在示波器上如何实现极致 FFT功能
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示波器的频率计算和傅里叶变换示波器是一种用于测量和显示电压波形的仪器,广泛应用于电子、通信、无线电等领域。
在使用示波器时,频率计算和傅里叶变换是两个重要的功能。
本文将介绍示波器中频率计算和傅里叶变换的原理和应用。
一、示波器的频率计算示波器的频率计算是指通过示波器测量得到的电压波形,计算出该波形的频率。
示波器中常用的频率计算方法包括周期测量法、计数法和相位比较法。
1. 周期测量法周期测量法是通过测量波形的一个完整周期所用的时间来计算频率。
示波器会自动测量出波形的周期,并根据周期计算出频率。
该方法适用于稳定且周期性的波形。
2. 计数法计数法是通过计算波形在固定时间内的周期数来计算频率。
示波器会在固定时间内对波形进行计数,并根据计数结果计算出频率。
该方法适用于任意类型的波形。
3. 相位比较法相位比较法是通过比较波形上升沿或下降沿的时间间隔来计算频率。
示波器会选择一个基准波形作为参考,然后测量其他波形与基准波形之间的时间差,再通过时间差计算频率。
该方法适用于不规则的波形。
二、示波器的傅里叶变换傅里叶变换是一种数学工具,可以将时域中的信号转换为频域中的频谱。
示波器中的傅里叶变换功能可以帮助我们了解波形的频率分量和幅度分布,以及波形的谐波情况。
傅里叶变换基本原理是将时域中的任意连续周期信号分解成多个简单的正弦和余弦信号,每个正弦和余弦信号的频率和幅度决定了原始信号的频谱特征。
示波器通过对波形进行傅里叶变换,将信号从时域转换为频域,以便更好地分析信号特性。
示波器中进行傅里叶变换主要有两种方式:快速傅里叶变换(FFT)和实时傅里叶变换(RTF)。
FFT是一种离散傅里叶变换的算法,在计算机中可以高效地对信号进行频谱分析。
RTF则是一种实时计算傅里叶变换的方法,可以实时显示波形的频谱。
傅里叶变换结果通常以频率和振幅为横纵坐标在频谱图中显示。
频谱图能够清晰地展示信号的频率分布情况,帮助我们分析信号的频率成分和谐波情况。
扩展示波器用途的十大技巧目前的中档示波器具有的功能实际上比大多数工程师曾用过的要多。
本文总结了十个可能令你惊奇的示波器应用。
其中任何一个应用你都会发现非常有用。
使用示波器的快速边沿功能和数学运算实现频率响应测试频率响应测量需要具有平坦频谱的信号源。
通过将示波器的快速边沿测试信号用作阶跃信号源,再利用示波器的衍生功能就可以得到待测设备的脉冲响应。
然后运用快速傅里叶变换(FFT)功能获得频率响应。
图1显示了获得输入信号的频率响应和37MHz低通滤波器的频率响应的过程步骤。
图1:先将快速边沿测试信号加到滤波器的输入端(左上),然后用滤波器输出(右上曲线)对它进行微分(右中),最后求FFT的平均值(下右),就可以得到滤波器的频率响应。
左下边曲线中的频谱展示了微分过的阶跃输入信号的频率平坦度。
(点击查看大图)快速边沿测试信号的上升时间约为800ps,带宽约为400MHz,比这次测量的100MHz范围大得多。
使用示波器的低通数字滤波器对输入信号进行高通滤波如果你的示波器能够利用诸如增强分辨率(ERES)数学函数等功能对信号进行低通滤波,那么你就能对同样的信号进行高通滤波。
注意,只有你能访问数字低通滤波器的输入和输出端时这个功能才能实现。
图2显示了具体实现过程。
图2:从输入信号(C1,顶部曲线)中减去低通滤波后的波形(中间F1曲线)形成的信号就具有高通特性,如数学曲线F2(底部曲线)的频谱所示。
(点击查看大图)输入信号曲线C1是一个很窄的脉冲。
数学曲线F1(中心曲线)使用示波器的ERES数字滤波器对C1信号进行滤波。
从输入信号中减去滤波器曲线后形成的信号就只有较高频率的成分。
曲线F2执行减法操作,同时完成高通信号的FFT,因此你能看到高通特性。
低通响应跌至最大响应0.293处的频率就是高通滤波器的-3dB点。
