RTO6 系列示波器集成的頻譜分析功能及特點

示波器作為硬件工程師實驗臺上的必備裝備之一，在驗證、調(diào)試、測試及測量過程中扮演著至關(guān)重要的角色。示波器用來看時域內(nèi)容，頻譜儀用來看頻域內(nèi)容。什么是時域？什么是頻域呢？

時域是信號在時間軸上隨時間變化的一個總體概括。頻域就是把時域波形的表達式做傅立葉變化得到復(fù)頻域的表達式，畫出的波形就是頻譜圖，是描述頻率變化和幅度變化的關(guān)系。對信號進行時域分析時，有時一些信號的時域參數(shù)相同，但并不能說明信號就完全相同。因為信號不僅隨時間變化，還與頻率、相位等信息有關(guān)，這就需要進一步分析信號的頻率結(jié)構(gòu)，并在頻域中對信號進行描述。

雖然示波器主要被用于時域測量工具，但其本質(zhì)上和頻譜儀等頻域測量工具一樣，都是將模擬信號采樣數(shù)字化后進行顯示與分析。而頻譜儀所做的只是進一步對時域信號進行了變換。因此，目前主流示波器都在經(jīng)典時域示波器的基礎(chǔ)上加入了頻域分析功能。

羅德與施瓦茨最新推出的RTO6系列示波器提供多通道FFT頻譜分析功能，支持對每個通道的頻譜分析設(shè)置中心頻率、頻率跨度、分辨率帶寬和》 1 000 000波形/秒更新率。重疊FFT和頻域區(qū)域觸發(fā)功能有助于識別具有挑戰(zhàn)性的EMI問題。詳情請觀看以下視頻：

RTO6 系列示波器集成的頻譜分析功能到底有哪些特點呢？

首先，頻譜分析儀的速度高，實時刷新。

其次RBW高達1Hz。類似傳統(tǒng)頻譜儀的控制界面和操作方式。以前的示波器操控方式，無非是通過調(diào)整采集時間的長度來影響分辨率帶寬，然后選擇感興趣的頻段進行觀察。RTO6的FFT做法是先選擇中心頻率，或者選擇好起始和截至頻率，通過直接調(diào)整RBW來調(diào)整頻譜觀察方式。界面設(shè)計和頻譜儀的操作一摸一樣，中心頻率，頻率范圍，起始頻率，截止頻率，RBW設(shè)置，窗函數(shù)設(shè)置等，頻譜儀可以做的RTO6幾乎都可以做。

專用的數(shù)字下變頻DDC

接下來，我們具體看一下傳統(tǒng)示波器和RTO6進行FFT對比。從圖2，圖3對比可以看出，RTO6示波器在做頻譜分析FFT時，首先在窗函數(shù)之前會進行一個DDC處理，通過用戶設(shè)置中心頻率、起始和截至頻率，對設(shè)定好的頻段進行處理。這邊想要強調(diào)的是RTO6示波器門控FFT功能只對用戶定義的時域信號進行FFT分析。用戶可以在整個波形中移動時間窗口，以確定時域信號的哪些片段與頻譜中的某些事件相關(guān)。當(dāng)然極限情況下也可以選擇全頻段來處理。

這種FFT處理方式好處是：

· 更快的速度，變頻到基帶處理會帶來更高的更新速率和更快的處理速度，節(jié)省處理時間。

· 更好的分辨率帶寬，因為會用到更好的放大因素。

而傳統(tǒng)方式必須對所有頻段范圍進行FFT運算，然后選擇一段頻段來顯示，運算的數(shù)據(jù)量非常大，就像死機一樣。

硬件加速器的使用

傳統(tǒng)的示波器FFT功能一般是用軟件處理來實現(xiàn)的，示波器把信號樣本采集下來，然后通過軟件算法來進行軟件運算，速度非常慢。而RTO6系列示波器FFT的實現(xiàn)方法是通過專用的硬件加速集成電路（ASIC），把FFT的功能交給這個硬件電路來實現(xiàn)，速度快到幾乎不影響原始波形的刷新速率。另外，可以把處理器解放出來，所以RTO6在做直方圖功能，模板測試功能，或者異常消耗資源的FFT功能，依然保持很高的波形更新率。

