使用3000TX系列示波器进行FFT和脉冲的射频参数测量是-Keysight.PDF

是德科技 使用3000T X 系列示波器 進行 FFT和脈衝的射頻參數測量 應用指南 引言 將數位和射頻設計推向市場的過程中，示波器的快速傅立葉轉換 (FFT) 功能和各種其他運算功能經證明 是極為重要的一環 。例如，示波器的 FFT功能可以快速顯示出電源上耦合信號的頻率分佈 。反之，此 類測量又有助於找出雜訊信號的源頭 。這是非常重要的，因為除非發現並解決了這個問題，否則這些 信號可能在設計的其他部分轉化為雜訊，縮減信號餘量，並可能阻礙設計完成原型驗證。 當查看射頻信號以驗證脈衝特性或調變是否正確時， FFT 頻譜視圖也是很有用的 。時柵 (Gated) FFT 甚 至能夠進一步評估信號的頻譜分量，例如哪些頻率出現在射頻脈衝的特定點上 。例如頻率測量的 測 量趨勢 等運算功能，可以快速驗證經典的調變方案是否在正確發生，如脈衝串列與射頻脈衝的線性 調變頻率交又的例子 。 本應用指南將探討這些實例，並總結了使用 DSO/ MSO-X 3000T 系列示波器進行此類測量時的實際注 意事項 。 3 使用3000T X 系列示波器進行 FFT和脈衝射頻測量－應用指南 使用輸入正弦波進行 FFT測量的簡單實例 MSO-X 3104T 示波器擁有 1 GHz 的類比頻寬和高達 5 GSa/s 的取樣率，能夠執行各種測 量。這兩個技術規格都非常重要，將直接關係到哪些測量應用是能夠落實的。我們討論 的第一個測量實例是捕獲注入 50 Ω 電阻的600 MHz 、632 mV（峰對峰） 、0 dBm 、 1 mW 正弦波信號（橘色），以及 FFT結果（白色），如圖 1 所示。 圖1. 使用600 MHz 正弦波輸入進行的 200 ns/div 進行時域捕獲以及 FFT 計算結果。 4 使用3000T X 系列示波器進行 FFT和脈衝射頻測量－應用指南 有關此 FFT頻譜測量的一些基本原理 有多種因素會影響此類 FFT 測量達到預期的精準度和準確度。這些因素將在下文中進行 探討。 我們必須瞭解示波器的採樣特性對於 FFT測量的品質有什麼樣的影響。示波器的類比頻 寬、取樣速率、記憶體深度和捕獲時間都對測量結果有著深刻的影響，同時這種影響也 取決於待測信號的特性，以及這些信號特性與示波器捕獲性能之間的關係。 例如，在這個簡單的實例中，我們要測量一個 600 MHz 正弦波信號，並想要觀察此信 號的基本頻譜特性，示波器必須擁有足夠的類比頻寬才不會對信號的振幅造成衰減。由 於這台示波器擁有最大 1 GHz 的類比頻寬，因此足夠測量 600 MHz 的訊號 。該測量將 證明時間/ 格設置對於在測量時保持此頻寬是非常重要的。 為了避免在信號的數位化過程中發生混疊，採樣速度必須至少達到待測信號中任何可量 測頻率的兩倍 。在這個最簡單的正弦波實例中，測量這個 600 MHz 正弦波信號需要使 用至少 1.2GHz 的取樣速率 。顯然，本示波器高達 5 GSa/s 的取樣速率對此測量綽綽有 餘 。但要達到至少 1.2 GHz 的取樣速率，示波器的時間/ 格設置必須保持在某個特定範 圍內。 對這個 600 MHz 正弦波的 FFT 測量能達到什麼樣的品質呢？讓我們回到圖1 中的示波 器 FFT 測量，請注意主要的單頻尖峰，其相關的測量遊標顯示大約600 MHz 的頻率和 0 dBm 的功率 。這與預期相吻合 。 由 FFT 資料所驅動的 FFT 中的實際譜線之間的間隔稱為 解析度頻寬 。因為信號能量 的分佈方式，所以它有時也稱為頻率 分段 寬度 。解析度頻寬嚴格基於採集資料的時 間長度和所選 FFT 視窗類型的因數 。此處使用矩形視窗，因數為 1，因此解析度頻寬 就是記錄時間的倒數 。在本例中： 解析度頻寬= 1 / (200 ns/ 格x 10 格) = 500 kHz 因此這個 FFT 能夠區分信號頻譜中間隔大於 500 kHz 的頻率分量 , 而間隔小於 500 kHz 的頻率分量會混成一團無法區分 。FFT 解析度頻寬 不應與螢幕上顯示的FFT 解析度 數字 (153 kHz) 相混淆 。後者描述的是 FFT 資料中兩個 FFT 點之間的實際間隔，但它不 是在既定時間跨度內所獲得的實際解析度頻寬 。 5 使