只对具有特定形状或测量参数的信号进行平均能够根据波形模板或参数化测量提供通过/失败测试、并能将满足通过/失败标准的波形存储到内存中的示波器可以有选择地将这些波形加入到示波器的平均功能中。
一、引言Matlab是一种非常流行的工具,被广泛用于处理和分析信号。
在许多应用中,我们需要对信号进行傅里叶变换来分析其频谱特性。
而Matlab中的示波器可以帮助我们对信号进行实时观测和分析。
本文将介绍在Matlab中如何使用示波器对信号进行傅里叶变换。
二、Matlab示波器简介Matlab中自带的示波器工具可以帮助我们实时观测信号的波形。
通过示波器,我们可以清晰地看到信号的振幅、频率和相位等特性。
示波器也支持对信号进行傅里叶变换来分析其频谱。
这为我们分析信号提供了非常有力的工具。
三、示波器信号傅里叶变换步骤在Matlab中,使用示波器对信号进行傅里叶变换可以分为以下几个步骤:1. 载入信号数据我们需要将待分析的信号数据加载到Matlab中。
这可以通过直接导入数据文件或者使用Matlab内置的信号生成函数来实现。
2. 打开示波器界面在Matlab的命令窗口中输入“scope”即可打开示波器界面。
在示波器界面中,我们可以选择已载入的信号数据并进行实时观测。
3. 设置傅里叶变换参数在示波器界面中,我们可以选择对当前观测的信号进行傅里叶变换。
在设置参数时,我们可以选择变换的类型(如单边频谱或双边频谱)、变换的窗函数和采样频率等。
4. 执行傅里叶变换在设置好参数后,我们可以执行傅里叶变换操作。
示波器会对当前观测的信号数据进行傅里叶变换,并实时显示频谱图像。
5. 分析频谱特性我们可以在示波器界面中对生成的频谱图像进行分析。
通过频谱图像,我们可以清晰地看到信号的频率成分和能量分布情况,从而更深入地了解信号的特性。
四、示波器信号傅里叶变换实例为了更具体地演示示波器对信号进行傅里叶变换的过程,这里我们以一个简单的正弦波信号为例进行说明。
假设我们有一个正弦波信号的采样数据,我们将通过示波器来对其进行傅里叶变换并分析频谱特性。
1. 载入信号数据我们将正弦波信号的采样数据加载到Matlab中。
2. 打开示波器界面在Matlab命令窗口中输入“scope”,即可打开示波器界面。
使用示波器进行信号的频谱分析引言:示波器是一种用于观察和测量电信号波形的仪器。
除了显示波形外,现代示波器还具备许多功能,其中之一就是频谱分析。
频谱分析可以帮助我们了解信号中各个频率成分的贡献程度,对于信号处理和通信系统设计非常重要。
本文将介绍如何使用示波器进行频谱分析,重点介绍FFT(快速傅里叶变换)分析方法。
一、示波器的频谱分析功能现代示波器一般都具备频谱分析功能,可以通过调整设置来选择频谱显示模式。
示波器可以通过内置的FFT算法对输入信号进行频谱分析,获取信号的频谱信息,并将其显示在示波器的屏幕上。
二、FFT分析原理FFT(快速傅里叶变换)是一种高效的算法,用于将一个时域信号转换为频域信号。
FFT算法可以将信号拆分为多个频率成分,并计算每个频率成分的幅度和相位。
FFT算法的核心思想是将一个N点的DFT(离散傅里叶变换)分解为多个较小的DFT,并利用对称性质和旋转因子的性质减少计算量。
三、使用示波器进行FFT分析的步骤1.连接信号源:首先需要将待分析的信号源连接到示波器的输入端口上。
可以使用信号发生器产生一个特定频率的信号,或者将需要分析的信号直接连接到输入端口。
2.设置示波器参数:根据实际需求,设置示波器的参数。
可以选择合适的时间和电压刻度,以便更好地观察信号波形。
还可以选择合适的FFT 分析窗口,如矩形窗、汉宁窗、布莱克曼窗等。
3.执行FFT分析:在示波器的菜单中选择FFT分析功能,并设置合适的参数。
通常需要选择采样率、采样点数、窗口类型等参数。
执行FFT分析后,示波器将自动进行FFT计算,并将频谱信息显示在屏幕上。
4.分析频谱结果:观察示波器屏幕上显示的频谱图,可以通过调整参数和选择不同的窗口类型来优化频谱显示效果。
可以通过放大、平移等操作来更详细地观察频谱。
四、注意事项1.选择合适的采样率和采样点数:采样率和采样点数决定了FFT分析的分辨率。
