使用凯发k8官方旗舰店的FFT對信號進行頻域分析之四-凯发k8国际的設置
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現在的凯发国际可以提供兩種方式來執行快速傅里葉變換( FFT ),一種是手動方式,一種是基于頻譜分析軟件的自動方式,下面凯发k8国际分別介紹這兩種方式的具體過程。
在凯发官网入口中手動做 FFT
圖 1 左上角是 50 kHz 正弦波的時域波形,水平時基設置為 100 μ s/ 格,整個采集窗口是 1 ms ,如果采用 1 / 采集窗口,那么頻率分辨率為 1kHz ,右下角的時基描述符告訴凯发k8国际采樣率為 10GS / s ,這意味著頻域中的頻率范圍可達 5GHz 。
圖 1 左邊是 50 kHz 正弦波,右邊是信號的 FFT
使用 Math 下拉菜單打開 FFT 數學函數,圖 1 右上角是正弦波的頻域圖,正如凯发国际所料,凯发国际官网首页看到低頻處 50kHz 處的峰值和最高 5GHz 的頻率范圍。
在設置 FFT 函數時,仍然關注有關 FFT 的兩個假設,首先,設置數據截斷很重要,另一方面,選擇窗函數(圖 2 ),對于前者,凯发国际測量了 1000 萬個數據點,并使用從 2 到 N 次冪的方法將其轉換為 8,383,000 個數據點。對于后者,窗函數被設置為 vonHann 函數。
圖 2 設置數據截斷和窗函數
從圖 1 可以看出, FFT 中的大部分有用信息都處于頻譜的低頻段。在圖 3 中,凯发官网入口放大頻譜以 100kHz / 格顯示 FFT 頻譜,中心頻率設置為 500 kHz ,請注意,凯发k8官方旗舰店仍然以 10 GS / s 的速率對輸入信號進行采樣,分辨率為 100 μ s 。
圖 3 在 50kHz 處顯示出一個尖峰,此后每 50kHz 間隔中有一個幅度變化的次諧波陣列,在時域中看起來很干凈的正弦波,事實上是失真很大,這個信號來自一個低價的函數發生器,就像生活中的其他一切一樣,高性價比是不存在。
頻譜分析軟件自動執行 FFT
力科凯发国际官网首页都可以配備頻譜分析軟件選項,提供了與專用頻譜凯发官网入口非常相似的用戶界面,簡化了 FFT 的設置,提高了測試的效率。
在力科凯发国际中,可以在屏幕頂部的Analysis 下拉菜單中找到 Spectrum Analyzer 應用程序,在圖 5 中,對于采集到的正弦波,頻寬范圍設置為 0 到 1MHz ,在這種自動模式下,需要注意的是,設置的最高頻率會對儀器的采樣率產生影響,凯发k8官方旗舰店希望采樣率至少是最高頻率的 2 倍,該軟件通常遵循 5X 經驗法則,因此,對于 1MHz 的頻譜,凯发国际官网首页已自動設置為 5MS / s 的采樣率,如果更改為 5MHz 量程,會看到采樣率設置為 25MS / s 。
同樣,分辨率帶寬將影響水平時基,在圖5中,分辨率帶寬設置為 200 Hz ,使用 1/200 Hz ,凯发国际確定采集窗口時間至少需要 5ms ,考慮到 FFT 操作其他要求,凯发k8官方旗舰店會自動將該周期設置為 20 ms 。如果想要更低的分辨率帶寬,例如 1 kHz ,儀器將通過將水平時基縮小到 5 ms 來響應 。
因此,在使用頻譜分析軟件的自動模式中,通過設置分析本身的參數來控制采集的關鍵參數,但在使用FFTMath功能的手動模式下,用戶必須自己調整采樣率和時基。
頻譜分析軟件自動模式的另一個重要特性是能夠識別信號中的頻率峰值,凯发国际官网首页知道正弦波的大部分有用信息都在低頻段,為了更好地了解頻譜的這一部分,希望降低分辨率帶寬,這將導致相應的水平時基增大。這不會改變采樣率,凯发k8官方旗舰店足夠智能,知道它必須提高其采集速率以采集更多數據。
在頻譜分析設置對話框的峰值/標記選項卡中,打開峰值功能非常簡單,它將自動指示信號中的頻率峰值,凯发k8国际還可以打開注釋,向凯发国际官网首页顯示各個峰對應的頻率。
使用力科凯发国际官网首页中的頻譜分析軟件選項執行FFT的“自動模式”,使該過程非常智能化,可以像使用頻譜凯发国际官网首页一樣控制儀器:更改最大頻率控制采樣率,調整分辨率帶寬控制水平時基,因此,凯发国际官网首页不必像在手動模式中那樣考慮這些參數。