集成電路基板 - “示波器頻域分析工具頻譜視圖”主要介紹

“示波器頻域分析工具頻譜視圖”主要介紹頻譜視圖的特點。 本文將重點介紹頻譜視圖的體系結構和與FFT相關的基本內容，包括數位下變頻科技（DDC）、頻譜洩漏效應、時間窗等內容。

數位下變頻（DDC）

基於TEK049/TEK061創新平臺的頻譜視圖頻譜分析功能，在獲得數位IQ訊號後，採用數位下變頻科技進行FFT，保證了頻譜測試的靈活性和速度。 圖1顯示了訊號採集和處理架構的示意圖。 類比信號通過ADC轉換為數位信號後，時域和頻域並行處理，以便可以獨立設定時域和頻域捕獲時間。

數位下變頻廣泛應用於無線通訊系統中. 下變頻過程如圖2所示, 包括數位IQ解調, 低通濾波, and sample decimation (or resampling). 數位信號的本振頻率 IQ解調器 與頻譜視圖中設定的中心頻率相同, 從而完成載波對消，獲得零中頻訊號； 低通濾波器用於濾除 高階混合產品, 最後通過樣本選取得到IQ訊號 .

頻譜視圖處理數位IQ訊號，這也是與傳統FFT相比的一個主要特徵。 與原始採集訊號相比，IQ訊號所攜帶的頻率要低得多。 IQ數據重新採樣不需要高取樣速率，這將大大减少數據量，即使需要較低的RBW，捕獲時間（頻譜時間）也不會受到影響。， 仍然有很高的處理速度。

為了便於理解, 圖3顯示了重新採樣的示例 I/Q樣本. 假設重新取樣速率為1/原始取樣速率的5, 重新取樣過程是從五個原始樣品中選取一個樣品. 過程, 該過程不會改變相對計時關係, 也就是說在選取樣本後, 相同數量的樣品具有更大的光譜時間, 從而實現高頻率分辯率.

光譜洩漏

FFT變換是在一定的假設下進行的，即被處理的訊號被認為是週期性的。 圖4顯示了正弦訊號的示例波形。 如果在幀1上執行FFT，則週期將擴展。 顯然，當週期延長時，會導致樣品的不連續性。 樣品的不連續性等同於相位的不連續性，這將導致產生額外的頻率分量。 這種現象稱為頻譜洩漏。

頻譜洩漏產生原始訊號中不包含的頻率分量。 如圖5所示，訊號的頻率應僅在虛線處，但由於採樣不連續，FFT後會生成許多頻點，如圖所示。實線的位置。 頻譜洩漏會干擾測試，尤其是在觀察小訊號時，較强的頻譜洩漏分量可能會淹沒較弱的訊號。

如果可以消除樣本不連續性，就可以消除頻譜洩漏。 為了實現這一點，有必要引入一個時間視窗（window），該時間視窗包含與訊號相同數量的樣本，並且兩端的樣本值通常為0。 在FFT之前，將時間視窗乘以波形，延長週期後可以保證採樣點的連續性。