由数字示波器的方波拐角引发的思考:时域VS频域

发布时间: 2024-09-28 作者: 安博棋牌官网

  中发展和验证,而且大家都已经习惯了事件是按照时间先后顺序发生的,并得到记录保存。,用以对我们感兴趣的时域信号进行捕获、观察、测量、分析和存档。相信我们大家非常容易就能够理解的使用和操作方法。但是,一个信号是不是真的就像看起来那样“纯洁无瑕”、“完美无缺”呢?有时候用示波器是很难做到真实、定量分析的一个肉眼看起来十分平滑的正弦波,里面有没有谐波和非谐波分量?一个方波的拐角,为什么用数字示波器观察总是没办法呈现出一个完美的直角?这样一些问题时常会困扰一些没有接触过频谱分析仪的用户朋友。而频域,这个隐藏在时域背后的角色,似乎被蒙上了一层神秘的面纱,让一些电子工程师很容易产生距离感。而且频谱分析仪上各种带宽、放大器、衰减器和滤波器等等概念,往往让我们无从下手,很难得到一个正确的结果。鼎阳科技作为通用电子测试测量仪器的行业领军企业,始终把高效、真实、准确、方便、快捷作为我们设计产品的核心思想,SSA3000X Plus系列高性能频谱分析仪SVA1000X系列频谱&矢量网络分析仪,正完美诠释了以客户为中心的产品理念,让我们的频谱测试变得很简单。如下图1所示,我们用一台SDG6052X函数/任意波形发生器,一台SDS5054X数字荧光示波器和一台SVA1032X频谱&矢量网络分析仪搭建一个时域和频域的对比演示系统。

  我们将SDG6052X信号源的通道1和通道2分别用BNC电缆直接连接到SDS5054X示波器的通道1和SVA1032X频谱仪的射频输入端;然后打开SDG6052X信号源的通道跟踪功能,这样,只需要对信号源通道1的参数进行设置,就可以使通道2输出完全一样的波形,从而确保示波器和频谱仪同时接收到完全一样的信号。首先,设置信号源输出一个1MHz的方波信号,用示波器的Auto Setup按键非常容易就捕获到一个标准的方波信号,如图2所示。我们的频谱仪同样设计有Auto Tune按键,简单按下该按键,频谱仪将会在全频段内自动搜索信号,并将频率和幅度参数调整到最佳状态,一键实现信号搜索以及参数自动设置,很快就能够获得如图3所示的一个1MHz基波信号。

  但是我们都知道,方波是一种包含丰富谐波分量的波形,这时我们只需要简单的将频谱仪的终止频率设置的更大一点,比如设置成18MHz,就能完美呈现方波的部分谐波,如图4所示。我们还可通过频谱仪的光标列表功能,实时显示各次谐波的频率和幅度,如图5所示。甚至,我们大家可以将终止频率设置成100MHz,发现就算在近百次的谐波分量上,仍然具有接近40dBc(相对于基波)的幅度,这就充分说明了我们用示波器测试超过1MHz的方波信号时失真会比较大的原因,因为示波器本身的带宽以及测试线缆的带宽限制,过滤掉了方波信号的高次谐波分量。

  接着,我们让信号源输出一个FM调频信号,设置载波频率为10MHz,频偏为5MHz,调制频率为200MHz。在示波器上可以捕捉到一个频率一直在变化的正弦波信号,打开数字示波器的测量统计功能,可以准确地测得最小频率为5MHz,最大频率为15MHz,如图7所示。想要看FM信号在频谱仪中的表现,只要点击频谱仪的Auto Tune按键,就能够快速的测得载波信号的频谱,再打开信号源的调制开关,我们就能清晰看到一根从5MHz到15MHz来回往复的频谱,来回一次的周期是5秒,如图8、9、10所示。这让我们也可以非常直观的理解调频信号各项指标的含义:载波频率-频偏=输出的最小频率;载波频率+频偏=输出的最大频率;调制频率的倒数为调制周期,就是完成一次频率从最小变到最大,再回到最小频率的时间。

  最后,我们让信号源输出一个AM调幅信号,载波为10MHz,调制信号为1MHz,调制深度为50%。合理设置示波器的时基、幅度分辨率和触发电平,我们大家可以看到一个直观的调幅信号,如图11所示。对于鼎阳科技的频谱仪,我们只需要简单按下Auto Tune按键,就能够迅速捕捉到一个三根谱线MHz,左右两根谱线MHz。改变AM调制信号的频率或者调制深度,可以在频谱仪上得到简单直观的表现,从而理解AM调幅信号各项参数的含义。

  通过对以上三种信号的时域和频域对比测试不难发现,频谱仪的使用其实并没有想象中那么复杂,我们还可以轻易的剥开信号复杂的外表,看清隐藏在时间背后的本质信息。尤其是鼎阳科技SSA3000X Plus系列高性能频谱分析仪和SVA1000X系列频谱&矢量网络分析仪,不仅具备优异的硬件性能,还配备了10.1寸多点触控电容屏,支持一键自动搜索测试、一键存储、一键帮助、一键恢复出厂设置和一键自动耦合等众多功能,同时能基于电脑或手持终端网络浏览器对仪器进行远程监控,让我们的频谱测试变得更加简便,快捷。

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