标签: 力科示波器

这是一个阳光灿烂的早晨，我起床后泡了一杯茶,再一次静静地欣赏奥巴马夫人米歇尔的演讲。几天前，第一次看到她的演讲视频,我就预料这个演讲视频一定会在网上火起来。 事实上,这个演讲已经火起来，特别是其中的一句已创造了流行： "we were so young,so in love and so in debt.” 没想到奥巴马夫人有如此高超的演讲技巧！ 美国人喜欢不遗余力地宣扬自己的价值观。这个演讲简直会成为美国和平演变的工具，令很多中国人又崇拜起米国的价值观。 但对于我这样一个地道的中国农民,我无意于在此讨论关于政治文化的宏大、敏感话题。作为一个喜欢演讲的人,我更想研究的是她的演讲艺术。 演讲辞整篇运用了《粘住》中的六大原则,即SUCCESs原则:如此的简约（Simple)，如此的出人意料（Unexpected),如此的具体(Concrete),如此的可信(Credible)，如此的富有情感(Emotional)，又如此充满故事性(Stories)。 什么样的演讲才是好演讲? 假设我们不看米歇尔的演讲视频，不听她的演讲音频，只阅读她的演讲辞,我们就可以肯定地说这是一个好的演讲辞。 假设我们不看演讲辞,不看视频，我们只听她的演讲声音，我们也想说,这是一个好的演讲。假设我们不看演讲辞,不听声音，只看她演讲时的神情，我们也想说,这是一个好的演讲。 可以想象这样一个经典的演讲是一个团队创作的伟大成果,是奥巴马夫人经过了无数次的排练准备的结晶，但是，如果是这样相同的演讲辞,换作另外一个人，虽然也经过长时间的培训、训练，但未必会有完全相同的轰动效果。 所以说，有好的演讲辞未必就一定会有非常成功的演讲。 我们不得不承认奥巴马夫人的语音、语调、手势等方面的技巧已到了炉火纯青的地步。 美国家庭似乎普遍都很重视从小培养小孩的演讲能力，鼓励小孩大胆地表达,也许我们小时候失去了这样被培训的机会,现在长大后也没有那么幸运有强大的团队来训练您的演讲,那么如何训练自己成为一个好的演讲者呢？ 我认为培养一个好的演讲者的第一步一定是先训练自己做声情并茂的“朗读”开始。（米歇尔的演讲辞为我们提供了很好的朗读材料。） 遗憾的是,我这徽式普通话，怎么训练都难过这第一关了。 如果您有志于成为一个成功的演讲家,那么先请每天早晨放开嗓门朗读，训练自己的语音、语调吧。 做一个好的演讲者的第二步,是让自己面对录像机镜头大声地朗读，然后让自己以“旁观者”审视自己录像，研究自己朗读时的表情，手势，然后加以改进。以这种方式不断地训练自己。 第三步,是找一些机会在同事面前演讲,同时录下整个演讲过程，请高手指点录像的细节。 第四步,找机会在几十人,几百人场合演讲。 对于一个从来没有做过专业性演讲的人，如果有缘成为我们的SE,如果给我三天时间培训他，让他学会在很多人面前讲清楚示波器的基本原理，我会花两天训练他只讲带宽,采样率，反复地讲十几次,到了第三天突然他发现自己换了一个人，他开始欣赏自己的演讲了。 然后示波器基础原理的其它部分该怎么讲，他自己去讲就好了。 关键是学会演讲的那种味道，那种感觉。 当然，这只是我的个人经验，可能每个manager都有自己的培训心得。 也许有人说,对于技术性的介绍,内容胜于技巧。 所有演讲,如果要取得成功,重要之重要的一个"精神性"原则是:您要时刻想到Rx（信号完整性中的接收机，此处指受众对象，也就是在听您演讲的人)，而不只是关注您自己这个Tx（信号完整性中的发射机，此处指演讲者）。我们每个人在一辈子最容易犯的错误是经常有类似于“我对你说过XXX，可是你XXX”这种没有建设性的抱怨。 我们能够有效改变自己这个Tx发送信息的品质，这比强迫Rx接受你主观想发送的信息重要一百倍,一千倍。 "Seek first to understand, then to be understood" 。 沟通中关注Rx，这应成为我们生命中根深蒂固的习惯,成为自己的DNA。 这是一个何等漫长的修炼过程呵！我很遗憾，我有30多年的生命历程，但在做销售之前没有意识到这个真理，以至于至今还没有完全具有这样的DNA。 做销售是培养自己不得不关注Rx的最好的职业! 