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把示波器上的FFT做成极致

时间:03-14 来源:互联网 点击:


2,硬件加速器的使用
在传统方案里边,一直用软件处理来实现的,比如统计直方图功能,模板测试功能,fft功能。在RS示波器中,全部用硬件专用电路来实现,把处理器解放出来,所以在做直方图功能,模板测试功能,或者是异常消耗资源的fft功能,依然保持很高的刷新速率,通常都超过60,000次/s,这个速度,都超过市场上所有示波器不做任何运算时候的刷新速度。这样能保证做复杂波形分析时候,仍然很高的刷新速率,高刷新率保证了实时频谱的快速显示速率。
3,交叠fft的算法应用
传统的示波器fft运算方式,采集一段,处理一段,接着采集,接着处理。

所以,连续间断采集,连续处理,但是偶发信号的频谱也是很容易就丢了,发现不了。

RS的示波器在对采集的样本进行片段处理,把一次采集的信号分成很多小段进行处理,这样能看到一次采集里边的频谱内容变化。但是光分片段处理还不能避免丢失,因为在fft运算之前,已经有窗函数的处理,不可避免的在相邻两帧的位置有频谱信息丢失,所以我们采取了另外一种更加创新的方法,运用了fft的交叠算法,极大地提高的窗函数的影响,以及异常频谱的丢失。



借助模拟余辉的显示,实时频谱的显示更加可靠和置信。


好处小结:
a)有利于异常信号的监测
b)显示短期出现的罕见的事件
c)提高的频谱的刷新率(因为在一帧的fft做完之前,新的一帧的fft已经开始)
d)在一个fft帧里可以区分多个频谱事件

4,类似传统频谱仪的控制界面和操控方式
以前的示波器操控方式,无非是通过调整采集时间的长度来影响分辨率带宽,然后选择感兴趣的频段来进行观察。现在做法是先选择中心频率,或者选择好起始和截止频率,通过直接调整RBW来调整频谱观察方式,让习惯频谱仪的用户也习惯示波器了。

还有一个表格帮助理解什么情况下用什么窗函数。


5,借助模板方式,实现频域的触发设置
很多用惯了示波器的人都喜欢示波器的触发功能,用各种触发方式来隔离各种事件,稳定显示,观察异常。在传统频谱仪上是很难实现触发的,但是当我们发现示波器的模板触发方式,很容做到,把时域波形的实时频谱变到频域来观察,借助MASK测试的一些小工具,居然轻松设置和轻松触发。因为模板的形状自由编辑,触发的动作自由组合,这样的波形分析已经完全跨越的时域和频域的使用习惯,完全融合了时域和频域对信号的思维方法了。

红色模板区域触发实例

五,示波器上的频谱分析发展趋势
示波器的分析速度越来越快,算法越来越科学,存储深度越来越大,fft功能不再像以前可有可无了,频谱分析的能力取决于fft能力,取决于动态范围,取决于噪声大小。示波器的原理做的频谱分析,需要增加动态范围,无非是在fft之前做一些时域平均,降低噪声,或者增加存储深度,提高RBW,降低异步噪声,达到提高动态范围的目的。
除了把fft功能做好之外,示波器厂商还要有这样的胸襟,把技术融合和技术进步看成机会,创新的动力总是不断带来新的极致,守不守得住一片江山还得看用户买不买账。目标是不断推动极限,不断替客户创造新的价值。

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