2021年12月16日 | 示波器FFT进行频谱分析靠谱吗

2021-12-16 来源：eefocus

示波器被评为最常用的电子调试工具，因其强大的功能和通用性被广泛的应用。但随着电子技术的发展工程师测试的复杂程度大大提升，会面临更快信号，更复杂的混合信号调试甚至很多信号的频谱分析工作，很多工程师们认为示波器FFT进行频谱分析不靠谱，有很多的缺点：

示波器FFT分析是通过调整水平时基来改变RBW，波西观测和频谱分析两者不可兼得。

进行很小RBW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。

操作方法不友好，无法直接设定频谱分析的条件。

只显示满屏信号的分析结果，无法在时域频域同时获得最优的信号呈现

动态范围有限……

这些问题都越发让工程师头疼，难道真的要新买专业频谱分析仪才能解决这些问题吗？泰克示波器的MSO4系列的Spectrum View功能可以完美解决这些问题！

图1 TEK049信号采集和分析架构示意图

基于TEK049创新平台的SpectrumView频谱分析功能，采用了数字下变频技术，得到数字IQ信号后再进行FFT，从而保证了频谱测试的灵活性和快捷性。图1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，使得时域和频域捕获时间可以独立设置。

数字下变频广泛应用于无线通信系统中，下变频的过程如图2所示，包括数字IQ解调、低通滤波和样点抽取 (或称为重采样) 等功能部分。数字IQ解调器的本振频率与Spectrum View中设置的中心频率相同，从而完成载波对消得到零中频信号；低通滤波器用于滤除高阶混频产物，最后经过样点抽取得到IQ信号。

图2 数字下变频后得到IQ数据

SpectrumView处理的是数字IQ信号，这也是相对于传统FFT的一大特色。相对于原始采集信号，IQ信号携带的频率要低很多，对IQ数据重采样无需太高采样率，大大降低了数据量，而捕获时间 (Spectrum Time) 又不受影响，即使需要较低的RBW，仍然具有非常高的处理速度。

图3 对I/Q样点数据重采样示意图

为了便于理解，图3给出了对I/Q样点重采样的示例，假设重采样率为原始采样率的1/5，重采样的过程就是从5个原始样点中抽取一个样点的过程，该过程并没有改变相对时序关系，这意味着经过样点抽取后，相同的样点数目具有更大的Spectrum Time，从而实现高频率分辨率。

Spectrum View功能可以实现：

更好的频谱分析性能

时域及频域分析和控制互不干扰

完全按照频谱分析仪操作方法

可自定义在信号时间轴上的频域分析

动态性能大大提升

除了全新的spectrum view功能，泰克示波器4系列MSO混合信号示波器还提供超强洞察力，最多6个模拟通道，采用全新的触摸式用户界面和超高分辨率显示，告别示波器的复杂设定菜单，一键直达设置界面，大大提升操作效率。

泰克示波器MSO4系列适用于复杂系统测试设备，具有更好的性能、更高的指标，当测试结果不确定时，4系MSO可以作为标准。拥有同类产品超大显示和更高的可用通道数，在有限的空间获得前所未有的洞察力，打造了示波器的全新操作体验。6.1英寸（15.5厘米）深，适合有限的工作台空间；出色的细节设计和多达6条FlexChannel的输入通道，任何通道都可以显示波形、频谱或两者，任何一条输入通道都可连接逻辑探头查看八条数字通道，高达1.5GHz带宽、6.25GS/s采样率。