为什么我的周末邮件会坚持除了分享附件中的示波器技术文章外,还坚持分享一些我生活的感悟,因为我知道，每一位收到我邮件的朋友，有的是工程师，有的是采购,有的是老板，而工程师有的关心的是示波器的基本原理，有的关心的是眼图抖动，有的关心的是测量技术的最新发展,不可能每周末的技术文章都是大部分工程师或采购,老板们关心的,所以有了前面的散侃式的分享，这样也许能有机会让我们的信息被更多的Rx接收，使我们保持一种精神上的热络，保持一种互动。 但是，我又知道，未必每个人都喜欢这种个性化的散侃,肯定会有些人觉得这是很无聊的做法，我对此也深深地理解，因此，我坚持在每一次邮件的最后都有一个例行的提示： 如果您的邮箱每天都处于爆炸状态，而且您根本不关注示波器的话题，请您回复邮件给我说明，我将不再给您发送这类邮件。今天，我想再次重申这个信息:请直接告诉我,如果您希望接收我们的邮件。 这周我们要分享的技术文章是关于WaveScan的十分钟培训教程。 WaveScan是代表了我们力科示波器波形处理能力的一个DNA性的特征功能，几乎每一个工程师，不管您关注什么方面的测试，都可能会用得上。 该文由我的同事李灿阳翻译。 期待您在使用力科示波器中多用到WaveScan功能并与我分享您的相关心得!

力科示波器基础应用系列之五—— 力科示波器实现多参数自动化测量解决方案                                    美国力科公司北京代表处   马亦飞   示波器作为电子工程师的日常调试工具，它的功能包括了电信号的捕获，显示，测量，分析和归档等，当示波器由“模拟”时代跨入“数字”时代之后，示波器的测量功能发生了革命性的变化，“模拟”示波器上工程师只能简单地用游标卡一下幅值和时间，在如今的“数字”示波器上工程师们已经可以用几百种测量参数全方位地洞察信号的全貌，令波形的特点丝毫毕现，一览无余！   得益于 LeCroy 最先进的 XStream-II 架构，力科示波器在测量功能上的表现也令人印象深刻。毫不夸张得说，力科示波器是目前测量项目最多，同时显示的参数最多，和唯一实现真正统计功能（ AIM-All in One-time Measurement ）的示波器。譬如：力科 WavePro 7Zi-A 和 WaveMaster 8Zi-A 系列示波器可以同时测量 12 个参数 , 甚至可以给出每个参数的小直方图来帮您快速查看参数的稳定性，相比同等的其它品牌示波器最多只能同时测量 8 个参数。如下图所示：   力科示波器和竞争对手的同等示波器相比有最多的测量参数个数，总计达 160 种以上测量参数。譬如 SDA760Zi 标配的测量参数达到 128 个，而同等的 T 公司的 DSA70804 只有 93 个， A 公司的 DSA90604 只有 59 个。如果您想要深入了解力科示波器的测量功能，请参看《示波器基础系列之十—关于力科示波器测量功能的特点》。   虽然同时测量 12 种参数意味着 4 通道示波器上工程师可以同时观察每个通道上 3 种自动测量参数，但是随着工程师对产品测试不断严苛的需求， 12 种参数还是有些捉襟见肘。如果需要在 4 通道示波器上同时观察每个通道信号的 周期 , 宽度，上升时间 , Pk-Pk… … 意味着我们至少需要 16 种参数同时显示，或是更多！以下我们讨论针对测量参数超过 12 种时 , 如何同时显示的解决方案。   解决方案一：通过 ActiveDSO 功能扩展示波器的测量参数   ActiveDSO 由微软 ActiveX TM 控件衍生而来，使用 ActiveDSO 可以用一系   列支持 ActiveX 标准的 Windows 应用程序，如 Microsoft Office 、 Internet Explorer 、 Visual Basic 、 Visual C++ 、 Visual Java ，和 Matlab(v5.3) … … , 与力科示波器进行远程控制和数据交换。 ActiveDSO 组件的下载地址是 http://www.lecroy.com/tm/library/software/ 。   安装完成后程序提供了编程使用的帮助文档和 Examples 。   以其中使用 MicroSoft Excel 的例程为例，如下图： 其中红色标示的部分是通过远程控制命令读取的示波器测量参数，这里读取了两项： Amplify 和 RiseTime 。   