在FFT處理中,信號的頻譜幅度受其持續(xù)時間以及信號相對于采樣幀和窗口函數(shù)的開始時間的影響。幅度大小與窗口下所占據(jù)的面積成對應的比例關系。對于相同的信號持續(xù)時間,幅度可能會因信號猝發(fā)的時間而有很大差異(圖11)。理論上可檢測到的最小信號等于5 ns,該值在200 MSPS(I / Q)FFT的最大采樣率下測得。為了獲得完整的幅度精度,信號必須占據(jù)窗口下的整個區(qū)域。為了保證這一條件,當沒有重疊且窗口長度等于FFT大小(采樣幀大小)時,信號必須在兩個連續(xù)采樣幀的持續(xù)時間內(nèi)保持開啟狀態(tài)。滿足此條件將確保至少一個采樣幀及其FFT將捕獲信號的完整幅度,因為相對于任何采樣幀的開始,信號的開始可以在任何時間發(fā)生(圖12)。
圖12.為了獲得100%的POI和幅度精度,在沒有重疊且窗口長度(W)等于FFT大小(N)的情況下,信號必須至少出現(xiàn)在兩個連續(xù)采樣幀的長度內(nèi)
如果使用重疊的采樣幀執(zhí)行FFT分析,則100%POI所需的信號持續(xù)時間會更短(圖13)。
圖13. 重疊減少了100%POI和完整幅度精度所需的最小信號持續(xù)時間。該信號必須至少存在兩個連續(xù)采樣幀的長度減去重疊采樣的數(shù)量
如果窗口長度小于FFT大小(圖14),則所需的信號持續(xù)時間將縮短,從而改善POI。由于調整了窗口長度以更改RBW,因此RBW設置會影響POI。RBW越寬,窗口長度越短,POI也越短。
圖14.使用比FFT大小短的窗口長度(W = 256),N = 512,可以減少100%POI所需的信號持續(xù)時間
根據(jù)上述觀察,對于具有完整幅度精度的100%POI,所需的最小信號持續(xù)時間為:
RBW和跨度取決于采樣率,F(xiàn)FT大小和窗口長度。由于這些參數(shù)會影響POI,因此POI取決于RBW和跨度設置。MS2090A頻譜分析儀會自動計算并顯示給定設置下的POI。
使用以上公式,可以計算出一組POI值,RBW和SPAN。
FFT大小=512(標準分辨率)
FFT大小=1024(高分辨率)
密度顯示分辨率
用戶可以通過密度顯示分辨率菜單,選擇兩個不同的FFT大小。標準的512點FFT大小(圖15)可以獲取最低的POI,但是FFT頻率分辨率較粗,可能會導致在RBW設置較低時,看起來更加顆?;?024點FFT大小允許給定跨度的RBW設置較小,顯示顆粒較小,但POI較高。
圖15.密度顯示分辨率設置為常規(guī);FFT = 512點;最小RBW為1.8 MHz
密度顯示
Field Master Pro MS2090A頻譜分析儀能夠每秒完成512點FFT527,000次,這遠大于LCD顯示刷新率,并且密度顯示可用于更多彩的方式顯示測量結果。密度顯示功能用顏色的強度來描述信號事件的發(fā)生。顏色越暖,信號發(fā)生的次數(shù)就越頻繁。
在采集時間間隔內(nèi),將計算許多FFT,并將測量結果映射到熱幀圖中,它累計落入特定頻率和幅度區(qū)間的FFT測量結果,顯示幅度范圍分為320個檔位,頻率檔位的數(shù)量取決于FFT大小和跨度。實際上,色塊圖是頻率和幅度的二維直方圖。
刻度自動設置后,將計數(shù)歸一化為整個色塊圖中的最高計數(shù)值,并將色標分配給歸一化的計數(shù)值。如果自動刻度,則將計數(shù)值歸一化為在采集時間內(nèi)進行的FFT測量次數(shù)。將顏色值分給歸一化計數(shù)值,從而將會將色塊圖轉換為用于顯示的像素圖。對于沒有熱值的位置(計數(shù)值= 0),沒有分配顏色,并且該位置被映射為透明(圖16)。