交疊FFT算法的應(yīng)用

傳統(tǒng)的示波器FFT運算方式，采集一段，處理一段，接著采集，接著處理。所以，連續(xù)間斷采集，連續(xù)處理。這種采集處理會導(dǎo)致偶發(fā)信號的頻譜很容易丟失，監(jiān)測不到。

而RTO6示波器在對采集的樣本進行片段處理時，會把一次采集的信號分成很多小片段進行處理，這樣能看到每一次采集里邊的頻譜內(nèi)容變化。但是只是分片處理還不能避免偶發(fā)信號的丟失。這是因為在FFT運算之前，已經(jīng)有窗函數(shù)的處理，不可避免的的相鄰兩幀的位置有頻譜信息的丟失，所以RTO6采用了另外一種更加創(chuàng)新的方法，即運用了FFT的交疊算法，極大的提供了窗函數(shù)的影響，以及異常頻譜的丟失。借助模擬余暉的顯示，實時頻譜的顯示更加可靠和置信。

綜上所述，RTO6采用重疊FFT優(yōu)勢：

o 更快的處理速度更快的顯示更新率

o 非常適合尋找零星/間歇性的信號細(xì)節(jié)

o 在一個FFT幀里可以區(qū)分多個頻譜事件

還有，RTO6示波器支持多多達8個信號并行進行強大的多通道頻譜分析。它們在全測量帶寬下的高動態(tài)范圍和輸入靈敏度為1mV/div，能夠檢測到甚至微弱的發(fā)射信號。

借助模板方式，實現(xiàn)頻域的觸發(fā)設(shè)置

很多習(xí)慣了示波器的人都喜歡示波器的觸發(fā)功能，用各種觸發(fā)方式來隔離各種事件，穩(wěn)定顯示波形，從而觀察異常信號。在傳統(tǒng)的頻譜儀上很難實現(xiàn)觸發(fā)，但是當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)示波器的模板觸發(fā)方式很容易做到，把時域波形的實時頻譜編導(dǎo)頻域來觀察。借助MASK測試的一些小工具，可以做到輕松設(shè)置和輕松觸發(fā)。因為模板的形狀自由編輯，觸發(fā)的動作自由組合，這樣的波形分析已經(jīng)完全跨越了時域和頻域。

在波形上繪制形狀，使RTO 6示波器區(qū)域在時間和頻率域中觸發(fā)圖形分離的事件。最多定義8個區(qū)域，并通過多個通道或數(shù)學(xué)函數(shù)邏輯組合它們。當(dāng)信號相交或不相交時，區(qū)域激活觸發(fā)信號，該區(qū)域可以是時域波形，也可以是頻譜圖。例如，這種功能強大但易于使用的特性使從DUT內(nèi)存系統(tǒng)中分離讀/寫序列成為可能。

另外，對于寬帶射頻的信號分析。RTO6示波器的I/Q接口通過實時轉(zhuǎn)換I/Q數(shù)據(jù)簡化了對調(diào)制信號的分析。專用的R&S VSE矢量信號資源管理器軟件或第三方工具（如MATLAB）支持進一步的I/Q數(shù)據(jù)處理。

多通道射頻信號分析。RTO6示波器使多通道寬帶射頻測量可達6GHz。當(dāng)與R&S FS-ZXX諧波混頻器相結(jié)合時，支持50~110GHz的射頻載波頻率，分析帶寬為5GHz。由于具有-159dBm （1Hz） 和112dB信噪比的優(yōu)異射頻特性，RTO6具有準(zhǔn)確分析射頻信號的能力。

RTO6允許您使用VSE矢量信號資源管理軟件分析復(fù)雜信號，如OFDM、雷達和5G MIMO信號。該軟件為各種調(diào)制信號提供了廣泛的分析工具，從脈沖和模擬調(diào)制信號到一般的I/Q信號，以及諸如LTE、5G NR和WLAN等無線和移動通信標(biāo)準(zhǔn)。

原文標(biāo)題：【RTO6云馬拉松第四程】時域頻域多角度，RTO6帶你多方位剖析測試信號

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