采样率过低会导致频谱信息丢失,采样点数过多会增加计算量和分析时间。
利用示波器进行频谱分析的方法与结果解读随着科技的不断发展,频谱分析作为一种重要的信号处理技术,被广泛应用于各个领域。
利用示波器进行频谱分析是其中的一种方法,本文将介绍这一方法的基本原理以及如何解读分析结果。
首先,让我们来了解一下示波器。
示波器是一种测量电信号波形和幅度变化的仪器,它可以用来观察信号的时域特性,即信号在时间上的变化。
然而,时域分析并不能提供信号的频域信息,即信号在频率上的变化。
这就引出了频谱分析的需求。
频谱分析通过将信号从时域转换为频域来提供信号的频率特性。
示波器在进行频谱分析时可以通过多种方法工作,其中一种常用的方法是基于快速傅里叶变换(FFT)算法。
FFT可以将离散时间域信号转换为相应的离散频域信号,从而实现频谱分析。
为了进行频谱分析,我们首先需要将待测信号输入示波器。
这可以通过连接信号源到示波器的输入端口来实现。
一旦信号输入,示波器会对信号进行采样并生成采样序列。
采样序列是一组离散的时间域信号,代表了信号在不同时间点的幅度值。
接下来,示波器会对采样序列进行FFT处理,得到对应的频域信号。
频域信号包含了信号在不同频率上的幅度信息,我们可以通过频谱来观察信号的频率分布。
在频谱图中,横轴表示频率,纵轴表示信号强度。
根据频谱图,我们可以进行一些常见的频谱分析,比如峰值分析和频谱比较。
峰值分析可以帮助我们确定信号中的主要频率分量,以及它们的强度。
通过识别峰值,我们可以了解信号的频率特性,以及信号中的主要频率成分。
频谱比较是一种常用的分析技术,用于比较不同信号的频谱。
通过将两个信号的频谱进行对比,我们可以确定它们之间的相似性或差异性。
这在音频处理、无线通信和故障诊断等领域中都有着广泛的应用。
除了基本的频谱分析,示波器还可以提供其他的分析功能,比如时频分析。
时频分析可以同时提供信号在时域和频域上的信息,从而更全面地了解信号的特性。
这对于处理非稳定信号或具有时变特性的信号非常有用。
在进行频谱分析时,需要注意一些常见的误差和限制。
实用的几种示波器的使用技巧示波器是电子工程师和科研人员在电路测试和信号分析中常用的仪器,具有测量和显示电压信号的能力。
下面是一些实用的示波器使用技巧,以帮助你更好地利用示波器进行电路测试和信号分析。
1.确定测量信号的频率范围:示波器可以测量不同频率范围的信号,但精度有所不同。
在测量信号之前,先确认信号的频率范围,然后选择相应的测量设置和示波器的带宽。
2.设置合适的时间和幅度基准:示波器的时间和幅度基准对信号的显示和分析非常重要。
通过调整时间和幅度基准,可以确保信号在屏幕上显示得清晰且易于观察。
3.使用多个通道同时测量信号:许多示波器具有多个通道,可以同时显示和测量多个信号。
利用这些通道,可以更全面地分析电路中的信号互动和相关性。
4.利用示波器的触发功能:示波器的触发功能可以帮助稳定显示不稳定或非周期性信号,并对信号进行更精确的分析。
通过设置适当的触发电平和触发类型,可以确保示波器在采样过程中始终处于稳定状态。
5.使用自动测量功能快速分析信号:示波器通常具有自动测量功能,可以快速分析信号的频率、幅度、周期等参数。
该功能可帮助用户快速获取关键信号参数,提高工作效率。
6.调整示波器的时间基准和水平控制:示波器的时间基准和水平控制对于观察和分析信号的波形非常重要。
通过调整时间基准和水平控制,可以对信号波形进行放大、缩小、平移等操作,以便更清晰地观察和分析信号特征。
7.使用示波器的延时功能:示波器的延时功能可以帮助用户观察非周期性信号或信号的特定时间段。
通过设置合适的延时时间,可以准确地捕获信号的特定瞬态或故障,并进行详细的分析。
8.选择合适的探头:示波器的探头对于测量和分析结果具有重要影响。
选择合适的探头可以确保测量结果的精度和可靠性。
在使用示波器时,根据需要选择相应的探头,并确保探头与示波器的匹配性。
9.使用示波器的FFT功能进行频谱分析:许多示波器具有FFT(快速傅里叶变换)功能,用于进行频谱分析。
