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          使用示波器FFT功能測量調(diào)幅信號的調(diào)制深度

          作者: 時間:2024-06-03 來源:鼎陽硬件設(shè)計(jì)與測試智庫 收藏

          在幅度調(diào)制中,調(diào)制深度是指調(diào)制信號和載波信號的振幅比。借助快速傅里葉變化,調(diào)制深度可以通過測量邊帶幅度和載波幅度來得到。在這篇應(yīng)用文檔中,我們將要展示一種使用新峰值/標(biāo)記功能(在鼎陽X-E系列數(shù)字的6.1.31版本上可以看到)的便捷方式來測量調(diào)制深度。

          2、基本原理

          幅度調(diào)制使用正弦信號(通常是音頻頻率范圍從10赫茲到20千赫的正弦波)去控制被稱為載波的高頻信號的幅度。
          一個具有振幅調(diào)制的載波可以表示為

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202406/459486.htm
          具有振幅調(diào)制的載波
          這里:
          V(t)  
          Uc
          載波信號的幅度
          m
          調(diào)制深度
          a(t)
          歸一化調(diào)制信號
          fc
          載波頻率
          正弦調(diào)制是最常用的調(diào)制波形類型,如果我們使用正弦波,調(diào)制信號可以表示為
           調(diào)制信號表示
          根據(jù)公式(1)和(2),可以得到
              根據(jù)公式(1)和(2),可以得到
          在數(shù)學(xué)上表示載波波形,  和 表示被調(diào)制信號的正邊帶(上邊帶)和負(fù)邊帶(下邊帶)。上下邊帶的幅度都是 ,如果我們設(shè)邊帶的幅度為
          那么,
          在對數(shù)情況下,如果載波幅度和邊帶幅度的差為X,
          那么調(diào)制深度可以表示為
          調(diào)制深度可以表示
           很容易測量邊帶振幅和載波振幅之間的差X,然后可以輕松地計(jì)算出調(diào)制指數(shù)
          圖 1
          我們看到可以很容易測量邊帶振幅和載波振幅之間的差X,然后可以輕松地計(jì)算出調(diào)制指數(shù)。

          3、測量設(shè)置和結(jié)果

          3.1 設(shè)備

          :鼎陽SDS1204X-E/X-C系列,且固件版本高于6.1.31。
          信號源:鼎陽SDG2122X
          阻抗變換器:50歐姆BNC

          3.2 儀器設(shè)置

          這一節(jié),我們將演示如何配置儀器以進(jìn)行這次測量。有關(guān)模塊的完整說明,請參閱數(shù)字用戶手冊和快速入門指南。如圖2所示,示波器連接到信號源的輸出端。
          信號源的設(shè)置如下:
          -      打開調(diào)制
          -      調(diào)制類型:幅度調(diào)制
          -      載波頻率:1 MHz
          -      載波幅度:500 mVpp
          -      調(diào)制頻率:10 kHz
          -      調(diào)制深度:80%
          根據(jù)信號源的輸出,設(shè)置的中心頻率為1MHz,設(shè)置水平檔位為5 kHz以提供一個清晰的波形。為了減少隨機(jī)誤差,設(shè)置FFT為平均模式且平均次數(shù)為100。在窗類型的選擇上,選擇平頂窗以保證幅度的準(zhǔn)確性。從固件版本6.1.31開始,X-E系列示波器的FFT增加了峰值/標(biāo)記功能,并且用戶可以單獨(dú)設(shè)置FFT的點(diǎn)數(shù)。FFT的點(diǎn)數(shù)越多,F(xiàn)FT波形的頻率分辨率就更好,但增加點(diǎn)數(shù)同樣會增加FFT運(yùn)算的時間,也會降低刷新率。X-E系列示波器最高支持1M點(diǎn)的FFT運(yùn)算,所以我們設(shè)置示波器存儲深度為1.4 Mpts.不需要太高的采樣率,設(shè)置時基到2ms。根據(jù)輸入信號,我們可以推斷一幀波形有28k個周期,我們將使用前20k個周期來進(jìn)行FFT運(yùn)算。為了獲得良好的分辨率,一個周期內(nèi)至少應(yīng)有五個采樣點(diǎn),因此,最小的FFT點(diǎn)數(shù)至少應(yīng)為100 kpts。所以我們設(shè)置FFT的點(diǎn)數(shù)為128 kpts,因?yàn)樵跐M足測量條件的前提下,可以更快地得到測量結(jié)果。
          儀器以及連接方式
          圖2 儀器以及連接方式
          新版本還支持峰值/標(biāo)記,它可以快速識別和標(biāo)記峰值。我們選擇峰值進(jìn)行測量。
          配置截圖
          圖3配置截圖
          配置過程如下:

          首先,設(shè)置時基到2ms并進(jìn)入采集菜單,設(shè)置存儲深度為1.4M。接下來進(jìn)入數(shù)學(xué)菜單,設(shè)置操作符為FFT,進(jìn)入配置菜單,設(shè)置最大點(diǎn)數(shù)為128k,設(shè)置窗口為平頂窗,設(shè)置顯示為頻譜儀,進(jìn)入下一頁,設(shè)置模式為平均模式,設(shè)置次數(shù)為100。然后進(jìn)入垂直菜單,設(shè)置單位為dBVrms,再進(jìn)入水平菜單,設(shè)置中心頻率為1MHz,設(shè)置水平檔位為5kHz,最后進(jìn)入工具菜單,設(shè)置類型為峰值,開啟表格以顯示峰值列表,打開顯示頻率以在表格中顯示峰值的頻率,設(shè)置排序方式為頻率。

          3.3 結(jié)果

          設(shè)置完成之后,進(jìn)入到搜索菜單,調(diào)整閾值以顯示較少的峰值方便更好的從表格中讀取結(jié)果。然后進(jìn)入配置菜單,按下重置,當(dāng)FFT的平局次數(shù)增加到100次之后,F(xiàn)FT的結(jié)果如圖4所示。
           峰值結(jié)果
          圖4 峰值結(jié)果
          載波幅度為-14.9dBV,邊帶幅度為-22.8dBV。所以載波幅度和邊帶幅度的差值為-7.9dBV。
          根據(jù)前面的介紹,調(diào)制深度的測量結(jié)果如表格1所示。
          表1 測量結(jié)果
          設(shè)置值
          測量值
          80%
          80.53%
            
          4、總結(jié)

          配有最新發(fā)布的峰值/標(biāo)記軟件的鼎陽數(shù)字示波器,支持峰值和諧波搜索,為頻譜分析提供了方便的方法。




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