與示波器傳統(tǒng)的FFT測(cè)試頻譜方法相比，Spectrum View具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，那么性能優(yōu)異的Spectrum View主要用于哪些場(chǎng)景呢？這是本文將重點(diǎn)介紹的內(nèi)容。
 
本文將以泰克新一代示波器MSO64為實(shí)例來(lái)講解時(shí)頻域信號(hào)分析技術(shù)。MSO64采用全新TEK049平臺(tái)，不僅實(shí)現(xiàn)了4通道同時(shí)打開時(shí)25GS/s的高采樣率，而且實(shí)現(xiàn)了12-bit高垂直分辨率。同時(shí)，由于采用了新型低噪聲前端放大ASIC—TEK061，大大降低了噪聲水平，在1mv/div時(shí)，實(shí)測(cè)的本底噪聲RSM值只有58uV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于市場(chǎng)同類示波器。這些特性都是MSO64頻譜模式——Spectrum View獲得高動(dòng)態(tài)、低噪底的強(qiáng)有力保證。
 

圖1. MSO64采用全新TEK049平臺(tái)和超低噪聲前端TEK061
 

時(shí)頻域同步分析
 
混合信號(hào)調(diào)試過程中，往往需要同時(shí)觀測(cè)時(shí)域波形和信號(hào)頻譜，對(duì)于這樣的測(cè)試需求，示波器是非常理想的選擇。雖然測(cè)試動(dòng)態(tài)不如頻譜儀，但示波器有著自己的優(yōu)勢(shì)：
 
可以同時(shí)完成波形及頻譜分析，而且二者具有時(shí)間相關(guān)性；
 
支持多個(gè)通道的時(shí)頻域同步分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的多點(diǎn)監(jiān)測(cè)；
 
可以分析周期信號(hào)的頻譜，也可以分析非周期信號(hào)的頻譜；
 
可以分析極低頻率(低至DC)信號(hào)的頻譜，這是頻譜儀所不能及的；
 
支持豐富的信號(hào)探測(cè)方式，可以通過標(biāo)準(zhǔn)同軸接口連接，也可以通過配套的電壓、電流探頭靈活探測(cè)。
 
作為一種全新的基于示波器的頻譜分析方法，Spectrum View完美實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的時(shí)域和頻域并行處理。對(duì)于要求高頻率分辨率的應(yīng)用場(chǎng)合，傳統(tǒng)的FFT方式需要增大水平時(shí)基才可以實(shí)現(xiàn)，這不僅降低了測(cè)量速度，而且也無(wú)法觀測(cè)時(shí)域波形的細(xì)節(jié)。Spectrum View支持時(shí)頻域的獨(dú)立設(shè)置，即使在很小的水平時(shí)基設(shè)置下，依然可以獲得很高的頻率分辨率，不僅可以觀測(cè)波形細(xì)節(jié)，同時(shí)具有較高的頻譜刷新率。
 
圖2測(cè)試了一個(gè)100MHz的CW信號(hào)，捕獲了4個(gè)周期的時(shí)域波形。圖中分別使用Spectrum View和傳統(tǒng)的FFT (Math功能) 測(cè)試該信號(hào)的頻譜，通過對(duì)比可以看出，由于時(shí)域捕獲時(shí)間較短，導(dǎo)致傳統(tǒng)FFT頻譜的分辨率非常低。相反，Spectrum View的頻譜測(cè)試結(jié)果非常好，不僅具有高分辨率，而且底噪也非常低，可以清晰地觀測(cè)信號(hào)本身及其諧波和雜散。與此同時(shí)，由于水平時(shí)基設(shè)置得較小，還可以觀測(cè)到時(shí)域波形的細(xì)節(jié)信息。
 

 圖2. 諧波、雜散測(cè)試：Spectrum View  vs  Conventional FFT

圖3. RF Chirp Pulse時(shí)域參數(shù)及頻譜測(cè)試

 
鑒于Spectrum View的這些優(yōu)勢(shì)，結(jié)合示波器其它功能，還可以對(duì)射頻脈沖信號(hào)進(jìn)行診斷測(cè)試，包括時(shí)域包絡(luò)參數(shù)及信號(hào)頻譜等。圖3測(cè)試了一路200MHz載波的線性調(diào)頻脈沖信號(hào)，脈沖周期5us，脈寬1us，帶寬50 MHz，同時(shí)給出了時(shí)域波形、包絡(luò)及頻譜測(cè)試結(jié)果。測(cè)試過程中，還可以靈活調(diào)整Span和RBW以便觀測(cè)包絡(luò)譜或者線狀譜，從而對(duì)信號(hào)進(jìn)行更加細(xì)致的分析。
 
多通道頻譜分析
 
示波器具有多個(gè)模擬通道，每個(gè)通道均可以激活Spectrum View功能，因此支持多通道頻譜測(cè)試。在復(fù)雜調(diào)試過程中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)的波形和頻譜監(jiān)測(cè)。類似于MSO64的多通道時(shí)域波形顯示方式，所激活的頻譜既可以“堆棧 (Stacked) ”顯示，也可以“重疊 (Overlay) ”顯示。圖4同時(shí)觀測(cè)了兩個(gè)通道的時(shí)域波形及頻譜，并且采用了重疊顯示，以便于頻譜之間的對(duì)比。
 
Spectrum View支持移動(dòng)Spectrum Time的位置，如圖4標(biāo)記處所示，以觀測(cè)不同時(shí)刻的頻譜。每個(gè)通道Spectrum Time的位置默認(rèn)是聯(lián)動(dòng)的，這保證了各個(gè)通道測(cè)試頻譜的相關(guān)性。當(dāng)取消聯(lián)動(dòng)設(shè)置后，也可以獨(dú)立設(shè)置每個(gè)通道的Spectrum Time位置。
 
所有通道的頻譜共用相同的Span、RBW、FFT Window，這一點(diǎn)與時(shí)域要求多通道間共用采樣率、水平時(shí)基及觸發(fā)類似。盡管如此，各個(gè)通道的中心頻率可以獨(dú)立設(shè)置，默認(rèn)是聯(lián)動(dòng)的，也可以根據(jù)需要設(shè)置為不同值。
 

 圖4. Spectrum View支持多通道波形及頻譜測(cè)試