與示波器傳統(tǒng)的FFT測試頻譜方法相比，Spectrum View具有獨到的優(yōu)勢，那么性能優(yōu)異的Spectrum View主要用于哪些場景呢？這是本文將重點介紹的內(nèi)容。
 
本文將以泰克新一代示波器MSO64為實例來講解時頻域信號分析技術(shù)。MSO64采用全新TEK049平臺，不僅實現(xiàn)了4通道同時打開時25GS/s的高采樣率，而且實現(xiàn)了12-bit高垂直分辨率。同時，由于采用了新型低噪聲前端放大ASIC—TEK061，大大降低了噪聲水平，在1mv/div時，實測的本底噪聲RSM值只有58uV，遠遠低于市場同類示波器。這些特性都是MSO64頻譜模式——Spectrum View獲得高動態(tài)、低噪底的強有力保證。
 

圖1. MSO64采用全新TEK049平臺和超低噪聲前端TEK061
 

時頻域同步分析
 
混合信號調(diào)試過程中，往往需要同時觀測時域波形和信號頻譜，對于這樣的測試需求，示波器是非常理想的選擇。雖然測試動態(tài)不如頻譜儀，但示波器有著自己的優(yōu)勢：
 
可以同時完成波形及頻譜分析，而且二者具有時間相關(guān)性；
 
支持多個通道的時頻域同步分析，實現(xiàn)對電路的多點監(jiān)測；
 
可以分析周期信號的頻譜，也可以分析非周期信號的頻譜；
 
可以分析極低頻率(低至DC)信號的頻譜，這是頻譜儀所不能及的；
 
支持豐富的信號探測方式，可以通過標準同軸接口連接，也可以通過配套的電壓、電流探頭靈活探測。
 
作為一種全新的基于示波器的頻譜分析方法，Spectrum View完美實現(xiàn)了信號的時域和頻域并行處理。對于要求高頻率分辨率的應(yīng)用場合，傳統(tǒng)的FFT方式需要增大水平時基才可以實現(xiàn)，這不僅降低了測量速度，而且也無法觀測時域波形的細節(jié)。Spectrum View支持時頻域的獨立設(shè)置，即使在很小的水平時基設(shè)置下，依然可以獲得很高的頻率分辨率，不僅可以觀測波形細節(jié)，同時具有較高的頻譜刷新率。
 
圖2測試了一個100MHz的CW信號，捕獲了4個周期的時域波形。圖中分別使用Spectrum View和傳統(tǒng)的FFT (Math功能) 測試該信號的頻譜，通過對比可以看出，由于時域捕獲時間較短，導致傳統(tǒng)FFT頻譜的分辨率非常低。相反，Spectrum View的頻譜測試結(jié)果非常好，不僅具有高分辨率，而且底噪也非常低，可以清晰地觀測信號本身及其諧波和雜散。與此同時，由于水平時基設(shè)置得較小，還可以觀測到時域波形的細節(jié)信息。
 

 圖2. 諧波、雜散測試：Spectrum View  vs  Conventional FFT

圖3. RF Chirp Pulse時域參數(shù)及頻譜測試

 
鑒于Spectrum View的這些優(yōu)勢，結(jié)合示波器其它功能，還可以對射頻脈沖信號進行診斷測試，包括時域包絡(luò)參數(shù)及信號頻譜等。圖3測試了一路200MHz載波的線性調(diào)頻脈沖信號，脈沖周期5us，脈寬1us，帶寬50 MHz，同時給出了時域波形、包絡(luò)及頻譜測試結(jié)果。測試過程中，還可以靈活調(diào)整Span和RBW以便觀測包絡(luò)譜或者線狀譜，從而對信號進行更加細致的分析。
 
多通道頻譜分析
 
示波器具有多個模擬通道，每個通道均可以激活Spectrum View功能，因此支持多通道頻譜測試。在復雜調(diào)試過程中，可以實現(xiàn)對多點的波形和頻譜監(jiān)測。類似于MSO64的多通道時域波形顯示方式，所激活的頻譜既可以“堆棧 (Stacked) ”顯示，也可以“重疊 (Overlay) ”顯示。圖4同時觀測了兩個通道的時域波形及頻譜，并且采用了重疊顯示，以便于頻譜之間的對比。
 
Spectrum View支持移動Spectrum Time的位置，如圖4標記處所示，以觀測不同時刻的頻譜。每個通道Spectrum Time的位置默認是聯(lián)動的，這保證了各個通道測試頻譜的相關(guān)性。當取消聯(lián)動設(shè)置后，也可以獨立設(shè)置每個通道的Spectrum Time位置。
 
所有通道的頻譜共用相同的Span、RBW、FFT Window，這一點與時域要求多通道間共用采樣率、水平時基及觸發(fā)類似。盡管如此，各個通道的中心頻率可以獨立設(shè)置，默認是聯(lián)動的，也可以根據(jù)需要設(shè)置為不同值。
 

 圖4. Spectrum View支持多通道波形及頻譜測試