ofdm 怎样测试天线带宽测试

移动通信里面,OFDM 技术所说的“载波相互正交”(知乎中也有干货)
慢慢长夜,正好怒答。1) 首先,OFDM的意思是Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 正交频分复用。所以OFDM的正交说的是频域内的正交。在OFDM技术里,使用一组正交载波来传送信息,该载波组一般具有形式如E={e^jt, e^2jt, e^3jt, ..., e^kjt}, j表示虚数单位(好吧,数学里用的是i,不过工程里边一般用很屌丝的j), 0&t&T, T是一个符号的持续时间。在集合E里边任意取两个载波作一下内积可得,上式就是子载波相互正交的含义。不同子载波之间内积为0,在Hilbert
Space里,这个意思就是正交。将各子载波组傅里叶变换一下,可以得到如下图形,分别是FDM和OFDM(google上面找的)。从频域的图形很容易看出来,与传统的频分复用(FDM)相比较,OFDM的子载波在频率域上是会重叠的,没有任何保护频带将彼此不同的载波隔开来。但是在各频域的采样点上(-f2, -f1, f0, f1, f2),其他子载波不会对当前载波的取值产生影响,因而载波组携带的信息可以在接收端被完全解调出来。另外,由于不需要保护频带以及子载波可以相互重叠,OFDM具有很高的频谱效率,这一点很重要,因为它表示可以节省很多频谱资源。2) 然后OFDM是怎么工作的呢? 首先假设我们使用N组正交的子载波,那么在一个载波周期T里,发送端可以同时传送N个信息{a1, a2, a3, ..., aN}, 每一个发送信息ak会调制相应的子载波e^jkt。然后将这组信号相加并发送,在一个周期内,发送信号有下面的形式。而在接收端,不同的子载波和接收信号作内积(在这里先假设噪声和衰变等因素不存在),第k个子载波输出端会得到信息:从这个式子可以看出,在接收端可以从一组叠加起来的信号里无误地解调出发送端的信息。这就是OFDM最基本的工作原理。3) 上面两个解释只能说明OFDM在理论上很漂亮,但是在实际应用中,如果要产生N组正交子载波,那么需要2N个振荡器(同相分量一个,正交分量一个),在工程实践中很不划算(甚至是很难做出来?木有工程实践经验,全都是纸上谈兵)。从上面的发送端信号表达式可以看出,如果对每个发送信号进行采样,使用1/2T的采样频率,我们会得到第n个采样值:这是神马东东...?
尼玛不正是离散傅里叶反变换(IDFT)么亲!!!
这才是重点啊,因为有硬件可以通过快速傅里叶变换很方便地实现DFT,所以在硬件上OFDM是可行滴。而且...是方便可行,在发送端每隔时间T把N个发送信号(串并转换)丢到一个IFFT硬件里边,然后将输出信号DA转换,再加个载波放到天线那里就可以发送了。接收端做相反的工作,首先接收射频信号,然后下变频到基带,再然后AD转换一下将模拟信号变数字信号,最后将那串数字输出丢进一个FFT器件,出来的(并串转换)就是发送的信号了。是不是很神奇啊亲不过我没打算征求你的意见因为不管你怎么认为反正我觉得真的很碉堡很神奇啊。下面放个系统图,当然OFDM没有这么简单,还有一堆的问题要处理,不过最最基本的原理就是这样。4) 基本原理说完了,不过OFDM到底拿来干神马用??? 好吧这个问题很无聊,它是用于无线通信的。 不过更准确地说,OFDM是用于高速率的无线通信应用的。无线通信和有线通信最根本的区别之一就是无线信道是一个时变的衰落信道,在不同的时间段里信道的衰落是不一样的,更严峻的问题在于,无线信道中存在多径效应(multipath),发送的信号会被不同的物体反射,最后在接收端可能产生多个可分辨的(resolvable)信号,类似于你在一间很大的空荡荡的房子里高喊一句"尼玛!"然后会有若干个回声。另外,因为传送的不仅仅只有一个信号,还有很多别的信号,所以有可能在接收的时候,别的信号会对当前的解调产生影响,这就是码间干扰(ISI)。