示波器上的频域分析利器,Spectrum View测试分析（基础篇）
示波器和频谱仪都是电子测试测量中必不可少的测试设备，分别用于观察信号的时域波形和频谱。时域波形是信号最原始的信息，而频谱的引入主要是为了便于分析信号，比如谐波和杂散的测试，从时域上很难观察到，但是从频域就可以非常明了的区分开。
示波器除了具有采集信号的基本功能，还可以对信号进行fft变换得到频谱，从而兼具频谱分析功能。几乎所有的中高端示波器均支持fft频谱分析。本文将要介绍的频谱分析功能——spectrum view，是一款功能强大的频谱分析工具，它的引入开启了全新的时频域信号分析。
结合了tek049 asic创新平台及tek061低噪声前端放大芯片的频谱模式-- spectrum view是获得高动态、低噪底的强有力保证。
图1. tek049平台和超低噪声前端tek061
spectrum view特性一览
从实现方法上讲，spectrum view也是采用fft，但并不是直接处理采集的样点，而是先通过数字下变频（ddc技术） 得到iq数据，然后经过fft得到信号频谱。这也是相对于传统fft的一大特色。与原始采集信号相比，iq信号携带的频率要低很多，对iq数据重采样无需太高采样率，大大降低了数据量，提高了处理速度。
无论与频谱仪比较，还是与示波器传统的fft方法相比，spectrum view都具有自己的特色：
spectrum view使得时、频域捕获时间相互独立，当设置较小的rbw时依然可以保证示波器的处理速度。传统fft测试需要通过调整水平时基来改变rbw，在要求rbw很小的测试场景，需要增大水平时基，严重影响了示波器处理速度。 spectrum view具有标准频谱仪的操作设置，如图2所示，具有更友好的交互界面，可以直接设置中心频率、span、rbw及时域窗口的类型。 spectrum view支持丰富的探测方式，且能够测试极低频率信号频谱，是普通频谱仪所不能及的； 支持多通道时、频域联合分析，而且支持触发捕获，使其可以分析瞬态或者间歇性信号的频谱； 支持多种时间窗类型，可以根据待测信号的特性进行选择，以保证测试结果的精确性； 支持峰值自动搜索功能，可以设定峰值搜索阈值，可显示多达11个peak marker； 支持normal、max. hold、min. hold以及average等四种迹线显示模式； 当显示多个通道的频谱时，既可以“堆栈 （stacked） ”显示，也可以“重叠 （overlay） ”显示； 所有通道具有相同的span、rbw、fft window及spectrum time，但中心频率可以独立设定。
图2. spectrum view操作界面
时频域并行分析
图3给出了信号采集和处理架构示意图，模拟信号经过adc转换为数字信号后，时域和频域是并行处理的，从而可以独立设置时域和频域捕获时间。spectrum view支持滑动spectrum time的位置，对不同时段的信号作频谱测试，这使得对信号进行时频域联动测试成为可能。
图3. 信号采集和分析架构示意图
图4. 时域、频域和调制域联动分析
作为示例，图4给出了一个跳频信号分析结果，同时给出了时域波形、频谱及跳频序列的结果。图中红色标记处为spectrum time，即用于fft分析的时间，其位置是可以移动的，测试的频谱就是当前位置对应的频谱。拖动spectrum time的位置，可以分别对不同的频点进行观测，当前观测的是频率切换过程中的频谱变化。
多通道频谱测试
频谱应用过程中，spectrum view与频谱仪fft模式下的数据处理过程相同，虽然测试动态不如频谱仪，但是spectrum view有着自己的优势，比如可以测试极低频率的信号，具有丰富灵活的探测方式，以及时频分析的相关性。此外，spectrum view还支持多通道频谱测试，这得益于tek049支持同时对每个通道的信号作频谱分析处理。
类似于tek049的多通道时域波形显示方式，所激活的频谱既可以“堆栈 （stacked） ”显示，也可以“重叠 （overlay） ”显示。图5同时观测了两个通道的时域波形及频谱，并且采用了重叠显示，以便于频谱之间的对比。
所有通道的频谱共用相同的span、rbw、fft window及spectrum time，这一点与时域要求多通道间共用采样率、水平时基及触发类似。尽管如此，各个通道的中心频率可以独立设置，默认是联动的，也可以根据需要设置为不同值。