后台的程序是使用 Visual Basic Application 编写的，如下图所示：   其中用于参数读取的命令行是：     ' Read the amplitude parameter measurement, store in cell L3     Call o.WriteString("c1:pava? ampl", 1)     Worksheets("Sheet1").Cells(3, 12).Value = o.ReadString(500)         ' Read the rise time parameter measurement, store in cell L4     Call o.WriteString("c1:pava? rise", 1)     Worksheets("Sheet1").Cells(4, 12).Value = o.ReadString(500)   这里使用的两条远程控制命令 c1:pava? Ampl 和 c1:pava? Rise 可以通过查询《 Remote Control Manual 》找到。   以工程师的智慧以此类推，如果把这两条语句复制 16 遍，我们得到的就是同时显示的 16 个测量参数。如下图所示：     当然，如果觉得以上解决方案不太专业，毕竟 Excel 的优势不是用来做 Remote Control ，它的 UI 也不是那么的人性化，追求完美的工程师需要的可能是一款专业定制的应用程序，而非拼凑出来的几个孤零零的参数，那么，下面的解决方案会更适合您！   解决方案二：通过 LabVIEW 驱动接口扩展示波器的测量参数   LabVIEW 对于大多数测试工程师并不陌生，作为一款测试测量应用软件开发环境， LabVIEW 以专业的界面和快速的开发速度取胜。 LeCroy 专为 XStream 的示波器用户在 LabVIEW 下开发了驱动接口程序，可以在 NI 网站上下载到最新的力科示波器驱动程序： http://www.ni.com/downloads/idnet/zhs/ 。驱动程序的安装和详细使用方法请参看《 Getting Started with LeCroy Wave Series LabVIEW Driver 》。   如果是开发 16 组参数的测试软件，如下图所示，可以直接使用以太网控制示波器，只需要在 VISA 资源名中填入 IP 地址作为资源名。每项参数中分别显示当前值、最大值、最小值、参数名称和通道名称。   基本的编程方法与在 VBA 中的程序流程并没有本质的区别，仍然是使用《 Remote Control Manual 》中提供的控制命令向示波器写入字符串获取测量参数。如下程序框图所示：      

力科示波器基础应用系列之四 ——力科示波器数字滤波器软件包(DFP2)的实际应用 美国力科公司 滤波器从定义上来说是输出增益和相位随输入信号频率变化而变化的电路或器件。这种频率灵敏度使其适合消除不想要的信号成分，或补偿信号内部部分频率相关失真。 力科数字滤波器软件包(DFP2)适用于力科WaveRunner系列以上的所有示波器，提供了多种可供选择的滤波器类型(无限脉冲响应或有限脉冲响应)或用户自定义设置数字滤波器参数，可以用来分析和测量波形，如下面的实例所述。 我们要介绍的第一种应用是消除信号中不想要的频谱成分。图1包含一个波形实例，其中由2 MHz方波及不想要的5 MHz正弦曲线成分组成。C2是这个信号的时域波形，F2是这个信号的频谱。通过应用带限为2.5MHz和5.5 MHz的带阻滤波器，不想要的5 MHz成分会衰减，在滤波器输出上显现2 MHz方波(F3)。滤波器输出的频谱(F5)显示了5 MHz的频率成分下降。 图1   使用带阻滤波器，从2 MHz方波中去掉5 MHz正弦曲线信号。 图2说明了使用高通滤波器从25 kHz脉宽调制信号中去掉60 Hz调制噪声。高通滤波器设置为衰减小于1 kHz的信号，从而去掉了60 Hz信号。 图2   使用高通滤波器去掉60 Hz调制噪声。 如果采集的信号有某种形状的的基线，如图3所示，那么可以使用低通滤波器分隔基线，然后从采集的波形中减去基线。在本例中，使用低通滤波器提取基线得到F1，然后从采集的信号中减去基线得到F2。 