类似于在那个大的空荡荡的房间里喊完"1"然后喊"2"再喊"3"...(谁会这么无聊)那么当你听到"2"的时候可能还会有"1"的回声,这就是所谓码间干扰。一般来说,可分辨的干扰信号数量是和所谓相关带宽有关的,在室外一般来说大概是100kHz。也就是说如果发送端使用1MHz的传输带宽发送一个信号"a",接收端会收到10个具有不同衰减的"a",当然还有别的bcde... 这么一来,解调时将会面对码间干扰的问题。任何一个学通信的筒子对码间干扰都是深恶痛绝的,有什么危害就不展开讲了。对付ISI,可以用均衡的方法,这也是在GSM系统中使用的技术。但是复杂度很高,一般也只能应对2到3个可分辨的干扰信号,再多的话手机就受不了了。另外一个方法是扩频,这个是CDMA使用的方法,也是一种令人叹服的方法。当然还有一个,就是我们的OFDM。GSM系统中,传输带宽是200kHz,使用均衡技术对付ISI绰绰有余。UMTS里边,传输带宽5MHz,扩频秒爆ISI。到了LTE,传输带宽20MHz,该OFDM出场了。上面的OFDM系统图里有一个部分是GI(Guard Interval), 保护间隔。作用是去掉别的信号产生的干扰,仅仅保留当前符号的若干个延迟样本。另外一个作用是IDFT的线性卷积变成圆周卷积。麻痹这么拗口的东西很难说明白,看看下面这个式子就是了(这个分析里仍然假设直接放松连续的信号,IDFT版本的楼主找书看看)。从这里可以看出来,接收端依旧可以无干扰地解调出相应的接收信息,只是会附带几个相位旋转。这样的附加干扰相比ISI是小case,很容易应付。通过这样的方法,OFDM也轻松地解决了ISI的问题。如果是面对的有线传输等ISI并非主要问题的应用情景,请忘掉OFDM吧。5) 当然凡事有利必有弊,没什么东西是完美的。从1)里边那个图就可以看到,如果频域的采样点出现偏差,那么所有其他的子载波都会对当前值产生影响。也就是说OFDM对频偏(frequency offset)极度敏感,少量的频偏都会破坏子载波的正交性,何况首先发送端和接收端的频率振荡器就有频偏存在,更不用说多普勒频移了。所以在OFDM接收端要做的一件很重要的事情是频偏补偿,尽可能地纠正频偏产生的影响。还有一点是OFDM一般采用QAM作为调制方式,这个又带来了均峰比的问题(PAPR),需要功率方法器具有很宽的线性范围。对于手机来说这是不实际的,所以OFDM在LTE里只用于下行传输,上行还是用传统的FDM。最后提一嘴,OFDM是LTE的关键技术之一。另外两个是MIMO和SAE。而OFDM和MIMO都是有关物理层接入的,而且各司其职:OFDM主要用于对付ISI,将一个频率选择性衰落的信道变成平坦衰落信道,MIMO主要用于空间分集,从而将BER
v.s SNR 曲线进一步压向理想情况,最终取得理想的接收特性。想进一步了解OFDM的话,有一本书推荐给LZ:L. Hanzo et al., OFDM and MC-CDMA for Broadband Multi-User Com-munications, Wiley, 2003.
给&小白&图示讲解OFDM的原理
LTE关键技术之一:OFDM
通信学习笔记——OFDM(一)
OFDM那些事
没有更多推荐了,如何让超宽带(UWB)信号测试变得简单易行? - 全文
现如今,无线电技术新兴起一种名叫超宽带(UWB)无线技术,这种技术发展非常迅速,并且有望在低功耗、短距离无线应用上广泛普及。目前,UWB技术已经迅速成为无线USB 和短程探地雷达等应用的领导技术。UWB无线电不同于传统窄带无线电,拥有大量的专用测试需求。巨大的信号带宽、窄脉冲和接近热噪底的瞬态功率频谱密度(PSD),使得 UWB 测试起来非常困难。泰克在UWB测试上为业界提供了比较简单有效的解决方案。下面小编给大家展开来细说。
什么是超宽带(UWB)技术?
