MDO4000混合域示波器结构解密（下）

最大的技术突破与创新，在泰克公司发明与设计MDO4000的过程**申请了26项专利，证明了它含有许多的技术创新，不单纯是将一台示波器与一台频谱仪集成在一起，它更提供了业内首创的“混合域”分析与多个世界“第一”。

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附录A窗口函数

窗口

离散傅立叶变换(DFT)分析的数学计算本身有一个假设，即要处理的数据是周期性重复的信号的一个周期。

图A1描绘了一系列时域样点。例如，在对图A1中的第二个帧应用DFT处理时，将对信号进行周期性扩展。多个连续帧之间一般会发生不连续点，如图A2所示。

图A1/A2. 被采样的时域信号的三个帧(a)和一个帧中定期扩展样点导致的不连续点(b)。

这些假信号不连续点生成原始信号中不存在的频谱假信号。这一效应会产生信号的不准确表示结果，称为频谱泄漏。频谱泄漏不仅在输入中产生输入中不存在的信号，还会降低附近有大信号时观察小信号的能力。

MDO4000系列频谱分析仪功能应用窗口技术，降低频谱泄漏的影响。在执行DFT之前，先逐个样点以相同长度把DFT帧乘以窗口函数。窗口函数通常呈钟形，减少或消除了DFT帧尾的不连续点。

窗口函数的选择取决于频响特点，如边瓣电平、等效噪声带宽和幅度误差。窗口形状还决定着有效的RBW分辨率带宽滤波。

与其它频谱分析仪一样，MDO混合域示波器允许用户选择RBW分辨率带宽滤波器。MDO混合域示波器还允许用户在多个常用窗口类型之间进行选择。它增加了直接指定窗口形状的灵活能力，用户可以优化特定测量。例如，应特别注意脉冲或瞬态RF信号的频谱分析。表A1就不同的窗口函数的使用提供了部分建议。

表A1 MDO4000上所提供的FFT窗口选项

窗口函数的频响幅度决定着RBW分辨率带宽形状。例如，MDO混合域示波器上的RBW分辨率带宽定义为3 dB带宽，与DFT中采样频率和样点数的相对关系如下：

其中k是与窗口有关的系数，N是DFT计算中使用的时域样点数，Fs是采样频率。对Kaiser窗口，k约为2.23。RBW分辨率带宽形状因数定义为60 dB和3 dB时的频谱幅度的频率比，约为4:1。在MDO混合域示波器上，频谱分析测量使用公式2，根据输入跨度和RBW设置计算DFT要求的样点数量。

A3和图A4显示了MDO混合域示波器频谱分析中使用的Kaiser窗口的时域和频谱。这是MDO4000混合域示波器在频谱分析中使用的默认窗口。

图A3：时域中的Kaiser窗口，水平轴是时域采样点，纵轴是线性尺度

图A4：频域中的Kaiser窗口，水平轴是频率二元组（Fs/N），纵轴是dB

图A5中的跳频信号实例说明了不同的窗口怎样影响随时间变化的信号的频谱表示。在使用默认的Kaiser窗口时，与这一采集有关的频谱时间为1.12 ms。频率随时间变化画面显示了在跳频大多数时间内，频谱时间以三个跳频顺序的中间频率为中心。上方频率和下方频率“开点频率”周期相关的时间大体相等，图A3中描述的窗口函数显示，采集开头和边缘附近的时间样点水平下降，因为窗口函数在采集中心使用的样点呈高斯分布。看一下频域画面中四个峰值的幅度(中心频率、高频、低频和最大过冲峰值)，中心峰值超过其它信号近30 dB。

图A5. 2 kHz RBW时的Kaiser窗口。

在图A6中，现在选择的窗口类型是矩形。由于矩形窗口的窗口函数不同于Kaiser窗口，RBW变成了750 Hz，因此频谱时间与上一个实例中的采集时间大体相等。

频谱时间再次与三个跳频顺序中相同的点对准，但频谱表示有很大的差别。

图A6. 750 Hz RBW时的矩形窗口

由于矩形窗口函数基本上在采集时间中不滤波时间样点，且在三个频率每个频率上的驻留时间大体相等，因此采用矩形窗口的频谱显示三个峰值信号的频谱幅度大体相等。

用户还可以选择其它窗口(如Blackman-Harris、矩形、Hanning)，满足特殊的测量要求，在执行仪器中提供的部分测量时，仪器也可以使