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时频域信号分析技术解析

[专门为时频域信号分析技术解析做的程序]
时频域信号分析技术解析 [field:arcurl/]
  • 软件大小:1.08MB
  • 更新时间:2020-07-092011-03-04 10:35
  • 软件语言:简体中文
  • 软件授权:免费软件
  • 软件厂商:威盘网
  • 软件类别:其它工具
软件官网:官方网站
应用平台:Win2K,WinXP,Win2003,Vista,Win7
软件评分:8.9
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基本简介

数字下变频 (DDC)

基于TEK049/TEK061 立异平台的Spectrum View频谱阐发功能,采纳了数字下变频技巧,获得数字IQ旌旗灯号后再进行FFT,从而包管了频谱测试的机动性和快捷性。图2给出了旌旗灯号采集和处置惩罚架构示意图,模拟旌旗灯号颠末ADC转换为数字旌旗灯号后,时域和频域是并行处置惩罚的,使得时域和频域捕获光阴可以自力设置。

图2. TEK049/TEK061旌旗灯号采集和阐发架构示意图

数字下变频广泛利用于无线通信系统中,下变频的历程如图3所示,包括数字IQ解调、低通滤波和样点抽取 (或称为重采样) 等功能部分。数字IQ解调器的本振频率与Spectrum View中设置的中间频率相同,从而完成载波对消获得零中频旌旗灯号;低通滤波器用于滤除高阶混频产物,着末颠末样点抽取获得IQ旌旗灯号。

Spectrum View处置惩罚的是数字IQ旌旗灯号,这也是相对付传统FFT的一大年夜特色。相对付原始采集旌旗灯号,IQ旌旗灯号携带的频率要低很多,对IQ数据重采样无需太高采样率,大年夜大年夜低落了数据量,而捕获光阴 (Spectrum Time) 又不受影响,纵然必要较低的RBW,仍旧具有异常高的处置惩罚速率。

图3. 数字下变频后获得IQ数据

图4. 对I/Q样点数据重采样示意图

为了便于理解,图4给出了对I/Q样点重采样的示例,假设重采样率为原始采样率的1/5,重采样的历程便是从5个原始样点中抽取一个样点的历程,该历程并没有改变相对时序关系,这意味着颠末样点抽取后,相同的样点数目具有更大年夜的Spectrum TIme,从而实现高频率分辨率。

频谱泄露 (Spectral Leakage)

FFT变换是在必然假设下完成的,即觉得被处置惩罚的旌旗灯号是周期性的。图5给出了一正弦旌旗灯号的采集样点波形,假如对Frame 1作FFT运算,则会对其进行周期扩展。显然,在周期扩展的时刻,造成了样点的不继续,样点不继续等同于相位不继续,这将导致孕育发生额外的频率因素,该征象称为频谱泄露。

频谱泄露孕育发生了蓝本旌旗灯号中并不包孕的频率因素,如图6所示,旌旗灯号的频率本应只在虚线位置,但因为样点不继续,FFT之后导致孕育发生了诸多频率点,如图所示的实线位置。频谱泄露会扰乱测试,尤其在不雅测小旌旗灯号时,较强的频谱泄露因素可能淹没对照微弱的旌旗灯号。

若何避免或者低落频谱泄露呢?这就必要应用下文先容的光阴窗 (Window) 技巧。

图5. 正弦旌旗灯号采集样点(上)和Frame 1周期扩展波形(下)

图6. 样点不继续导致频率泄露

光阴窗 (Window)

假如能够打消样点不继续,就可以打消频谱泄露。为了实现这一点,必要引入光阴窗 (Window),光阴窗包孕的样点数目与旌旗灯号相同,而且两真个样点值平日为0。在FFT之前,光阴窗与波形相乘,周期扩展后可以包管样点的继续性。

图7. 引入光阴窗(Kaiser Window)低落了样点不继续

光阴窗相称于一个滤波器,不合的光阴窗具有不合的频响特点,比如边带抑制、矩形因子等,响应的幅度测试精度也不合。虽然基于FFT的频谱阐发中没有IF filter,然则依然有RBW的观点,光阴窗就抉择了RBW的外形和大年夜小。

常见的光阴窗类型包括:Kaiser、Rectangular、Hamming、Hanning、Blackman-Harris、Flat-Top等。作为示例,图8给出了Kaiser光阴窗的时域波形及幅频相应,此中幅频相应的3dB带宽即为RBW。

RBW称为分辨率带宽,抉择了频率分辨率,RBW越小,分辨率越高。RBW与光阴窗宽度 (即Spectrum TIme) 成反比,但纵然光阴窗宽度相同,不合的光阴窗类型对应的RBW也不合,存在一个因子k,并满意如下关系:

表格1给出了不合光阴窗类型对应的比例因子 (Window Factor)。

图8. Kaiser Window (β=16.7)的时域波形(左)和幅频相应(右)

表1. 不合光阴窗对应的窗口因子

Spectrum View支持多种光阴窗,那么测试时若何选择光阴窗呢?

不合类型光阴窗的利用处合也不相同,应根据待测旌旗灯号的特征加以选择。表格2分手从频谱泄露、幅度测试精度及频率分辨率三个方面加以比较。值得一提的是,除了Rectangular光阴窗,其它窗口类型均适用于宽带调制、宽带噪声旌旗灯号的频谱测试。

表2. 不合光阴窗的特征及利用处景

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