根据百度解析,超宽带技术(UWB,Ultra Wide Band)技术是一种新型的无线通信技术。它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制,使信号具有GHz量级的带宽。超宽带技术解决了无线电多年以来对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低等问题的解决,同时包括如低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等一系列优点。
简单来讲,超宽带(UWB)技术是一种低功耗、高带宽并且实现相对简单的无线通信技术。UWB技术与传统的无线通信技术有着本质区别,如目前几乎所有的无线通信包括移动电话、无线局域网等通信,其所使用的通信载波均为连续的电波,而超宽带(UWB)产品在工作时发出则更多的是大量的非常短距离、能量非常大的脉冲波形。这些脉冲都是经过精确计时的,每个只有几个毫微秒长,可以覆盖非常广泛的区域。
泰克针对超宽带(UWB)信号测试提供专用的生成分析测试仪器
AWG70000 任意波形发生器
UWB信号带来了许多挑战性的测试和测量问题,需要专用的测试仪器功能。泰克为UWB生成和分析超宽带测试信号,给出了要求高性能任意波形发生器(如泰克AWG7000系列)和超宽带数字荧光示波器(如可以满足各种UWB信号带宽要求的DPO70000系列)。
泰克AWG7000系列和RFXpress为UWB 测试信号的生成提供了可靠的解决方案。AWG7000和RFXpress能在UWB频谱中以数字方式合成和产生信号。对自定义的UWB 信号或针对最新WiMedia 规范定义的信号而言,AWG7000 解决方案可创建超过1.6GHz 调制带宽的实时跳频信号。RFXpress 软件使用户能完全控制其UWB信号的特性,包括导引同步序列和时间频率码等。对WiMedia应用的全部六个频带组(BG1~BG6),使用AWG7000 可以在IQ、IF 或直接RF 信号中,也给用户提供了直接产生射频、中频上变频或基带调制等三种不同的选择。
使用AWG7000 和SerialXpress 产生数字信号,添加去加重
使用AWG7000 和SerialXpress 添加有信号还原的数字数据
泰克AWG7000系列任意波形生成器调制超宽带(UWB)信号
泰克AWG7000任意波形发生器提供 20Gs/s 的采样率,可直接生成多种 UWB 波形
生成UWB测试信号要求巨大的带宽,这需要使用专用的信号生成设备。大多数常用的实验室信号发生器只能生成几十或几百MHz的带宽,而大多数UWB信号需要1.5 GHz的带宽,远不能满足UWB要求。
根据要生成的UWB调制,可能需要不同的信号发生方法。TH-UWB和DS-UWB之类的信号一般完全在基带生成,要求几千兆赫的基带带宽。其它信号如MB-OFDM则更多地上变频到相应的RF频段。上变频方法要求的基带带宽较少,但增加了外部上变频器或调制器,提高了复杂性。
多年来,泰克AWG系列的带宽能力一直居于业内领先地位。AWG7000等型号使用近四倍的过采样率,实现了高达20 GS/s的采样率和5.8 GHz的基带带宽。这为BG1和BG2的WiMedia MB-OFDM信号直接生成RF提供了足够的带宽。
AWG7000支持直接基带和外部I-Q调制器/上变频器UWB信号生成方法
通用AWG可以执行直接基带任意波形生成功能,生成的I-Q基带信号还可以使用传统外部调制器调制和上变频到更高的频率。AWG7000提供了8 - 10位的动态范围,可以在没有外部元件的情况下,直接生成高达5.8 GHz的UWB信号。可以使用外部上变频器或I-Q调制器,实现WiMedia高频段组#3-6的信号。
AWG7000系列也配有差分输出,可以直接同流行的平衡放大器和混频器元件接口,改善了抗共模干扰的能力。由于大量的UWB信号创建工作使用软件算法以数字方式实现,因此任意波形存储器灵活播放各种信号的能力对UWB工程师尤其具有吸引力。
可以使用仪器面板操作或PC,通过多种编程方式对任意波形存储器编程。
