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MDO4000混合域示波器結構解密(下)

作者: 時間:2017-01-12 來源:網絡 收藏
生成頻譜

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/201701/337980.htm

下圖25說明了生成顯示頻譜曲線的過程:

圖25 生成頻譜曲線

在這個過程中,首先把數據乘以窗口函數。由于FFT假設信號在整個期間不變,因此采樣間隔最后的不連續點將在得到的頻譜中表現為頻譜泄漏。窗口函數是為了減少這些不連續點。如需進一步了解各種窗口函數及其使用,請參閱附錄一。

信號在整個期間不變的假設的其中一個含義,在RF時域數據覆蓋的時間間隔期間內,若信號改變幅度的話,它將以降低的功率電平顯現在所得到的頻譜中。避免這種結果的唯一途徑是調節RBW分辨率帶寬設置,保證信號在整個時間間隔期間是穩定的。

由于FFT處理在2的冪數的數據長度中更加有效,因此輸入數據會加上零襯墊,直到最近的2的冪數。零襯墊增加了頻譜分辨率,而不會改變頻率成分。

應該指出的是,使用的FFT長度完全取于跨度/RBW之比。上面的公式中可以很容易看出:

FFT長度= (窗口因數* 濾波因數* (1/2 * 跨度)) / RBW (公式10)

對MDO4000混合域示波器,默認Kaiser窗口的窗口因數是2.23。如上所述,濾波因數約等于3。默認的跨度/ RBW之比為1000:1。在這些默認設置下,得到的FFT長度約為3345點。這將零襯墊直到4096點FFT。

每個變換幀中樣點數越多,變換完成后頻率分辨率越好。遺憾的是,這也意味著變換幀所需的數據計算數量越多。FFT這個變換過程也因密集計算要求而聞名。

圖26. 提高時間樣點數改善了頻域分辨率。

然后我們使用FFT,以頻譜形式把RF時域數據轉換成頻域數據。然后進一步修改這個頻譜:

整個頻譜乘以一套調節平坦度的系數。這些系數在出廠校準時確定。MDO4000混合域示波器中沒有相位校準。

如前所述,FFT過程可以涉及1,000 - 2,000,000點??梢詨嚎s頻譜記錄,以適應1000點畫面。這種數據壓縮(樣本抽?。┻^程稱為檢測,用來把多個FFT二元組匯聚成一個顯示的二元組。用戶可以控制選擇的檢測方法,壓縮方式如下:

  • + Peak:保留壓縮間隔中最大的數據點
  • -Peak:保留壓縮間隔中最小的數據點
  • Average:平均整個壓縮間隔中的數據
  • Sample:保留壓縮間隔中最后一個數據點

然后可以對最終頻譜求對數,得到最終畫面。

生成RF時域數據

IQ數據的另一個用途是生成RF時域數據。回憶一下,在上面的數字下變頻中,IQ數據只是在虛數IQ數據平面中作為矢量繪制的信號的卡笛爾表示。因此,IQ數據可以作如下變換:

圖27. 生成RF時域數據

可以在時域格線中,與其它時域曲線一起繪制得到RF時域數據圖。所有時域數據(包括模擬數據、數字數據和RF射頻通道) 在格線中都時間對準,允許用戶評價各條通道之間的定時關系。

注意相位計算和頻率計算都獨立于幅度計算。如果幅度低,那么IQ數據會越來越以噪聲為主。下面的截圖中顯示了這種效應:

圖28. 沒有消隱的相位隨時間變化。

為了避免這個問題,MDO4000混合域示波器擁有靜噪控制功能,允許用戶在幅度降到用戶自定義門限以下時消隱相位和頻率曲線。下面截圖顯示了這一結果。


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