ZDS2022十全十美示波器之4MptsFFT分析功能
當(dāng)你讀到這里時(shí)，或許會(huì)問(wèn)，F(xiàn)FT有什么好討論的，難道ZDS2022示波器會(huì)有什么本質(zhì)的不同嗎？我們不妨簡(jiǎn)單地回顧一下FFT中幾個(gè)重要的參數(shù)和關(guān)系表達(dá)式。
示波器的采樣頻率，用Fs表示。ZDS2022示波器每通道均支持1GS/S采樣率，下面將以最高采樣率1GS/S為基準(zhǔn)描述相關(guān)的問(wèn)題；
與示波器死區(qū)時(shí)間對(duì)應(yīng)的參數(shù)是示波器的波形刷新率，又叫波形捕獲率，示波器在特定時(shí)基本下的波形刷新率是可通過(guò)Trigger Out接口去測(cè)得，示波器的波形刷新率越高越好。
波形刷新率F = 1/(t1+t2) （wfms/s）
示波器用于FFT變換的樣本數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，用N表示。ZDS2022示波器最大可以執(zhí)行4M點(diǎn)的實(shí)時(shí)FFT運(yùn)算。顯然用400萬(wàn)個(gè)點(diǎn)做FFT，勢(shì)必需要相當(dāng)驚人的運(yùn)算能力和運(yùn)算效率；
用△f 表示示波器最小能分辨多小的頻率。假設(shè)頻率分辨率為10Hz，則可分辨10Hz、20Hz、30Hz……等10Hz整數(shù)倍的頻率點(diǎn)，但不能分辨出15Hz、25Hz、37Hz等非整數(shù)倍的頻率點(diǎn)。頻率分辨率的計(jì)算公式：△f = Fs / N （1）
當(dāng)采樣率一定時(shí)，則只能通過(guò)增加FFT點(diǎn)數(shù)才能提高頻率分辨率，其前提是示波器要有足夠的運(yùn)算能力，且有足夠的存儲(chǔ)深度，即兩者缺一不可。另一種辦法是降低采樣率，則勢(shì)必導(dǎo)致無(wú)法分析高頻信號(hào)，在某些情況下并不允許，而且除非是售價(jià)幾十萬(wàn)和上百萬(wàn)的示波器，一般都無(wú)法手動(dòng)調(diào)整示波器的采樣頻率。
常見(jiàn)的一些示波器，F(xiàn)FT最大只支持8K個(gè)點(diǎn)，甚至有些示波器只有1K個(gè)點(diǎn)。根據(jù)上面的關(guān)系表達(dá)式可以看出，在1GS/S采樣率下，最高頻率分辨率只有Fs/N=1GS/S / 8K點(diǎn) = 125KHz。也就意味著，如果被測(cè)信號(hào)不是125K的整數(shù)倍，則根本無(wú)法判斷信號(hào)頻譜。真實(shí)世界能有多少個(gè)被測(cè)信號(hào)正好是125KHz整數(shù)倍的呢? 因此這種示波器的FFT沒(méi)有任何實(shí)用價(jià)值。這也是為什么在其它示波器的宣傳資料中，幾乎見(jiàn)不到關(guān)于FFT性能宣傳的根本原因。
由于致遠(yuǎn)電子對(duì)FFT做了大量的深度優(yōu)化，使得ZDS2022示波器最大可以支持4M點(diǎn)FFT。根據(jù)上述的關(guān)系表達(dá)式，在1GS/S采樣率下，F(xiàn)FT的頻率分辨率達(dá)到了1GS/S / 4M點(diǎn) = 250Hz。
顯然，在1GS/S采樣率條件下示波器能夠達(dá)到這樣的頻率分辨率，也就是說(shuō)只要被測(cè)信號(hào)頻率是250Hz的整數(shù)倍，ZDS2022仍能準(zhǔn)確無(wú)誤地分辨出來(lái)。即便被測(cè)信號(hào)不是250Hz的整數(shù)倍，此時(shí)存在頻譜泄露，但在250Hz這么小的頻率分辨率下，也能較準(zhǔn)確地分析出被測(cè)信號(hào)的大致頻點(diǎn)。
綜上所述，當(dāng)在200MHz帶寬示波器上實(shí)現(xiàn)了4M點(diǎn)的FFT運(yùn)算時(shí)，在1GS/s采樣率下FFT的頻率分辨率仍達(dá)到了250Hz水平，示波器就一定能真正地成為信號(hào)分析的利器。
