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示波器上的频域分析利器 Spectrum View 功能基础篇


  来源: 泰克科技 时间:2020-11-11 编辑:清风
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摘要


示波器和频谱仪都是电子测试测量中必不可少的测试设备,分别用于观察信号的时域波形和频谱。时域波形是信号最原始的信息,而频谱的引入主要是为了便于分析信号,比如谐波和杂散的测试,从时域上很难观察到,但是从频域就可以非常明了的区分开。



示波器除了具有采集信号的基本功能,还可以对信号进行 FFT 变换得到频谱,从而兼具频谱分析功能。几乎所有的中高端示波器均支持 FFT 频谱分析。本文将要介绍的频谱分析功能——Spectrum   View,是一款功能强大的频谱分析工具,它的引入开启了全新的时频域信号分析。


结合了 TEK049  ASIC 创新平台及  TEK061 低噪声前端放大芯片的频谱模式  -- Spectrum  View 是获得高动态、低噪底的强有力保证。


图 1. TEK049 平台和超低噪声前端 TEK061


Spectrum View 特性一览


从实现方法上讲,Spectrum  View 也是采用 FFT,但并不是直接处理采集的样点,而是先通过数字下变频(DDC 技术 ) 得到 IQ 数据,然后经过 FFT 得到信号频谱。这也是相对于传统 FFT 的一大特色。与原始采集信号相比,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,提高了处理速度。


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:



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。传统 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。



Spectrum View 具有标准频谱仪的操作设置,如图2 所示,具有更友好的交互界面,可以直接设置中心频率、Span、RBW 及时域窗口的类型。


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;


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;


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;


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;


支持  Normal、Max.   Hold、Min.   Hold  以 及 Average 等四种迹线显示模式;


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;


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。


图 2. Spectrum View 操作界面


时频域并行分析


图 3 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。SpectrumView 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.  信号采集和分析架构示意图


作为示例,图 4 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。


关键词:示波器 频谱仪 频域分析 Spectrum View    浏览量:1040

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