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【RTO6云马拉松第四程】时域频域多角度,RTO6带你多方位剖析测试信号

最新更新时间:2021-11-17
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活动介绍

本次云马拉松一共分为五程,每程围绕RTO6示波器特点和应用展开挑战,每一程持续7天。此次为马拉松的第三程,每程有互动问卷,每题20分,共100分。指定页面分享好友,被分享者点击链接后,分享者即可获得5分/次(指定页面位置在点击答卷后推送消息的查看详情)


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示波器作为硬件工程师实验台上的必备装备之一,在验证、调试、测试及测量过程中扮演着至关重要的角色。示波器用来看时域内容,频谱仪用来看频域内容。什么是时域?什么是频域呢?


时域是信号在时间轴上随时间变化的一个总体概括。频域就是把时域波形的表达式做傅立叶变化得到复频域的表达式,画出的波形就是频谱图,是描述频率变化和幅度变化的关系。对信号进行时域分析时,有时一些信号的时域参数相同,但并不能说明信号就完全相同。因为信号不仅随时间变化,还与频率、相位等信息有关,这就需要进一步分析信号的频率结构,并在频域中对信号进行描述。


虽然示波器主要被用于时域测量工具,但其本质上和频谱仪等频域测量工具一样,都是将模拟信号采样数字化后进行显示与分析。而频谱仪所做的只是进一步对时域信号进行了变换。因此,目前主流示波器都在经典时域示波器的基础上加入了频域分析功能。


罗德与施瓦茨最新推出的RTO6系列示波器提供多通道FFT频谱分析功能,支持对每个通道的频谱分析设置中心频率、频率跨度、分辨率带宽和> 1 000 000波形/更新率。重叠FFT和频域区域触发功能有助于识别具有挑战性的EMI问题。详情请观看以下视频:





RTO6 系列示波器集成的频谱分析功能到底有哪些特点呢?




首先,频谱分析仪的速度高,实时刷新。

其次RBW高达1Hz类似传统频谱仪的控制界面和操作方式。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进行观察。RTO6FFT做法是先选择中心频率,或者选择好起始和截至频率,通过直接调整RBW来调整频谱观察方式。界面设计和频谱仪的操作一摸一样,中心频率,频率范围,起始频率,截止频率RBW设置,窗函数设置等,频谱仪可以做的RTO6几乎都可以做。


●专用的数字下变频DDC

接下来,我们具体看一下传统示波器和RTO6进行FFT对比。从图2,图3对比可以看出,RTO6示波器在做频谱分析FFT时,首先在窗函数之前会进行一个DDC处理,通过用户设置中心频率、起始和截至频率,对设定好的频段进行处理。这边想要强调的是RTO6示波器门控FFT功能只对用户定义的时域信号进行FFT分析。用户可以在整个波形中移动时间窗口,以确定时域信号的哪些片段与频谱中的某些事件相关。当然极限情况下也可以选择全频段来处理。




 这种FFT处理方式好处是:

· 更快的速度,变频到基带处理会带来更高的更新速率和更快的处理速度,节省处理时间。

· 更好的分辨率带宽,因为会用到更好的放大因素。

而传统方式必须对所有频段范围进行FFT运算,然后选择一段频段来显示,运算的数据量非常大,就像死机一样。


●硬件加速器的使用

传统的示波器FFT功能一般是用软件处理来实现的,示波器把信号样本采集下来,然后通过软件算法来进行软件运算,速度非常慢。而RTO6系列示波器FFT的实现方法是通过专用的硬件加速集成电路ASIC,把FFT的功能交给这个硬件电路来实现,速度快到几乎不影响原始波形的刷新速率。另外,可以把处理器解放出来,所以RTO6在做直方图功能,模板测试功能,或者异常消耗资源的FFT功能,依然保持很高的波形更新率。

●交叠FFT算法的应用

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。这种采集处理会导致偶发信号的频谱很容易丢失,监测不到。


RTO6示波器在对采集的样本进行片段处理时,会把一次采集的信号分成很多小片段进行处理,这样能看到每一次采集里边的频谱内容变化。但是只是分片处理还不能避免偶发信号的丢失。这是因为在FFT运算之前,已经有窗函数的处理,不可避免的的相邻两帧的位置有频谱信息的丢失,所以RTO6采用了另外一种更加创新的方法,即运用了FFT的交叠算法,极大的提供了窗函数的影响,以及异常频谱的丢失。借助模拟余晖的显示,实时频谱的显示更加可靠和置信。



综上所述,RTO6采用重叠FFT优势:

更快的处理速度更快的显示更新率

非常适合寻找零星/间歇性的信号细节

在一个FFT帧里可以区分多个频谱事件

还有,RTO6示波器支持多多达8个信号并行进行强大的多通道频谱分析。它们在全测量带宽下的高动态范围和输入灵敏度为1mV/div,能够检测到甚至微弱的发射信号。


●借助模板方式,实现频域的触发设置

很多习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,稳定显示波形,从而观察异常信号。在传统的频谱仪上很难实现触发,但是当我们发现示波器的模板触发方式很容易做到,把时域波形的实时频谱编导频域来观察。借助MASK测试的一些小工具,可以做到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了时域和频域。


在波形上绘制形状,使RTO 6示波器区域在时间和频率域中触发图形分离的事件。最多定义8个区域,并通过多个通道或数学函数逻辑组合它们。当信号相交或不相交时,区域激活触发信号,该区域可以是时域波形,也可以是频谱图。例如,这种功能强大但易于使用的特性使从DUT内存系统中分离读/写序列成为可能。




另外,对于宽带射频的信号分析RTO6示波器的I/Q接口通过实时转换I/Q数据简化了对调制信号的分析。专用的R&S VSE矢量信号资源管理器软件或第三方工具(如MATLAB)支持进一步的I/Q数据处理。


多通道射频信号分析。RTO6示波器使多通道宽带射频测量可达6GHz。当与R&S FS-ZXX谐波混频器相结合时,支持50~110GHz的射频载波频率,分析带宽为5GHz。由于具有-159dBm (1Hz) 112dB信噪比的优异射频特性,RTO6具有准确分析射频信号的能力。


RTO6允许您使用VSE矢量信号资源管理软件分析复杂信号,如OFDM、雷达和5G MIMO信号。该软件为各种调制信号提供了广泛的分析工具,从脉冲和模拟调制信号到一般的I/Q信号,以及诸如LTE5G NRWLAN等无线和移动通信标准。



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关于罗德与施瓦茨

罗德与施瓦茨是测试与测量、广播电视与媒体、航空航天|国防|安全以及网络安全领域的领先供应商。作为一家独立的技术集团,罗德与施瓦茨创新性的通信、信息和安全产品为工业领域和政府部门的相关客户提供了一个更安全和互联的世界。截止到2020年6月30日,罗德与施瓦茨公司员工人数约为12,300名。公司总部设在德国慕尼黑,在70多个国家设有子公司并在亚洲和美国设有区域中心。


更多信息请访问 https://www.rohde-schwarz.com.cn

技术与产品信息请拨打 400-650-5896


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