示波器的信号捕获和数据处理技巧示波器是一种常用的电子测试仪器,用于显示和测量电子设备中的信号波形。
在各种电子领域中,信号捕获和数据处理是示波器使用中非常重要的技巧。
本文将讨论示波器的信号捕获和数据处理技巧,以帮助读者更好地利用和理解示波器。
一、信号捕获技巧1. 合适的触发设置触发设置是示波器中最关键的参数之一,它用于确保波形的稳定显示。
在信号捕获过程中,我们根据待测信号的特点设置合适的触发模式和触发电平。
例如,对于周期性信号,可以选择边沿触发或脉宽触发;对于突发信号,可以使用单次触发模式。
通过合理设置触发参数,可以保证示波器能够稳定地捕获所需的信号波形。
2. 适当的时间基准选择时间基准是示波器中用于控制时间轴缩放的参数。
根据待测信号的频率和波形变化速度,选择适当的时间基准非常重要。
过小的时间基准会导致波形显示不全,过大的时间基准则会使波形细节无法观察到。
通过合理选择时间基准,可以确保捕获到准确的信号波形。
二、数据处理技巧1. 平均值处理在实际测试中,信号往往受到噪声和干扰的影响,导致波形不够平滑。
为了减少噪声的影响,可以使用示波器的平均值处理功能。
该功能通过对多次采集的波形进行平均,减小噪声的影响,使信号更加清晰。
在使用平均值处理功能时,需要根据具体情况选择合适的平均次数,以平衡减少噪声和时间消耗之间的关系。
2. FFT变换分析FFT(快速傅里叶变换)是一种信号处理算法,可以将时域信号转换为频域信号。
在示波器中,FFT功能可以用于对信号的频谱进行分析。
通过观察信号的频谱特征,我们可以了解信号的频率分布情况,判断信号中是否存在特定频率成分,以及评估信号的频率稳定性等。
FFT变换分析是信号处理中常用的一种技巧,对于理解和分析信号具有重要作用。
3. 波形存储与回放示波器通常具有波形存储和回放功能,可以将捕获到的波形保存在仪器内部或外部存储介质中,并在需要时进行回放。
这种功能特别适用于长时间测试或需要对比多组波形的场景。
示波器练习题一、选择题1. 示波器的核心部件是()。
A. 显示器B. 示波管C. 电源D. 探头A. 模拟示波器B. 数字示波器C. 混合信号示波器D. 数字存储示波器3. 示波器的时间基准(扫描频率)是指()。
A. 水平扫描速度B. 垂直扫描速度C. 信号频率D. 示波器屏幕刷新率4. 示波器探头上的衰减系数通常表示为()。
A. X1B. X10C. X100二、填空题1. 示波器主要由____、____、____和____等部分组成。
2. 示波器的垂直灵敏度是指____。
3. 示波器的水平灵敏度是指____。
4. 在使用示波器测量信号时,探头上的____必须与被测信号匹配。
三、判断题1. 示波器可以测量交流信号和直流信号。
()2. 示波器的探头可以直接接触被测电路,无需接地。
()3. 示波器的扫描频率越高,屏幕上显示的波形越稳定。
()4. 示波器的时间基准(扫描频率)与被测信号的频率无关。
()四、简答题1. 简述示波器的基本原理。
2. 请列举三种常见的示波器探头类型,并说明它们的特点。
3. 如何使用示波器测量交流信号的频率和幅度?4. 在使用示波器进行测量时,为什么要进行探头补偿?五、综合题1. 某模拟示波器的水平扫描速度为1ms/div,垂直灵敏度为1V/div,已知探头衰减系数为X10。
当观察到屏幕上的波形为10个周期,占据4个格子时,求被测信号的频率和峰峰值。
(1)频率:10kHz,峰峰值:5V(2)频率:1MHz,峰峰值:200mV(3)频率:100MHz,峰峰值:1V3. 使用示波器观察一个方波信号,发现波形出现顶部和底部失真,请分析可能的原因,并提出解决方法。
六、案例分析题1. 某工程师使用示波器测量一个未知频率的信号,设置水平扫描速度为5μs/div,观察到波形在屏幕上重复了4次。
请根据这些信息计算未知信号的频率。
2. 在一个电路调试过程中,工程师使用示波器观察到一个正弦波信号,垂直灵敏度为2V/div,波形峰峰值占据了3个格子。
