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2021年08月27日 | ZDS2022十全十美示波器之4MptsFFT分析功能
2021-08-27 来源：eefocus
当你读到这里时，或许会问，FFT有什么好讨论的，难道ZDS2022示波器会有什么本质的不同吗？我们不妨简单地回顾一下FFT中几个重要的参数和关系表达式。
采样率：
示波器的采样频率，用Fs表示。ZDS2022示波器每通道均支持1GS/S采样率，下面将以最高采样率1GS/S为基准描述相关的问题；
FFT点数：
与示波器死区时间对应的参数是示波器的波形刷新率，又叫波形捕获率，示波器在特定时基本下的波形刷新率是可通过Trigger Out接口去测得，示波器的波形刷新率越高越好。
波形刷新率F = 1/(t1+t2) （wfms/s）
FFT点数：
示波器用于FFT变换的样本数据个数，用N表示。ZDS2022示波器最大可以执行4M点的实时FFT运算。显然用400万个点做FFT，势必需要相当惊人的运算能力和运算效率；
频率分辨率：
用△f 表示示波器最小能分辨多小的频率。假设频率分辨率为10Hz，则可分辨10Hz、20Hz、30Hz……等10Hz整数倍的频率点，但不能分辨出15Hz、25Hz、37Hz等非整数倍的频率点。频率分辨率的计算公式：△f = Fs / N （1）
当采样率一定时，则只能通过增加FFT点数才能提高频率分辨率，其前提是示波器要有足够的运算能力，且有足够的存储深度，即两者缺一不可。另一种办法是降低采样率，则势必导致无法分析高频信号，在某些情况下并不允许，而且除非是售价几十万和上百万的示波器，一般都无法手动调整示波器的采样频率。
为什么示波器必须做到4兆点的实时FFT呢？
常见的一些示波器，FFT最大只支持8K个点，甚至有些示波器只有1K个点。根据上面的关系表达式可以看出，在1GS/S采样率下，最高频率分辨率只有Fs/N=1GS/S / 8K点 = 125KHz。也就意味着，如果被测信号不是125K的整数倍，则根本无法判断信号频谱。真实世界能有多少个被测信号正好是125KHz整数倍的呢? 因此这种示波器的FFT没有任何实用价值。这也是为什么在其它示波器的宣传资料中，几乎见不到关于FFT性能宣传的根本原因。
由于致远电子对FFT做了大量的深度优化，使得ZDS2022示波器最大可以支持4M点FFT。根据上述的关系表达式，在1GS/S采样率下，FFT的频率分辨率达到了1GS/S / 4M点 = 250Hz。
显然，在1GS/S采样率条件下示波器能够达到这样的频率分辨率，也就是说只要被测信号频率是250Hz的整数倍，ZDS2022仍能准确无误地分辨出来。即便被测信号不是250Hz的整数倍，此时存在频谱泄露，但在250Hz这么小的频率分辨率下，也能较准确地分析出被测信号的大致频点。
综上所述，当在200MHz带宽示波器上实现了4M点的FFT运算时，在1GS/s采样率下FFT的频率分辨率仍达到了250Hz水平，示波器就一定能真正地成为信号分析的利器。
史海拾趣
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