图3   通过分隔和减去采集波形的低频成分，消除基线波形 图4是我们最后一个用于频谱分隔实例，说明了在检测仿真器中如何使用低通滤波器。我们通过峰值检测和滤波从调幅信号中提取调制信息。绝对值函数执行全波峰值检测，DFP2提供了必要的低通滤波。 图4  使用峰值检测和滤波解调AM信号 下面的一组应用则是通过使用滤波器从噪声中恢复信号，控制通道带宽。 这种应用通常会出现在通信系统和回声量程系统中。 图5中采集的波形(C 2)是一个12.5 MHz阻尼正弦波，被噪声严重污染。通过使用带通滤波，可以明显改善信噪比。 注意，我们使用了快速傅立叶变换(FFT)来评估滤波操作的影响。F2显示了采集的信号的频谱，F4显示了滤波后的信号的频谱。我们使用带通滤波器，把采集的信号的带宽降低到16 MHz，从而消除位于滤波通带范围外的比较大的噪声成分。F3显示了恢复的信号。尽管平均函数可以产生更好的结果，但它要求多次采集，而这并不是总能实现的。 图5 使用带通滤波器，提高信噪比，从宽带噪声中恢复信号 最后一个实例评估了数字通信信号的带限滤波器，如图6所示。在这一测量中，我们评估了为北美数字蜂窝(NADC)波形选择的滤波器的影响。通过比较正常滤波的信号(Raised root cosine)与采用DFP滤波的未滤波波形，可以看出两者接近于完全匹配。用户可以改变滤波器类型，或调节参数，查看其它滤波器配置类型的影响。 通道2包含着没有滤波的NADC信号。通道3是采用正常Raised root cosine滤波器得到的同一信号。我们对F2应用DFP Raised root cosine滤波器，使用重叠的F3和F4，比较两个信号的差别。 图5  使用DFP2评估不同滤波器类型对NADC信号的影响

美国力科公司北京代表处 马亦飞 FFT（Fast Fourier Transform，快速傅立叶变换）是离散傅立叶变换的快速算法，也是我们在数字信号处理技术中经常会提到的一个概念。在大学的理工科课程中，在完成高等数学的课程后，数字信号处理一般会作为通信电子类专业的专业基础课程进行学习，原因是其中涉及了大量的高等数学的理论推导，同时又是各类应用技术的理论基础。 关于傅立叶变换的经典著作和文章非常多，但是看到满篇的复杂公式推导和罗列，我们还是很难从直观上去理解这一复杂的概念，我想对于普通的测试工程师来说，掌握FFT的概念首先应该搞清楚这样几个问题：(1) 为什么需要FFT  (2) 变换究竟是如何进行的 (3) 变换前后信号有何种对应关系(4) 在使用测试工具（示波器或者其它软件平台）进行FFT的方法和需要注意的问题  (5) 力科示波器与泰克示波器的FFT计算方法的比较 在这篇文章中我尝试用更加浅显的讲解，尽量不使用公式推导来说一说FFT的那些事儿。 一, 为什么需要FFT？ 首先FFT(快速傅立叶变换)是离散傅立叶变换的快速算法，那么说到FFT， 我们自然要先讲清楚傅立叶变换。先来看看傅立叶变换是从哪里来的？ 傅立叶是一位法国数学家和物理学家的名字，英语原名是Jean Baptiste Joseph Fourier(1768-1830), Fourier对热传递很感兴趣，于1807年在法国科学学会上发表了一篇论文，运用正弦曲线来描述温度分布，论文里有个在当时颇具争议性的命题：任何连续周期信号可以由一组适当的正弦曲线组合而成。当时审查这个论文的人，其中有两位是历史上著名的数学家拉格朗日(Joseph Louis Lagrange, 1736-1813)和拉普拉斯(Pierre Simon de Laplace, 1749-1827)，当拉普拉斯和其他审查者投票通过并要发表这个论文时，拉格朗日坚决反对，在近50年的时间里，拉格朗日坚持认为傅立叶的方法无法表示带有棱角的信号，如在方波中出现非连续变化斜率。法国科学学会屈服于拉格朗日的权威，拒绝了傅立叶的工作，幸运的是，傅立叶还有其它事情可忙，他参加了政治运动，随拿破仑远征埃及，法国大革命后因为怕被推上断头台而一直在逃难。直到拉格朗日死后15年这个论文才被发表出来。 谁是对的呢？拉格朗日是对的：正弦曲线无法组合成一个带有棱角的信号。 但是，我们可以用正弦曲线来非常逼近地表示它，逼近到两种表示方法不存在能量差别，基于此，傅立叶是对的。 为什么我们要用正弦曲线来代替原来的曲线呢？