spectrum view支持自动搜索峰值，最多支持11个peak marker，幅值最大的频点自动标记为“ref. marker”，其它marker的频点和幅值可以显示为绝对值，也可以显示为相对于“ref. marker”的相对值。如果所需要的marker数目超过限制，还可以通过使用频域的cursor确定频率和幅值。
图5. 同时观测两个通道的时域波形及频谱
小结
文中介绍了spectrum view功能，阐述了与传统示波器fft方法的区别及优势。tek049平台及低噪声放大前端tek061的引入，可使得示波器达到低噪声水平，这是测试微弱信号频谱的重要前提。时域与频域并行处理架构，使得时频域数据捕获相互独立，同时spectrum time的可移动性，使得示波器具备了多域联动分析功能。
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示波器除了具有采集信号的基本功能，还可以对信号进行fft变换得到频谱，从而兼具频谱分析功能。几乎所有的中高端示波器均支持fft频谱分析。本文将要介绍的频谱分析功能——spectrum view，是一款功能强大的频谱分析工具，它的引入开启了全新的时频域信号分析。
结合了tek049 asic创新平台及tek061低噪声前端放大芯片的频谱模式-- spectrum view是获得高动态、低噪底的强有力保证。
图1. tek049平台和超低噪声前端tek061
spectrum view特性一览
从实现方法上讲，spectrum view也是采用fft，但并不是直接处理采集的样点，而是先通过数字下变频（ddc技术） 得到iq数据，然后经过fft得到信号频谱。这也是相对于传统fft的一大特色。与原始采集信号相比，iq信号携带的频率要低很多，对iq数据重采样无需太高采样率，大大降低了数据量，提高了处理速度。
无论与频谱仪比较，还是与示波器传统的fft方法相比，spectrum view都具有自己的特色：
spectrum view使得时、频域捕获时间相互独立，当设置较小的rbw时依然可以保证示波器的处理速度。传统fft测试需要通过调整水平时基来改变rbw，在要求rbw很小的测试场景，需要增大水平时基，严重影响了示波器处理速度。 spectrum view具有标准频谱仪的操作设置，如图2所示，具有更友好的交互界面，可以直接设置中心频率、span、rbw及时域窗口的类型。 spectrum view支持丰富的探测方式，且能够测试极低频率信号频谱，是普通频谱仪所不能及的； 支持多通道时、频域联合分析，而且支持触发捕获，使其可以分析瞬态或者间歇性信号的频谱； 支持多种时间窗类型，可以根据待测信号的特性进行选择，以保证测试结果的精确性； 支持峰值自动搜索功能，可以设定峰值搜索阈值，可显示多达11个peak marker； 支持normal、max. hold、min. hold以及average等四种迹线显示模式； 当显示多个通道的频谱时，既可以“堆栈 （stacked） ”显示，也可以“重叠 （overlay） ”显示； 所有通道具有相同的span、rbw、fft window及spectrum time，但中心频率可以独立设定。
图2. spectrum view操作界面
时频域并行分析
图3给出了信号采集和处理架构示意图，模拟信号经过adc转换为数字信号后，时域和频域是并行处理的，从而可以独立设置时域和频域捕获时间。spectrum view支持滑动spectrum time的位置，对不同时段的信号作频谱测试，这使得对信号进行时频域联动测试成为可能。
图3. 信号采集和分析架构示意图
图4. 时域、频域和调制域联动分析
作为示例，图4给出了一个跳频信号分析结果，同时给出了时域波形、频谱及跳频序列的结果。图中红色标记处为spectrum time，即用于fft分析的时间，其位置是可以移动的，测试的频谱就是当前位置对应的频谱。拖动spectrum time的位置，可以分别对不同的频点进行观测，当前观测的是频率切换过程中的频谱变化。
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图5. 同时观测两个通道的时域波形及频谱
小结
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