MDO4000混合域示波器結(jié)構(gòu)解密（下）

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(gè)過程中，首先把數(shù)據(jù)乘以窗口函數(shù)。由于FFT假設(shè)信號(hào)在整個(gè)期間不變，因此采樣間隔最后的不連續(xù)點(diǎn)將在得到的頻譜中表現(xiàn)為頻譜泄漏。窗口函數(shù)是為了減少這些不連續(xù)點(diǎn)。如需進(jìn)一步了解各種窗口函數(shù)及其使用，請(qǐng)參閱附錄一。

信號(hào)在整個(gè)期間不變的假設(shè)的其中一個(gè)含義，在RF時(shí)域數(shù)據(jù)覆蓋的時(shí)間間隔期間內(nèi)，若信號(hào)改變幅度的話，它將以降低的功率電平顯現(xiàn)在所得到的頻譜中。避免這種結(jié)果的唯一途徑是調(diào)節(jié)RBW分辨率帶寬設(shè)置，保證信號(hào)在整個(gè)時(shí)間間隔期間是穩(wěn)定的。

由于FFT處理在2的冪數(shù)的數(shù)據(jù)長度中更加有效，因此輸入數(shù)據(jù)會(huì)加上零襯墊，直到最近的2的冪數(shù)。零襯墊增加了頻譜分辨率，而不會(huì)改變頻率成分。

應(yīng)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(shù)* 濾波因數(shù)* (1/2 * 跨度)) / RBW （公式10）

對(duì)MDO4000混合域示波器，默認(rèn)Kaiser窗口的窗口因數(shù)是2.23。如上所述，濾波因數(shù)約等于3。默認(rèn)的跨度/ RBW之比為1000:1。在這些默認(rèn)設(shè)置下，得到的FFT長度約為3345點(diǎn)。這將零襯墊直到4096點(diǎn)FFT。

每個(gè)變換幀中樣點(diǎn)數(shù)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(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)量越多。FFT這個(gè)變換過程也因密集計(jì)算要求而聞名。

圖26. 提高時(shí)間樣點(diǎn)數(shù)改善了頻域分辨率。

然后我們使用FFT，以頻譜形式把RF時(shí)域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成頻域數(shù)據(jù)。然后進(jìn)一步修改這個(gè)頻譜：

整個(gè)頻譜乘以一套調(diào)節(jié)平坦度的系數(shù)。這些系數(shù)在出廠校準(zhǔn)時(shí)確定。MDO4000混合域示波器中沒有相位校準(zhǔn)。

如前所述，F(xiàn)FT過程可以涉及1,000 - 2,000,000點(diǎn)?？梢詨嚎s頻譜記錄，以適應(yīng)1000點(diǎn)畫面。這種數(shù)據(jù)壓縮（樣本抽?。┻^程稱為檢測，用來把多個(gè)FFT二元組匯聚成一個(gè)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(shù)據(jù)點(diǎn)
• -Peak：保留壓縮間隔中最小的數(shù)據(jù)點(diǎn)
• Average：平均整個(gè)壓縮間隔中的數(shù)據(jù)
• Sample：保留壓縮間隔中最后一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)

然后可以對(duì)最終頻譜求對(duì)數(shù)，得到最終畫面。

生成RF時(shí)域數(shù)據(jù)

IQ數(shù)據(jù)的另一個(gè)用途是生成RF時(shí)域數(shù)據(jù)?；貞浺幌?，在上面的數(shù)字下變頻中，IQ數(shù)據(jù)只是在虛數(shù)IQ數(shù)據(jù)平面中作為矢量繪制的信號(hào)的卡笛爾表示。因此，IQ數(shù)據(jù)可以作如下變換：

圖27. 生成RF時(shí)域數(shù)據(jù)

可以在時(shí)域格線中，與其它時(shí)域曲線一起繪制得到RF時(shí)域數(shù)據(jù)圖。所有時(shí)域數(shù)據(jù)(包括模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和RF射頻通道) 在格線中都時(shí)間對(duì)準(zhǔn)，允許用戶評(píng)價(jià)各條通道之間的定時(shí)關(guān)系。

注意相位計(jì)算和頻率計(jì)算都獨(dú)立于幅度計(jì)算。如果幅度低，那么IQ數(shù)據(jù)會(huì)越來越以噪聲為主。下面的截圖中顯示了這種效應(yīng)：

圖28. 沒有消隱的相位隨時(shí)間變化。

為了避免這個(gè)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(shí)消隱相位和頻率曲線。下面截圖顯示了這一結(jié)果。