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示波器利用快速傅立叶变换的采样技术

编辑:杭州威博科技有限公司  发布时间:2014-11-25

在复杂的嵌入式系统中,通常需要同时监测时域和频域中的多个信号。尽管基带数字信号、射频信号和模拟信号是相互关联和依存的,但是基于传统的调试方法,人们常常无法描述或捕捉它们之间的关系。示波器采用微控制器实现的RF信号反馈控制、低速串行总线、严格的时序关系,以及RF和数字信号之间电磁干扰等都是原型设计阶段令人头痛的问题。

 

任何信号都是关于时间和幅值的函数。因此,不仅需要捕捉信号幅值,而且还要捕捉信号如何随时间而变化。变换是将时域函数变换成频域频谱的主要技术。 该变换可以为从某个时域波形中采样的信号给出某个时间点的频谱快照。它使得瞬时频谱可以测量,从而可以测量某个信号在任何时刻的频率分量。据此,可以观察频谱随时间而发生的变化,了解什么时候存在以及什么时候不存在干扰,时域事件和频域事件之间是如何关联的。

 

在离散傅立叶(DFT)变换中,一定数量时域信号样点被转换成一定数量的频率样点,每一个频率样点都由时域样点通过算法函数计算得出。快速傅立叶 (FFT)变换是一种实现离散傅立叶变换的高效方法。该方法类似于离散傅立叶变换,可以将一定数量的离散采样变换至频域。示波器通常利用快速傅立叶变换的采样技术,将时域采样变换至频域。

 

由于FFT频谱产生于原始的时域信号,因此通过对同一信号进行时间和频率上的分析,可以获得大量的有用信息。某个信号在时域中可能是稳定和正确的,在频域分析时可以发现噪声变大、未知的杂散信号以及其他在时域分析中不易发现的异常事件。在某些示波器上还可以使用时域选通分析功能。借助该功能,可以实现更强 大的检测功能。通过选通方式进行FFT变换或者限制在某个时间记录的特定位置作FFT,可以在指定的时间点观察傅立叶变换,从而有助于确定产生问题的时间点。获得了干扰信号的周期或频率之后,可以更加准确、快速排除差错或者故障。


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