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示波器波形参数丈量(2)

当我们想看波形的频谱内容的时候,我们可以使用示波器自带的FFT运算功能。示波器使用FFT,不使用DFT,因为FFT具有更快的速度。图1示波

当咱们想看波形的频谱内容的时分,咱们能够运用示波器自带的FFT运算功用。
示波器运用FFT,不运用DFT,因为FFT具有更快的速度。

图1. 示波器FFT运算处理
示波器FFT运算是把存储器中的N点的波形转化到N/2点的频谱内容,转化后的频率规模是:
0Hz到Fs/2(Fs是采样频率)
频谱分辨率或两点之间的频谱距离是:Fs/N
Nyquist频率是:Fs/2
0Hz到Fs/2的频点是-Fs/2到0Hz频点的镜像,示波器疏忽低于0Hz的频点,因为这些点不能供给额定的有用信息。因此,示波器里的N个采样点的FFT改换结果是N/2个频率点。

示波器运用2的幂次方进行FFT改换,所以运用的点数是小于等于存储器中的点数,比方:存储器中有1000个点,可是示波器只是运用前面的512个采样点进行FF运算。

因为示波器挑选有限的点数进行FFT运算,而FFT在原理上是尽或许选用有限长度时刻记载来近似傅式改换对整个时刻的积分。在随时刻不断重复波形时,某些波形的形状和相位或许会引进瞬变现象,如图2所示。


图2. FFT运算导致的频谱泄流

处理这个问题的方法是加窗处理。示波器常用的窗口函数是:汉宁窗口,平顶窗口,均匀窗口/矩形窗口。

汉宁(Hanning)窗口也叫Hann窗口,是数字信号处理中最一般的窗口之一。汉宁窗口的形状如图3所示。

图3.1. 原始波形

图3.2. 汉宁窗口

图3.3. 加窗之后的时域波形

图3.4. 加窗之后的频谱
汉宁窗口引进的最大起伏差错为1.5dB(16%),这在某些运用中或许过大。窗口的形状总是要在起伏精度与频率分辨力之间进行折中。与其他窗口比较,汉宁窗口有杰出的频率分辨力,但起伏精度则略微偏低一些。

假如需求较高的起伏精度,能够运用平顶窗口,其最大起伏差错为0.1dB(1%),可是频率分辨力较低。图4是平顶窗口的形状和正弦波加窗后的频谱。

图4.1. 平顶窗口

图4.2. 加窗之后的频谱

均匀窗口/矩形窗口实际上不是真实意义上的窗口,它对一切取样都保持不变。虽然均匀窗口/矩形窗口有或许呈现严峻走漏问题,可是在某些情况下,时刻记载中的波形在记载的两头的值相同,因此消除了由FFT引进的瞬变现象。这样的波形称为自开窗口。像伪随机噪声、正弦波群、脉冲和衰减的正弦波这样一些波形,全都或许是自开窗口。

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