampel. RSA, sebagaimana telah disebutkan di atas menggunakan Digital Down Converter dan penghapusan untuk mengurangi kecepatan pengambilan sampel efektf sebagai span frekuensi yang sempit, secara efektif menawarkan resolusi waktu untuk resolusi frekuensi. Sementara ukuran FFT dipertahankan dan penghitungan kompleksitas ke tingkat yang dapat dikendalikan. Pendekatan ini memungkinkan resolusi halus pada span sempit tanpa waktu perhitungan berlebihan. Pada span lebar dimana resolusi frekuensi cukup lebih kasar.
Batas praktis pada ukuran FFT adalah seringnya peragaan resolusi. Karena suatu FFT resolusi lebih besar dari pada jumlah titik yang diperagakan.
Gambar 9-25: Satu bingkai spektogram yang menunjukkan kejadian picu dimana sinyal transien terjadi disekitar topeng frekuensi
Gambar 9-26: Tiga bingkai sampel sinyal ranah waktu
9.3.6.9.1. Jendela
Ada suatu asumsi yang tidak bisa dipisahkan dalam matematika dari Discrete Fourier Transform dan analisa FFT yang mana data diproses berupa perioda tunggal dari pengulangan sinyal. Gambar 9-26 melukiskan serangkaian sampel ranah waktu. Pada saat memproses FFT diaplikasikan pada bingka 2, misal perluasan sinyal periodik. Discontinuitas antar bingkai berurutan pada umumnya terjadi seperti ditunjukkan pada gambar 9-27 Tiruan diskontinuitas menimbulkan
respon palsu tidak ada dalam sinyal aslinya, yang dapat membuat tidak mungkin untuk mendeteksi sinyal kecil yang berada didekat yang besar. Ini
berpengaruh dinamakan kebocoran spektrum.
RSA menerapkan teknik jendela pada bingkai FFT sebelum pemrosesan FFT dibentuk untuk mengurangi pengaruh kebocoran spektrum. Fungsi jendela pada umumnya mempunyai bentuk bel. Terdapat sejumlah fungsi
Gambar 9-27: Diskontinuitas yang disebabkan oleh ekstensi periodic dari sampel dan bingkai tunggal
jendelam yang popular Blackman- Haris profil 4B(BH4B) ditunjukkan
dalam gambar 9-28.
Gambar 9-28: Profil jendela Blackman-Harris 4B (BH4B)
Fungsi jendela Blackman-Haris 4B ditunjukkan dalam gambar 9-25. memiliki harga nol untuk sampel pertama dan terakhir dan kurva kontinyu diantaranya. Perkalian bingkai FFT dengan fungsi jendela mengurangi diskontinuitas pada akhir bingkai. Dalam kasus ini jendela Blackman-Haris, dapat mengurangi diskontinuitas bersama.
9.3.6.9.2. Efek jendela adalah untuk menempatkan beban lebih besar pada sampel
di pusat jendela dibanding men]jauh dari pusat, membawa harga nol pada akhir. Ini dapat dipirkan secara efektif mengurangi waktu yang dihitung oleh FFT. Waktu dan frekuensi adalah jumlah timbale balik. Semakin kecil waktu sampel resolusi frekuensi semakin lemah (lebar). Untuk jendela Blackman-Haris 4B, resolusi frekuensi efektif mendekati dua kalli sebaik nilai
yang dapat dicapai tanpa jendela. .
Implikasi lain dari jendela adalah data ranah waktu dimodifikasi dengan menghasilkan jendela suatu keluaran spektrum FFT yang sangat sensitive terhadap perilaku pusat bingkai, dan tidak dapat merasakan perilaku di permulaan dan akhir bingkai. Sinyal transien muncul dekat salah satu ujung dari bingkai FFT yang dilonggarkan dan dapat luput semuanya sama sekali. Masalah ini dapa diselesaikan dengan menggunakan bingkai tumpang tindih, teknik kompleks meliputi trade-off antara penghitungan waktu dan kerataan ranah waktu untuk mencapai performansi yang diinginkan. Secara singkat diuraikan di bawah ini.
9.3.6.9.3. Pemrosesan Paska
FFT
Karena fungsi jendela melemahkan sinyal pada kedua ujung dari bingkai, ini mengurangi daya sinyal keseluruhan,
amplitudo spektrum diukur dari FFT dengan jendela harus diskala untuk memberikan pembacaan amplitudo dengan benar. Untuk sinal gelombang sinus murni factor skala merupakan penguatan DC dari fungsi jendela. Setelah pemrosesan juga digunakan untuk menghitung amplitudo spektrum dengan menjumlahkan bagian riil yang dikotak dan bagian kotak imaginer pada setiap bin FFT. Spektrum amplitudo pada umumnya diperagakan dalam skala logaritmis sehingga berbeda dengan frekuensi cakupan ampitudo lebar dan diperagakan secara serempak pada layar yang sama.
9.3.6.9.4. Bingkai Overlap
Beberapa penganalisa spektrum waktu riil dapat dioperasikan dalam mode waktu riil dengan bingkai tumpang tindih. Pada saat ini terjadi, bingkai sebelumnya diproses pada saat sama dengan bingkai baru diperoleh. Gambar 2- 29. menunjukan bagaimana bingkai diperoleh dan diproses. Satu keuntungan dari bingkai tumpang tindih kecepatan penyegaran peraga ditingkatkan, efek yang paling nyata dalam membatasi span yang diperoleh sempit waktu akuisisi panjang. Tanpa bingkai overlap, layar peraga tidak dapat diperbaharui sampai diperoleh bingkai baru masuk. Dengan bingkai overlap, bingkai baru diperagakan sebelum bingkai sebelumnya diselesaikan.
Waktu
Gambar 9-29: Sinyal akuisisi, pemrosesan dan peraga menggunakan bingkai overlap
Keuntungan lain peraga ranah frekuensi dalam peraga spektogram. Karena jendela menyaring mengurangi konstribusi dari sampel pada setiap akhir bingkai ke nol, spektrum terjadi pada sambungan antara dua bingkai, diatur dapat hilang jika bingkai tidak overlap. Bagaimanapun, mempunyai bingkai yang overlap memastikan bahwa semua spektrum akan
dapat dilihat pada peraga spektrogram dengan mengabaikan efek jendela.
9.3.6.9.5. Analisa Modulasi
Modulasi merupakan alat yang melewatkan sinyal RF sebagai pembawa informasi. Analisis modulasi menggunakan RSA tidak hanya mentransmisikan isi data namun juga mengukur secara akurat dengan sinyal yang
Bingkai 1 Bingkai 1 Bingkai 2 Bingkai 3 Bingkai 3 Bingkai 2 Bingkai 4 Bingkai 3
dimodulasikan. Lebih dari itu, mengukur banyaknya kesalahan dan pelemahan yang menurunkan tingkat kualitas modulasi.Sistem komunikasi modern telah secara ddrastis ditingkatkan jumlah format modulasi yang digunakan. Kemampuan menganalisa RSA pada banyak format dan memiliki arsitektur yang memungkinkan untuk menganalisa format baru.
9.3.6.10. Modulasi Amplitudo,