fft实验分析实验报告FFT实验分析实验报告一、引言傅里叶变换(Fourier Transform)是一种重要的信号分析工具,它能够将一个信号分解成不同频率的成分。
快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)是一种高效的计算傅里叶变换的算法。
本实验旨在通过实际操作,探究FFT在信号分析中的应用。
二、实验设备与方法1. 实验设备:本实验使用的设备包括示波器、信号发生器和计算机。
2. 实验方法:(1)将信号发生器的输出接入示波器的输入端。
(2)调节信号发生器的参数,如频率、振幅等,产生不同的信号。
(3)通过示波器观察信号的波形,并记录相关数据。
(4)将示波器与计算机通过USB接口连接,将示波器上的数据传输到计算机上。
(5)使用计算机上的软件进行FFT分析,得到信号的频谱信息。
三、实验结果与分析1. 实验一:正弦波信号的FFT分析(1)设置信号发生器的频率为1000Hz,振幅为5V,产生一段正弦波信号。
(2)通过示波器观察信号的波形,并记录相关数据。
(3)将示波器上的数据传输到计算机上,进行FFT分析。
实验结果显示,正弦波信号的频谱图呈现出单个峰值,且峰值位于1000Hz处。
这说明FFT能够准确地分析出信号的频率成分,并将其可视化展示。
2. 实验二:方波信号的FFT分析(1)设置信号发生器的频率为500Hz,振幅为5V,产生一段方波信号。
(2)通过示波器观察信号的波形,并记录相关数据。
(3)将示波器上的数据传输到计算机上,进行FFT分析。
实验结果显示,方波信号的频谱图呈现出多个峰值,且峰值位于500Hz的倍数处。
这说明方波信号由多个频率成分叠加而成,FFT能够将其分解出来,并显示出各个频率成分的强度。
3. 实验三:复杂信号的FFT分析(1)设置信号发生器的频率为100Hz和200Hz,振幅分别为3V和5V,产生一段复杂信号。
(2)通过示波器观察信号的波形,并记录相关数据。
(3)将示波器上的数据传输到计算机上,进行FFT分析。
在示波器上如何实现极致FFT功能?罗德与施瓦茨中国有限公司关键字: FFT,DDC,数字信号处理,专用集成电路,分辨率带宽,交叠一, 示波器上的FFT是什么二, 示波器的FFT能解决什么问题三, 示波器的FFT经常变成用户手里的鸡肋,问题在哪?四, 我们把示波器上的频谱分析功能做到极致,怎么做到的?五, 示波器上的频谱分析功能发展趋势一, 有了数字示波器,我们对波形的处理就不在单纯了,不再只是停留在看看波形形状,不再满足只是测量几个参数了。
我们总想着对采下来的数据做更多的处理,示波器更准确的理解,它更像一个波形分析仪正是工程师的不满足,才有我们不断追求推动极限的动力,因为我们经常低估我们的潜力,极限到底在哪?到底是谁最先把FFT(快速傅里叶变换)用在数字示波器里边呢,说法很多。
好像突然间,大家在示波器上都发现有FFT功能了,而且都是标准配置,虽然都有这个功能,但是做成的结果千差万别,速度和指标也都各不相同,任何事情开始阶段都相同,都先追求有,再谈差异化。
况且示波器本身是个定性的工具,谁又在乎示波器在频域上的指标精度呢,除了我们可爱的研发工程师。
情况在变化,很多时候用户希望通过一个仪器来解决所有问题,因为说实话,很多工程师没有条件在桌上摆上电位计,频谱仪,示波器,矢网。
多数情况,示波器把采集下来的时域数据样本,进行软件fft运算,变成频域的样本,再通过数据重组,把频域的样本显示出来。
fft的能力取决于一下几个指标: 存储器大小,软件运算速度,动态有效位ENOB,底噪。
因为这些指标直接决定fft后的刷新速度,动态范围,灵敏度,分辨率带宽RBW。
二, 示波器的fft能解决什么问题呢?受限于手头的工具(所有工程师都梦想桌上摆着最先进的示波器和频谱仪),而且很多时候工程师调试电路时候需要先定性观察一下,fft就成了看频谱的好工具了。
说实话,很多厂商fft功能都做得差强人意,无非两类原因,一类是不具备做好的能力,把频谱分析做好还是需要很多DSP高手和射频技术实力的;还有一类是能做好,但是主观上又不太想把fft做的太强,做得太好,那我频谱仪怎么卖啊,这里有个机会成本的问题。