泰克提供了RFXpress,这是一种强大的软件工具,可以合成复杂的UWB调制波形文件。此外,泰克AWG还可以导入许多常用的文件类型进行播放,如.pat、.seq、.wfm、MATLAB&、Mathcad&或Excel&。这种灵活的文件格式允许工程师直接从软件定义无线电设计工具中下载波形数据,而且通常不需要进行格式转换。
利用RFXpress 快速创建基于通用或标准RF/IF信号
为有效构建UWB系统,需要各种测试激励波形。过去,编译复杂的UWB信号结构一直很难。通常情况下,最容易随时获得的UWB信号,是来自于该系统自身软件定义的信号编码。这也是为什么泰克AWG信号发生器会支持多种兼容文件类型:这些文件类型被广泛用于流行软件定义无线电的设计工具。
但是,使用UWB自己的系统软件生成测试信号可能会带来问题。这种方法的主要问题是它假设系统波形设计能够正确运行,而在开发阶段早期,这可能并不符合实际情况。此外,无线电系统软件通常不能增加信号损伤,产生满足测试目的的信号处理起来可能会非常麻烦,同时,这些系统软件在设计时一般没有考虑测试所用的人机界面。
更加首选的方法是使用已知良好的软件工具,这种工具能够可靠地合成通用信号和基于标准的信号,这些信号可以带损伤,也可以不带损伤。这消除了测试信号的不确定性,提供了简便易用的人机界面,加快了设计和调试流程。
RFXpress同时提供了通用多信道调制合成功能和基于标准的合成功能,如WiMedia的UWB信号
RFXpress波形合成软件支持创建通用信号,及创建特定标准信号,如WiMedia格式。因此,RFXpress同时适用于WiMedia设备的频谱环境仿真和功能测试。RFXpress是一种基于流行PC的软件工具,其图形用户界面可以以可视方式确认波形和设置。RFXpress可以快速合成波形,简便地自动校准,创建RF和IF信号。它还拥有&自动发现仪器&功能,消除麻烦的手动仪器设置工作。为简化通用波形或基于标准的波形创建过程,RFXpress还拥有自动回卷(Wrap around)校正及归一化波形幅度。回卷校正功能消除了在重复播放的波形开头和末尾信号幅度差异大时连续播放时可能发生的频谱毛刺。归一化波形幅度使输出信号动态范围达到最大,它缩放波形的幅度,以最好地适应AWG的数模转换器(DAC)的动态范围。
通过使用一致性模式,用户只需点击鼠标,就可以合成复杂的MB-OFDM WiMedia信号。RFXpress包含业内采用的各种WiMedia信号标准,允许用户在最高层级上选择信号属性。这消除了手动编程实现标准规定的信号特性的复杂性。它还降低了构建WiMedia信号时因疏忽而产生错误的可能性。
RFXpress可以对大量的WiMedia信号特性编程。例如,尽管WiMedia规定了RF频段组和中心频率,但泰克认识到,许多工程师可能希望在IF上执行测试。RFXpress允许在AWG指标范围内,用户可选择在IF频率或WiMedia标准RF频率上定义信号。
RFXpress配置WiMedia信号的灵活性远不止输出频率。它可以在数据包组级定义许多UWB参数。
WiMedia UWB信号使用复杂的PLCP协议数据单元(PPDU ),定义传输所需的协议。PLCP前置码、PLCP包头和PSDU构成了PLCP协议数据单元(PPDU)。PLCP包括一个用于数据包同步和信道估算的前置码及用于PHY特点的PLCP包头,这些特点包括速率、数据包长度、介质访问控制器(MAC)信息、编码和其它信号协议属性。数据包的PSDU部分包括数据净荷及其它功能,如tail bit和Pad bit。
RFXpress可以全面控制PLCP和PSDU单元,从数字数据包组级生成波形。测试工程师可以使用一个简单的图形PPDU界面简便地创建不同的数据包,其中包括码型选择指示及发送的数据包的十六进制显示,测试WiMedia设备的功能性能。此外,用户可以选择及以图形方式查看所有TFC码及数据包之间的间隔。
RFXpress可以为被测设备(DUT)灵活地创建完整的激励数据包,包括设置MAC包头和数据净荷。甚至可以实现OFDM音调清零,实现每个载波功率电平独立设置的灵活性。为测试基本采集电路和均衡器,RFXpress还可以只生成WiMedia前置码,而没有PLCP包头和数据净荷,这有助于创建调试方案。
