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示波器利用快速傅立葉變換的采樣技術

編輯:杭州威博科技有限公司  發布時間:2014-11-25

在復雜的嵌入式系統中,通常需要同時監測時域和頻域中的多個信號。盡管基帶數字信號、射頻信號和模擬信號是相互關聯和依存的,但是基于傳統的調試方法,人們常常無法描述或捕捉它們之間的關系。示波器采用微控制器實現的RF信號反饋控制、低速串行總線、嚴格的時序關系,以及RF和數字信號之間電磁干擾等都是原型設計階段令人頭痛的問題。

 

任何信號都是關于時間和幅值的函數。因此,不僅需要捕捉信號幅值,而且還要捕捉信號如何隨時間而變化。變換是將時域函數變換成頻域頻譜的主要技術。 該變換可以為從某個時域波形中采樣的信號給出某個時間點的頻譜快照。它使得瞬時頻譜可以測量,從而可以測量某個信號在任何時刻的頻率分量。據此,可以觀察頻譜隨時間而發生的變化,了解什么時候存在以及什么時候不存在干擾,時域事件和頻域事件之間是如何關聯的。

 

在離散傅立葉(DFT)變換中,一定數量時域信號樣點被轉換成一定數量的頻率樣點,每一個頻率樣點都由時域樣點通過算法函數計算得出。快速傅立葉 (FFT)變換是一種實現離散傅立葉變換的高效方法。該方法類似于離散傅立葉變換,可以將一定數量的離散采樣變換至頻域。示波器通常利用快速傅立葉變換的采樣技術,將時域采樣變換至頻域。

 

由于FFT頻譜產生于原始的時域信號,因此通過對同一信號進行時間和頻率上的分析,可以獲得大量的有用信息。某個信號在時域中可能是穩定和正確的,在頻域分析時可以發現噪聲變大、未知的雜散信號以及其他在時域分析中不易發現的異常事件。在某些示波器上還可以使用時域選通分析功能。借助該功能,可以實現更強 大的檢測功能。通過選通方式進行FFT變換或者限制在某個時間記錄的特定位置作FFT,可以在指定的時間點觀察傅立葉變換,從而有助于確定產生問題的時間點。獲得了干擾信號的周期或頻率之后,可以更加準確、快速排除差錯或者故障。


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