但是fft还是能解决些问题的,比如看看谱性范围,看看谐波成分,看看谐波占比,粗略看看频谱干扰等等,但往往也会带来些尴尬问题,比如采样芯片是由多片叠拼时候,就会暴露叠拼的谱线,处理速度慢得也会让人崩溃,底噪有点太离谱,抖动分量占比有点乱,回避这些问题当然会想出些些好方法,比如限制fft分析样本,这样不至于长存储fft时死机,比如波形平均降低些底噪等等。
三, 示波器的fft是鸡肋吗?不能不说,有时候真是鸡肋,处理速度太慢,稍微大一点样本就跟死机差不多,RBW太离谱,谐波抑制比很差,噪声还经常把谐波淹没,动态范围也差得不行。
但其实我们的很多场合,如果fft功能足够好的话,就不是鸡肋,是鸡腿了。
比如,测试滤波器和系统的脉冲响应(特性曲线),分辨和定位噪声干扰源,确定乱真辐射,抖动分析,谐波功率分析,EMI 分析。
这么看fft 大有用武之地啊。
四, 我们把示波器上的频谱分析功能做到极致,怎么做到的?首先要把频谱分析的速度提高上去,实时刷新,所以你看不再忍受示波器fft 变换时候类似死机一般,其次我们把RBW做到了高达1Hz,这个水平几乎只有频谱仪才能做到啊,我们的界面设计和频谱仪的操作一摸一样,中心频率,频谱范围,起始频谱,截止频率,RBW设置,窗函数设置,把频谱仪的设置几乎全部移植过来了。
下面从四个方面论证我们怎么把fft功能做到极致的:1,专用数字下变频器 DDC传统的做法是,示波器把信号样本采集下来,然后通过软件算法来进行软件运算,速度非常慢,我们的方式通过专用的硬件加速集成电路(ASIC),把fft功能交给这个硬件电路来实现,速度快到几乎不影响原始波形的刷新速率。
当然这个ASI是需要花大把银子来研发的。
核心对比用到了专用的DDC电路,我们看看传统示波器怎么fft的我们的示波器fft原理上图的对比可以看出来,在窗函数之前会进行一个DDC处理,通过用户设置中心频率,设置初始和截止频率,处理的结果是只对关心的频段,或者说设定好的频段进行处理。
传统方式必须对所有频段范围的进行fft运算,然后选择一段频率来显示,运算的数据量非常大。
反过来我们的原理是仅对你感兴趣的频段或者你选择的初始频率和截止频率范围内进行处理,当然极限情况也是选择全频段来处理,这样就有机会减少数量量的处理,把处理能力集中在DDC之后的范围内。
下面两张图更加清晰告诉传统方式和我们方式的区别。
这种方式带来两个好处:a) 更快的速度,变频到基带处理会带来更高的更新速率和更快的处理速度,节省处理时间。
b) 更好的分辨率带宽,因为会用到更好的放大因素。
2,硬件加速器的使用在传统方案里边,一直用软件处理来实现的,比如统计直方图功能,模板测试功能,fft功能。
在RS示波器中,全部用硬件专用电路来实现,把处理器解放出来,所以在做直方图功能,模板测试功能,或者是异常消耗资源的fft功能,依然保持很高的刷新速率,通常都超过60,000次/s,这个速度,都超过市场上所有示波器不做任何运算时候的刷新速度。
这样能保证做复杂波形分析时候,仍然很高的刷新速率,高刷新率保证了实时频谱的快速显示速率。
3,交叠fft的算法应用传统的示波器fft运算方式,采集一段,处理一段,接着采集,接着处理。
所以,连续间断采集,连续处理,但是偶发信号的频谱也是很容易就丢了,发现不了。
RS的示波器在对采集的样本进行片段处理,把一次采集的信号分成很多小段进行处理,这样能看到一次采集里边的频谱内容变化。
但是光分片段处理还不能避免丢失,因为在fft运算之前,已经有窗函数的处理,不可避免的在相邻两帧的位置有频谱信息丢失,所以我们采取了另外一种更加创新的方法,运用了fft的交叠算法,极大地提高的窗函数的影响,以及异常频谱的丢失。
借助模拟余辉的显示,实时频谱的显示更加可靠和置信。
好处小结:a) 有利于异常信号的监测b) 显示短期出现的罕见的事件c) 提高的频谱的刷新率(因为在一帧的fft 做完之前,新的一帧的fft 已经开始)d) 在一个fft 帧里可以区分多个频谱事件4, 类似传统频谱仪的控制界面和操控方式以前的示波器操控方式,无非是通过调整采集时间的长度来影响分辨率带宽,然后选择感兴趣的频段来进行观察。
