從時(shí)域到頻域-換個(gè)角度看世界
對(duì)于大多數(shù)電子工程師來(lái)說(shuō),時(shí)域的信號(hào)是非常直觀和容易理解的,因?yàn)闀r(shí)域是一個(gè)真實(shí)世界,是實(shí)際存在的域。我們所有的經(jīng)歷都是在時(shí)域中發(fā)展和驗(yàn)證,而且大家都已經(jīng)習(xí)慣了事件是按照時(shí)間先后順序發(fā)生的,并得到記錄保存。
本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202004/412371.htm鼎陽(yáng)科技為廣大的電子工程師提供了一系列不同的示波器,用以對(duì)我們感興趣的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行捕獲、觀察、測(cè)量、分析和存檔。相信大家很容易就能夠理解示波器的基本工作原理并熟練掌握對(duì)示波器的使用和操作方法。但是,一個(gè)信號(hào)是否真的就像看起來(lái)那樣“純潔無(wú)瑕”、“完美無(wú)缺”呢?有時(shí)候用示波器是很難做到真實(shí)、定量分析的。一個(gè)肉眼看起來(lái)十分平滑的正弦波,里面有沒有諧波和非諧波分量?一個(gè)方波的拐角,為什么用示波器觀察總是沒辦法呈現(xiàn)出一個(gè)完美的直角?這些問(wèn)題時(shí)常會(huì)困擾一些沒有接觸過(guò)頻譜分析儀的用戶朋友。而頻域,這個(gè)隱藏在時(shí)域背后的角色,似乎被蒙上了一層神秘的面紗,讓一些電子工程師很容易產(chǎn)生距離感。而且頻譜分析儀上各種帶寬、放大器、衰減器和濾波器等等概念,往往讓我們無(wú)從下手,很難得到一個(gè)正確的結(jié)果。鼎陽(yáng)科技作為通用電子測(cè)試測(cè)量?jī)x器的行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè),始終把高效、真實(shí)、準(zhǔn)確、方便、快捷作為我們?cè)O(shè)計(jì)產(chǎn)品的核心思想,SSA3000X Plus系列高性能頻譜分析儀和SVA1000X系列頻譜&矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,正完美詮釋了以客戶為中心的產(chǎn)品理念,讓我們的頻譜測(cè)試變得非常簡(jiǎn)單。
如下圖1所示,我們用一臺(tái)SDG6052X函數(shù)/任意波形發(fā)生器,一臺(tái)SDS5054X數(shù)字熒光示波器和一臺(tái)SVA1032X頻譜&矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀搭建一個(gè)時(shí)域和頻域的對(duì)比演示系統(tǒng)。
圖1 時(shí)域VS頻域?qū)Ρ葴y(cè)試系統(tǒng)
我們將SDG6052X信號(hào)源的通道1和通道2分別用BNC電纜直接連接到SDS5054X示波器的通道1和SVA1032X頻譜儀的射頻輸入端;然后打開SDG6052X信號(hào)源的通道跟蹤功能,這樣,只需要對(duì)信號(hào)源通道1的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,就可以使通道2輸出完全一樣的波形,從而確保示波器和頻譜儀同時(shí)接收到完全一樣的信號(hào)。
首先,設(shè)置信號(hào)源輸出一個(gè)1MHz的方波信號(hào),用示波器的Auto Setup按鍵很容易就捕獲到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào),如圖2所示。我們的頻譜儀同樣設(shè)計(jì)有Auto Tune按鍵,簡(jiǎn)單按下該按鍵,頻譜儀將會(huì)在全頻段內(nèi)自動(dòng)搜索信號(hào),并將頻率和幅度參數(shù)調(diào)整到最佳狀態(tài),一鍵實(shí)現(xiàn)信號(hào)搜索以及參數(shù)自動(dòng)設(shè)置,很快就可以得到如圖3所示的一個(gè)1MHz基波信號(hào)。
圖2 示波器測(cè)得的1MHz方波信號(hào)
圖3 頻譜儀自動(dòng)捕獲的1MHz基波信號(hào)
但是我們都知道,方波是一種包含豐富諧波分量的波形,這時(shí)我們只需要簡(jiǎn)單的將頻譜儀的終止頻率設(shè)置的更大一點(diǎn),比如設(shè)置成18MHz,就能完美呈現(xiàn)方波的部分諧波,如圖4所示。我們還可以利用頻譜儀的光標(biāo)列表功能,實(shí)時(shí)顯示各次諧波的頻率和幅度,如圖5所示。甚至,我們可以將終止頻率設(shè)置成100MHz,發(fā)現(xiàn)就算在近百次的諧波分量上,仍然具有接近40dBc(相對(duì)于基波)的幅度,這就充分說(shuō)明了我們用示波器測(cè)試超過(guò)1MHz的方波信號(hào)時(shí)失真會(huì)比較大的原因,因?yàn)槭静ㄆ鞅旧淼膸捯约皽y(cè)試線纜的帶寬限制,過(guò)濾掉了方波信號(hào)的高次諧波分量。
圖4 終止頻率設(shè)置成18MHz后的1MHz方波頻譜
圖5 利用光標(biāo)列表顯示各個(gè)諧波的頻率和幅度
圖6 終止頻率設(shè)置成100MHz后的1MHz方波頻譜
接著,我們讓信號(hào)源輸出一個(gè)FM調(diào)頻信號(hào),設(shè)置載波頻率為10MHz,頻偏為5MHz,調(diào)制頻率為200mHz。在示波器上可以捕捉到一個(gè)頻率不斷變化的正弦波信號(hào),打開示波器的測(cè)量統(tǒng)計(jì)功能,可以準(zhǔn)確地測(cè)得最小頻率為5MHz,最大頻率為15MHz,如圖7所示。想要看FM信號(hào)在頻譜儀中的表現(xiàn),只需要點(diǎn)擊頻譜儀的Auto Tune按鍵,就能夠快速的測(cè)得載波信號(hào)的頻譜,再打開信號(hào)源的調(diào)制開關(guān),我們就能清晰看到一根從5MHz到15MHz來(lái)回往復(fù)的頻譜,來(lái)回一次的周期是5秒,如圖8、9、10所示。這讓我們能夠非常直觀的理解調(diào)頻信號(hào)各項(xiàng)指標(biāo)的含義:載波頻率-頻偏=輸出的最小頻率;載波頻率+頻偏=輸出的最大頻率;調(diào)制頻率的倒數(shù)為調(diào)制周期,就是完成一次頻率從最小變到最大,再回到最小頻率的時(shí)間。
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