示波器作為硬件工程師實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的必備裝備之一，在驗(yàn)證、調(diào)試、測(cè)試及測(cè)量過(guò)程中扮演著至關(guān)重要的角色。示波器用來(lái)看時(shí)域內(nèi)容，頻譜儀用來(lái)看頻域內(nèi)容。什么是時(shí)域？什么是頻域呢？

時(shí)域是信號(hào)在時(shí)間軸上隨時(shí)間變化的一個(gè)總體概括。頻域就是把時(shí)域波形的表達(dá)式做傅立葉變化得到復(fù)頻域的表達(dá)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(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析時(shí)，有時(shí)一些信號(hào)的時(shí)域參數(shù)相同，但并不能說(shuō)明信號(hào)就完全相同。因?yàn)樾盘?hào)不僅隨時(shí)間變化，還與頻率、相位等信息有關(guān)，這就需要進(jìn)一步分析信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)，并在頻域中對(duì)信號(hào)進(jìn)行描述。

雖然示波器主要被用于時(shí)域測(cè)量工具，但其本質(zhì)上和頻譜儀等頻域測(cè)量工具一樣，都是將模擬信號(hào)采樣數(shù)字化后進(jìn)行顯示與分析。而頻譜儀所做的只是進(jìn)一步對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行了變換。因此，目前主流示波器都在經(jīng)典時(shí)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(duì)每個(gè)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(shí)別具有挑戰(zhàn)性的EMI問(wèn)題。詳情請(qǐng)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(diǎn)呢？

首先，頻譜分析儀的速度高，實(shí)時(shí)刷新。

其次RBW高達(dá)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(wú)非是通過(guò)調(diào)整采集時(shí)間的長(zhǎng)度來(lái)影響分辨率帶寬，然后選擇感興趣的頻段進(jìn)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(guò)直接調(diào)整RBW來(lái)調(diào)整頻譜觀察方式。界面設(shè)計(jì)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(lái)，我們具體看一下傳統(tǒng)示波器和RTO6進(jìn)行FFT對(duì)比。從圖2，圖3對(duì)比可以看出，RTO6示波器在做頻譜分析FFT時(shí)，首先在窗函數(shù)之前會(huì)進(jìn)行一個(gè)DDC處理，通過(guò)用戶設(shè)置中心頻率、起始和截至頻率，對(duì)設(shè)定好的頻段進(jìn)行處理。這邊想要強(qiáng)調(diào)的是RTO6示波器門控FFT功能只對(duì)用戶定義的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行FFT分析。用戶可以在整個(gè)波形中移動(dòng)時(shí)間窗口，以確定時(shí)域信號(hào)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(lái)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(huì)帶來(lái)更高的更新速率和更快的處理速度，節(jié)省處理時(shí)間。

· 更好的分辨率帶寬，因?yàn)闀?huì)用到更好的放大因素。

而傳統(tǒng)方式必須對(duì)所有頻段范圍進(jìn)行FFT運(yùn)算，然后選擇一段頻段來(lái)顯示，運(yùn)算的數(shù)據(jù)量非常大，就像死機(jī)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(lái)實(shí)現(xiàn)的，示波器把信號(hào)樣本采集下來(lái)，然后通過(guò)軟件算法來(lái)進(jìn)行軟件運(yùn)算，速度非常慢。而RTO6系列示波器FFT的實(shí)現(xiàn)方法是通過(guò)專用的硬件加速集成電路（ASIC），把FFT的功能交給這個(gè)硬件電路來(lái)實(shí)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(lái)，所以RTO6在做直方圖功能，模板測(cè)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(yùn)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(huì)導(dǎo)致偶發(fā)信號(hào)的頻譜很容易丟失，監(jiān)測(cè)不到。

而RTO6示波器在對(duì)采集的樣本進(jìn)行片段處理時(shí)，會(huì)把一次采集的信號(hào)分成很多小片段進(jìn)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(hào)的丟失。這是因?yàn)樵贔FT運(yùn)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(yùn)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(shí)時(shí)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(shì)：

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(hào)細(xì)節(jié)

o 在一個(gè)FFT幀里可以區(qū)分多個(gè)頻譜事件

還有，RTO6示波器支持多多達(dá)8個(gè)信號(hào)并行進(jìn)行強(qiáng)大的多通道頻譜分析。它們?cè)谌珳y(cè)量帶寬下的高動(dòng)態(tài)范圍和輸入靈敏度為1mV/div，能夠檢測(cè)到甚至微弱的發(fā)射信號(hào)。

借助模板方式，實(shí)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(lái)隔離各種事件，穩(wěn)定顯示波形，從而觀察異常信號(hào)。在傳統(tǒng)的頻譜儀上很難實(shí)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(shí)域波形的實(shí)時(shí)頻譜編導(dǎo)頻域來(lái)觀察。借助MASK測(cè)試的一些小工具，可以做到輕松設(shè)置和輕松觸發(fā)。因?yàn)槟０宓男螤钭杂删庉?，觸發(fā)的動(dòng)作自由組合，這樣的波形分析已經(jīng)完全跨越了時(shí)域和頻域。

在波形上繪制形狀，使RTO 6示波器區(qū)域在時(shí)間和頻率域中觸發(fā)圖形分離的事件。最多定義8個(gè)區(qū)域，并通過(guò)多個(gè)通道或數(shù)學(xué)函數(shù)邏輯組合它們。當(dāng)信號(hào)相交或不相交時(shí)，區(qū)域激活觸發(fā)信號(hào)，該區(qū)域可以是時(shí)域波形，也可以是頻譜圖。例如，這種功能強(qiáng)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(duì)于寬帶射頻的信號(hào)分析。RTO6示波器的I/Q接口通過(guò)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換I/Q數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化了對(duì)調(diào)制信號(hào)的分析。專用的R&S VSE矢量信號(hào)資源管理器軟件或第三方工具（如MATLAB）支持進(jìn)一步的I/Q數(shù)據(jù)處理。

多通道射頻信號(hào)分析。RTO6示波器使多通道寬帶射頻測(cè)量可達(dá)6GHz。當(dāng)與R&S FS-ZXX諧波混頻器相結(jié)合時(shí)，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(hào)的能力。

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

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

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