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2021年04月01日 | 用示波器测频谱时，竟然有比FFT更好的方法
2021-04-01 来源：eefocus
快速傅里叶变换 (fast Fourier transform) 简称FFT, 是利用计算机计算离散傅里叶变换（DFT)的高效、快速计算方法的统称。FFT功能在示波器普及率高，易获取，可以实现时域、频域联调功能，还具备高采样带宽。
但随着测试要求与测试信号的复杂程度的提高，在利用FFT进行频谱分析时，想必大家也遇到了很多问题，如：
FFT测试需要通过调整水平时基来改变RBW，在要求RBW很小的测试场景，需要增大水平时基，严重影响了示波器处理速度；
操作不直观；
无法在时域频域同时获得最优的信号呈现；
动态范围有限；
……
如何才能解决这些问题呢？
泰克新推出的4系列MSO示波器的Spectrum View功能可以完美解决这些问题！
·专利采样技术使得时域频域控制互不干扰，比传统FFT更易用
·可以在两个域同时从不同角度观测信号
·观测频域信号在时间轴上的变化
·分析信号/事件在频域和时域上发生时的相关性
下面我们就来具体了解一下吧~~
壹 多通道分析测试
频谱应用过程中，Spectrum View与频谱仪FFT模式下的数据处理过程相同，虽然测试动态不如频谱仪，但是Spectrum View有着自己的优势，比如可以测试极低频率的信号，具有丰富灵活的探测方式，以及时频分析的相关性。此外，Spectrum View还支持多通道频谱测试，这得益于TEK049支持同时对每个通道的信号作频谱分析处理。
▲ 图 1 .同时观测两个通道的时域波形及频谱
TEK049的多通道时域波形显示方式，所激活的频谱既可以“堆栈 (Stacked) ”显示，也可以“重叠 (Overlay) ”显示。图1同时观测了两个通道的时域波形及频谱，并且采用了重叠显示，以便于频谱之间的对比。所有通道的频谱共用相同的Span、RBW、FFT Window及Spectrum Time，这一点与时域要求多通道间共用采样率、水平时基及触发类似。尽管如此，各个通道的中心频率可以独立设置，默认是联动的，也可以根据需要设置为不同值。
Spectrum View支持自动搜索峰值，最多支持11个Peak Marker，幅值最大的频点自动标记为“Ref. Marker”，其它Marker的频点和幅值可以显示为绝对值，也可以显示为相对于“Ref. Marker”的相对值。如果所需要的Marker数目超过限制，还可以通过使用频域的cursor确定频率和幅值。
贰 时域、频域的独立并行分析
▲ 图 2 .信号采集和分析架构示意图
图2给出了信号采集和处理架构示意图，模拟信号经过ADC转换为数字信号后，时域和频域是并行处理的，从而可以独立设置时域和频域捕获时间。Spectrum View支持滑动Spectrum Time的位置，对不同时段的信号作频谱测试，这使得对信号进行时频域联动测试成为可能。
▲ 图 3 .时域、频域和调制域联动分析
图3给出了一个跳频信号分析结果，同时给出了时域波形、频谱及跳频序列的结果。图中红色标记处为Spectrum Time，即用于FFT分析的时间，其位置是可以移动的，测试的频谱就是当前位置对应的频谱。拖动Spectrum Time的位置，可以分别对不同的频点进行观测，当前观测的是频率切换过程中的频谱变化。
无论与频谱仪比较，还是与示波器传统的FFT方法相比，Spectrum View都具有自己的特色：
1. Spectrum View使得时、频域捕获时间相互独立，当设置较小的RBW时依然可以保证示波器的处理速度
2 .Spectrum View具有标准频谱仪的操作设置，更友好的交互界面，可以直接设置中心频率、Span、RBW及时域窗口的类型
3. Spectrum View支持丰富的探测方式，且能够测试极低频率信号频谱，是普通频谱仪所不能及的
4. 支持多通道时、频域联合分析，而且支持触发捕获，使其可以分析瞬态或者间歇性信号的频谱
5 .支持多种时间窗类型，可以根据待测信号的特性进行选择，以保证测试结果的精确性
6 .支持峰值自动搜索功能，可以设定峰值搜索阈值，可显示多达11个Peak Marker
7 .支持Normal、Max. Hold、Min. Hold以及Average等四种迹线显示模式
8 .当显示多个通道的频谱时，既可以“堆栈 (Stacked) ”显示，也可以“重叠 (Overlay) ”显示
9 .所有通道具有相同的Span、RBW、FFT Window及Spectrum Time，但中心频率可以独立设定
史海拾趣
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