现在做法是先选择中心频率,或者选择好起始和截止频率,通过直接调整RBW 来调整频谱观察方式,让习惯频谱仪的用户也习惯示波器了。
还有一个表格帮助理解什么情况下用什么窗函数。
… with its properties, specifications and a recommendation for ideal use Properties Specifications Window function Freque ncy resoluti on Amplitu de accurac y Sidelo be level Main lobe / 6 dB band-widthRecommended for measurements of…… with its properties, specifications and a recommendation for ideal useProperties SpecificationsRectangu lar Best Worst -13 dB 1.2 bins Separation of two tones with almost equal amplitudes and small frequency distanceHamming Good Poor -43 dB 1.8 bins Frequency response measurementsSine waves, periodic signals and narrow-band noiseHann Good Poor -32 dB 2.0 bins See HammingBlackman n Harris (default) Poor Good -xx dB Xx bins Mainly for signals with single frequencies to detect harmonicsAccurate single-tone amplitude measurementsGaussian Good Good -55 dB 2.2 bins Weak signals and short duration usesFlattop 2 Worst Best Sharpe st side lobe Widest main lobe Accurate single-tone amplitude measurementsKaiser- Bessel Good Good -69..-82 dB 2.4..2.6 binsSeparation of two tones with differing amplitudes and small frequency distance5, 借助模板方式,实现频域的触发设置很多用惯了示波器的人都喜欢示波器的触发功能,用各种触发方式来隔离各种事件,稳定显示,观察异常。
在传统频谱仪上是很难实现触发的,但是当我们发现示波器的模板触发方式,很容做到,把时域波形的实时频谱变到频域来观察,借助MASK 测试的一些小工具,居然轻松设置和轻松触发。
因为模板的形状自由编辑,触发的动作自由组合,这样的波形分析已经完全跨越的时域和频域的使用习惯,完全融合了时域和频域对信号的思维方法了。
红色模板区域触发实例五, 示波器上的频谱分析发展趋势示波器的分析速度越来越快,算法越来越科学,存储深度越来越大,fft功能不再像以前可有可无了,频谱分析的能力取决于fft能力,取决于动态范围,取决于噪声大小。
示波器的原理做的频谱分析,需要增加动态范围,无非是在fft之前做一些时域平均,降低噪声,或者增加存储深度,提高RBW,降低异步噪声,达到提高动态范围的目的。
除了把fft功能做好之外,示波器厂商还要有这样的胸襟,把技术融合和技术进步看成机会,创新的动力总是不断带来新的极致,守不守得住一片江山还得看用户买不买账。
我们的目标是不断推动极限,不断替客户创造新的价值。