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          力科示波器基礎(chǔ)應(yīng)用系列之二FFT的前世今生
          
						
          
				作者：
				時間：2017-02-06
				來源：網(wǎng)絡(luò)
				
				
				
				
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          本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201702/338498.htm
          可見，更高的頻譜分辨率要求有更長的采樣時間，更寬的頻譜分布需要提高對于原始信號的采樣率，當(dāng)然我們希望頻譜更寬，分辨率更精確，那么示波器的長存儲就是必要的！它能提供您在高采樣率下采集更長時間信號的能力！值得強調(diào)的是,力科示波器可以支持計算128Mpts的FFT,而其它某品牌則只有3.2Mpts。

          四、 在使用測試工具（示波器或者其它軟件平臺）進(jìn)行FFT的方法和需要注意的問題？
          我們先來看一個簡單的例子---
          Problem：在示波器上采集一個連續(xù)的，周期性的信號，我們希望在示波器上進(jìn)行FFT計算之后，觀察到信號中心頻率（Center Frequency）在2.48GHz，頻寬（Frequency Span）為5MHz，頻譜分辨率（Bandwidth Resolution）為10KHz的頻譜圖，應(yīng)該如何設(shè)置示波器的采集？
          首先，根據(jù)頻譜分辨率（Bandwidth Resolution）10KHz可以推算出，至少需要采集信號的時間長度為 1/10KHz=100us，因此至少要設(shè)置示波器時基為10us/Div；為了盡量保證FFT之后頻譜圖在各個頻點的信號能量精度，測量時需要時域信號幅值占滿整個柵格的90%以上；采樣率設(shè)置應(yīng)至少滿足Nyquist采樣率，即至少設(shè)置 >5GS/s采樣率才能夠看到中心頻率在2.48GHz的頻率譜線；選擇合適的窗函數(shù)（Von Hann漢寧窗）和頻譜顯示方式（power spectrum）；使用Zoom工具，將頻譜移動到Center 2.48GHz，Scale 500KHz/Div 位置，Zoom設(shè)置方法如下圖所示：
          在力科示波器中進(jìn)行FFT的運算有幾種不同的輸出類型：
          Linear Magnitude(Volts),
          Phase(Degrees),
          Power Spectrum(dBm),
          Power Spectral Density(dBm)
          這幾種輸出類型都是由FFT計算之后的結(jié)果換算而來，我們知道FFT計算之后的結(jié)果包含實部（Real）和虛部（Imaginary）成分，它們的單位都是Volts。
          具體的換算方式如下：
          Linear Magnitude(Volts)=

          Phase(Degrees)=

          Power Spectrum(dBm)=

          Power Spectral Density(dBm)=
          ，其中 為頻譜分辨率，ENBW為與所選加權(quán)函數(shù)（窗）相關(guān)的有效噪聲帶寬。
          幾種典型周期函數(shù)的頻譜圖：
          頻譜泄露：
          所謂頻譜泄露，就是信號頻譜中各譜線之間相互干擾，使測量的結(jié)果偏離實際值，同時在真實譜線的兩側(cè)的其它頻率點上出現(xiàn)一些幅值較小的假譜。產(chǎn)生頻譜泄露的主要原因是采樣頻率和原始信號頻率不同步，造成周期的采樣信號的相位在始端和終端不連續(xù)。簡單來說就是因為計算機的FFT運算能力有限，只能處理有限點數(shù)的FFT，所以在截取時域的周期信號時，沒有能夠截取整數(shù)倍的周期。信號分析時不可能取無限大的樣本。只要有截斷不同步就會有泄露。如下圖所示：

          圖中被測信號的開始端相位和截止端相位相同，表示在采集時間內(nèi)有整數(shù)倍周期的信號被采集到，所以此時經(jīng)行FFT運算后得出的頻譜不會出現(xiàn)泄露。
          上圖的信號頻率為2.1MHz，采集時間內(nèi)沒有截取整數(shù)倍周期的信號，F(xiàn)FT運算之后譜線的泄露現(xiàn)象嚴(yán)重，可以看到能量較低的譜線很容易被臨近的能量較高的譜線的泄露給淹沒住。				   
				
            
          
                
			
							
          
                
			            
          
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            			            力科示波器FF
                        
            
          
            
			
          
		
          	
		

	

          
	
	
          
		
          
			
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