UWB调制能够强健地耐受信号损伤的能力,是许多UWB应用赖以生存的一项重要功能。为评估UWB设备的性能,工程师通常希望提供增加了损伤的激励信号。RFXpress不仅可以生成复杂的WiMedia MB-OFDM信号,而且可以生成常见的信号损伤。由于能够以数字方式添加信号,因此可以合成及在所需信号中添加所有类型的带内干扰源和带外干扰源,以评估RF数据链路的耐受性。类似的,可以在适当的时间增加选通噪声。甚至可以增加失真和I-Q损伤,使用并非完美的发射机测试接收机性能,保证RF互操作性。
在RF设备之间实现无差错空中接口可能会极具挑战性。实现这一点的方式之一,是在不同环境中记录来自一系列无线设备的UWB RF传输,然后播放到目标无线设备,评估其响应。
RFXpress灵活的自定义和其内建的标准一致性合成能力,为AWG产生激励信号提供了简便的文件生成工具,是一种强大的波形合成工具。
RFXpress可以从数据包组级合成WiMedia数据包波形,控制PLCP前置码、包头和PSDU数据净荷。
有效测试干扰
测试UWB接收机的干扰灵敏度一直被测试专家列为重大挑战,因此我们认真地考察一下这个问题。UWB信号涵盖的大型带宽自然会导致广泛的潜在窄带干扰源。带内干扰源和附近的带外干扰源都会导致问题。UWB设计通常不能选择陡峭的IF滤波器,这就需要更宽的测试带宽。几乎没有UWB链路是仅仅只被一个窄带信号干扰,所以在测试中,通常要求复杂的频谱测试环境,因此优化干扰性能问题尤其突出。
仿真严酷的充满干扰、涵盖极高带宽的频谱环境的成本可能会非常高。把多个信号源叠加在一起,以生成实际干扰环境的传统方法一般要求大量的信号源投资。
创建干扰测试信号的更好方法是使用AWG的超宽带宽和独特的软件工具,如RFXpress,使用一个AWG信号源合成整个频谱环境。可以在RFXpress中随机生成复杂的一系列窄带频谱干扰源,然后存储在AWG中。使用单台AWG就可以播放包含所需UWB信号的整个频谱环境,从而简便地判断设计在改善干扰灵敏度方面的效果。
RFXpress还可以控制泰克高速示波器,从而能够捕获和重放宽带信号。它可以精确播放实际信号频谱环境,评估不同设计在受控条件下的性能,复现实际频谱环境。
单个超宽带AWG可以代替许多昂贵的独立信号发生器,为评估UWB干扰灵敏度提供了更加经济、更加灵活的解决方案。
UWB频谱测量
UWB频谱测量给开发和测试工程师带来了某些不同寻常的挑战。
集成度高的UWB设备通常只允许从发射信号中进行频谱测量。内部测试点连接可能不可行,或可能反映不了超宽带天线的衰减特点。除这些问题外,发送信号可能位于噪底附近,要求非常灵敏的频谱分析仪或外部前置放大器。
装有UWB应用软件的DPO70000系列示波器同时测试WiMedia频段组每个频段的频谱模板,并进行ACPR测量。
法规要求测试UWB信号频谱需要50 MHz频谱测量分辨率带宽。UWB信号涵盖了多个宽带频谱,有部分需要牌照的信道被包含在这些频谱中,这些信道可以宽达50 MHz。因此,需要50 MHz的RBW,才能准确了解潜在的干扰风险。这一要求使许多流行的频谱分析仪无能为力,因为只有少量频谱分析仪才有这么宽的内部带宽。
示波器通常没有典型频谱分析仪的动态范围,一些测量的设置会更加麻烦。但是,高速示波器,如泰克DPO70000系列,拥有内部快速傅立叶变换(FFT)功能,其可以从捕获的时域信号中生成发射信号频谱曲线。此外,泰克DPO70000示波器带有UWB软件,可以自动对WiMediaUWB信号进行频谱模板测量。
UWB分析软件自动识别信号的TFC,选择要使用的相应频谱模板。然后软件确定信号是否通过模板测试,并计算总的积分信道功率。
一旦实现满足要求的UWB输出频谱,下一个测量问题通常是优化调制性能。
DPO70000示波器和UWB分析软件作为整套测量的一部分,自动识别这个MB-OFDM频谱图的TFC,为每个分析的数据包绘制曲线。
UWB调制测量
WiMedia的MB-OFDM UWB调制非常复杂,在检定性能时提出了多个挑战。
与在小频频范围上依赖杰出元件性能的许多窄带调制不同,超宽带元件特点可能会使UWB信号失真。例如,幅度平坦度、群时延变化和跳频毛刺都可能会使重要的链路性能劣化。从多频段信号中检测这些问题及其它问题,要求的功能远远超过了简单地捕获时域波形。
