一直以来,我们接受的教育就是要用FFT来进行频域信号的测试与分析。工作以后我们利用示波器上的FFT功能进行频域信号测试。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。
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,遇到了很多问题。
- 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;
- ……
“我在高分辨率的情况下,观测更高频率的信号时会发现,采样率提高,导致采样时间受限,无法捕获其它感兴趣的信号/事件。同时导致波形存储变长,响应变慢;FFT输入样点变多也会严重影响响应速度;需要手动控制采样深度,采样率等等;很难用频谱缩放展示频谱范围。”
这些问题都让我越发头疼,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
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。
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