Подложка ИС - Презентация инструмента частотного анализа осциллографа

"Spectrum View, инструмент анализа частотной области на осциллографе" в основном знакомит с характеристиками. В данной статье основное внимание будет уделено архитектуре Spectrum View и основному содержанию, связанному с БПФ, включая технологию цифрового преобразования вниз (DDC), эффект утечки спектра, временное окно и т.п. содержание. FFT

Цифровое преобразование вниз (DDC)

Функция спектрального анализа Spectrum View, построенная на инновационной платформе TEK049/TEK061, использует технологию цифрового преобразования вниз для выполнения БПФ после получения цифрового IQ-сигнала, что обеспечивает гибкость и скорость спектрального тестирования. На рис. 1 показана схема архитектуры сбора и обработки сигнала. После преобразования аналогового сигнала в цифровой с помощью АЦП параллельно обрабатываются сигналы во временной и частотной областях, поэтому время захвата во временной и частотной областях может быть установлено независимо.

Цифровое преобразование вниз широко используется в системах беспроводной связи. Процесс преобразования вниз показан на рис. 2 и включает в себя цифровую IQ-демодуляцию, фильтрацию низких частот и децимацию (или повторную дискретизацию). Частота локального генератора демодулятора цифрового IQ совпадает с центральной частотой, установленной в программе Spectrum View, что позволяет завершить подавление несущей и получить сигнал с нулевым коэффициентом передачи; фильтр нижних частот используется для фильтрации продуктов смешения высокого порядка, и, наконец, IQ-сигнал получается путем выделения выборки.

Spectrum View обрабатывает цифровые IQ-сигналы, что также является важным преимуществом по сравнению с традиционным БПФ. По сравнению с исходным сигналом регистрации, частота, которую несет IQ-сигнал, значительно ниже. Для передискретизации IQ-данных не требуется высокая частота дискретизации, что значительно сокращает объем данных, а время захвата (Spectrum Time) не страдает, даже если требуется более низкий RBW., При этом скорость обработки остается очень высокой.

Для простоты понимания на рис. 3 показан пример повторной выборки I/Q-образцов. Если предположить, что частота повторной выборки составляет 1/5 от исходной частоты выборки, то процесс повторной выборки заключается в извлечении одного образца из пяти исходных образцов. При этом процесс не изменяет относительной временной зависимости, а значит, после извлечения образца то же количество образцов имеет большее спектральное время, что позволяет достичь высокого частотного разрешения.

Спектральная утечка

Преобразование БПФ выполняется при определенных допущениях, то есть обрабатываемый сигнал считается периодическим. На рис. 4 показан пример формы синусоидального сигнала. Если выполнить БПФ на кадре 1, то период будет увеличен. Очевидно, что при увеличении периода возникает прерывистость отсчетов. Прерывистость выборок эквивалентна прерывистости фазы, что приведет к появлению дополнительных частотных составляющих. Это явление называется утечкой спектра.

Утечка спектра приводит к появлению частотных составляющих, которые не содержатся в исходном сигнале. Как показано на рис. 5, частота сигнала должна находиться только на пунктирной линии, но поскольку выборки не являются непрерывными, после БПФ образуется множество частотных точек, как показано на рисунке. Положение сплошной линии. Утечка спектра будет мешать тестированию, особенно при наблюдении малых сигналов, более сильные компоненты утечки спектра могут подавлять более слабые сигналы. FFT

Если устранить разрывы в выборке, то можно устранить утечку спектра. Для этого необходимо ввести временное окно (Window), временное окно содержит то же количество выборок, что и сигнал, а значение выборок на обоих концах обычно равно 0. Перед БПФ временное окно умножается на форму сигнала, и непрерывность точек выборки может быть гарантирована после увеличения периода.