首先,必须为某个WiMedia信号确定相应的TFC。如果不知道被测设备的工作模式,可能很难识别正确的代码。幸运的是,泰克UWB分析软件利用DPO70000捕获的波形,自动识别信号的TFC、跳频序列和数据速率。UWB软件和拥有足够的带宽的DPO70000示波器,可以识别所有WiMedia频段组中的MB-OFDM信号,对于全球不同地区对UWB信号的法规要求,都可以简化相应的设备测试。
UWB 分析软件测量单个OFDM载波的星座图及EVM、数据速率和中心频率
然后,UWB分析软件可以查看详细的调制测量结果。该软件拥有强大的频域功能,可以确定信号是否通过三个频谱模板。它还独立测量频段组中每个频段的邻道功率比(ACPR),以及频段组中超出模板的数量和频段组外面超出模板的数量。
在确定频谱一致性后,可以使用矢量幅度误差(EVM)、峰值EVM、数据速率、中心频率、数据符号数和公共相位误差(CPE)评估调制质量。
UWB矢量幅度误差(EVM)的计算过程要比传统连续波测量复杂。UWB EVM包括使用信道估算(CE)符号进行初始信道估算,提供相位和定时的估值。这允许对导频的频率偏置估算应用校正,通过简单地选择CPE分析类型,更精确地进行测量。
泰克UWB分析软件可以简便地测量复杂的UWB信号属性,设计和生产领先的产品。
泰克适用于超宽带(UWB)测试最新产品系列
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中国 北京,日 –全球示波器市场的领导厂商—泰克公司日前宣布,推出MDO4000...
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测试、测量及监测仪器的全球领导厂商---泰克公司日前宣布,对其混合域示波器、高性能示波器和频谱分析仪...
北京时间11月20日消息,测试、测量及监测仪器的全球领导厂商—泰克公司日前宣布,推出 MDO4000...
全球领先的测试、测量和监测仪器提供商---泰克公司日前宣布,在EDN China(《电子设计技术》)...
高解析度多媒体介面(HDMI)2.0及行动高画质连结(MHL)3.0规格相继出炉,两者皆以支援4K×...
9月24日 – 全球示波器市场的领导厂商---泰克公司日前宣布,对其仪器和软件系列进行重大扩充,为从...
8月14日,全球示波器市场领导厂商,泰克公司日前宣布,泰克公司撰写的《防止S参数级联时失真的插值程序...
全球示波器市场的领导厂商---泰克公司日前宣布,在近日举行的“泰克公司HDMI设计和验证研讨会”上,...
广播视频测试、监测及分析解决方案的市场领导厂商---泰克公司日前宣布,将在8月21日至24日于中国国...
泰克公司日前宣布,公司将在8月21至24日在第二十二届北京国际广播电影电视设备展BIRTV 2013...
全球领先的多厂商校准、维修及相关服务供应商---泰克公司(service-solutions.tek...
7月25日消息,全球示波器市场领导者泰克日前宣布,公司将推出业界首个针对四通道SFP接口(QSFP+...
5月14日,泰克公司宣布,将在2013设计自动化大会上展出其最新推出的Certus 2.0 ASIC...
事实上,3、4月份测试测量技术应用领域厂商推陈出新,技术新品层出不穷。蓬勃发展的无线测试技术市场需求...
泰克(Tektronix)正大举挥军电源分析仪市场。泰克近期已与电源分析仪供应商Voltech签订技...
泰克公司日前宣布,在4月10日--11日于北京中国国家会议中心举办的2013英特尔信息技术峰会(ID...
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泰克公司日前宣布,其BSA286C BERTScope误码率分析仪最新荣获《电子工程专辑》2013年...
泰克公司日前宣布,推出TBS1000 系列入门级示波器,为电气工程师、教育工作者和爱好者提供了一种适...
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