如我们也还可以用方波或三角波来代替，分解信号的方法是无穷的，但分解信号的目的是为了更加简单地处理原来的信号。用正余弦来表示原信号会更加简单，因为正余弦拥有其他信号所不具备的性质：正弦曲线保真度。一个正弦曲线信号输入后，输出的仍是正弦曲线，只有幅度和相位可能发生变化，但是频率和波的形状仍是一样的，且只有正弦曲线才拥有这样的性质，正因如此我们才不用方波或三角波来表示。 傅立叶变换的物理意义在哪里？ 傅立叶原理表明：任何连续测量的时序或信号，都可以表示为不同频率的正弦波信号的无限叠加。而根据该原理创立的傅立叶变换算法利用直接测量到的原始信号，以累加方式来计算该信号中不同正弦波信号的频率、振幅和相位。当然这是从数学的角度去看傅立叶变换。 那么从物理的角度去看待傅立叶变换，它其实是帮助我们改变传统的时间域分析信号的方法转到从频率域分析问题的思维，下面的一幅立体图形可以帮助我们更好得理解这种角度的转换： 所以，最前面的时域信号在经过傅立叶变换的分解之后，变为了不同正弦波信号的叠加，我们再去分析这些正弦波的频率，可以将一个信号变换到频域。有些信号在时域上是很难看出什么特征的，但是如果变换到频域之后，就很容易看出特征了。这就是很多信号分析采用FFT变换的原因。另外，FFT可以将一个信号的频谱提取出来，这在频谱分析方面也是经常用的。 傅立叶变换提供给我们这种换一个角度看问题的工具，看问题的角度不同了，问题也许就迎刃而解！ 二、 变换是如何进行的？ 首先，按照被变换的输入信号类型不同，傅立叶变换可以分为 4种类型： 1、 非周期性连续信号傅立叶变换（Fourier Transform） 2、 周期性连续信号傅立叶级数(Fourier Series) 3、 非周期性离散信号离散时域傅立叶变换（Discrete Time Fourier Transform） 4、 周期性离散信号离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transform) 下面是四种原信号图例：     这里我们要讨论是离散信号，对于连续信号我们不作讨论，因为计算机只能处理离散的数值信号，我们的最终目的是运用计算机来处理信号的。所以对于离散信号的变换只有离散傅立叶变换（DFT）才能被适用，对于计算机来说只有离散的和有限长度的数据才能被处理，对于其它的变换类型只有在数学演算中才能用到，在计算机面前我们只能用DFT方法，我们要讨论的FFT也只不过是DFT的一种快速的算法。 DFT的运算过程是这样的：     其中， X(k)—频域值 X(n)—时域采样点 n—时域采样点的序列索引 k—频域值的索引 N—进行转换的采样点数量 可见，在计算机或者示波器上进行的DFT，使用的输入值是数字示波器经过ADC后采集到的采样值，也就是时域的信号值，输入采样点的数量决定了转换的计算规模。变换后的频谱输出包含同样数量的采样点，但是其中有一半的值是冗余的，通常不会显示在频谱中，所以真正有用的信息是N/2+1个点。 FFT的过程大大简化了在计算机中进行DFT的过程，简单来说，如果原来计算DFT的复杂度是N2次运算（N代表输入采样点的数量），进行FFT的运算复杂度是Nlg10（N），因此，计算一个1,000采样点的DFT，使用FFT算法只需要计算3,000次，而常规的DFT算法需要计算1,000,000次！ 我们以一个4个点的DFT变换为例来简单说明FFT是怎样实现快速算法的：     计算得出：     其中的红色部分在FFT中是必须计算的分量，其他蓝色部分不需要直接计算，可以由红色的分量直接推导得到，比如： x(1)e-j0 = -1*x(1)e-jπ x(2)e-j0 = x(2)e-j2π … … 这样，已经计算出的红色分量只需要计算机将结果保存下来用于之后计算时调用即可，因此大大减少了DFT的计算量。 三、 变换前后信号有何种对应关系？ 我们以一个实际的信号为例来说明： 示波器采样得到的数字信号，就可以做FFT变换了。N个采样点，经过FFT之后，就可以得到N个点的FFT结果。为了方便进行FFT运算，通常N取2的整数次方。 假设采样频率为Fs，信号频率F，采样点数为N。那么FFT之后结果就是一个为N点的复数。每一个点就对应着一个频率点。这个点的模值，就是该频率值下的幅度特性。具体跟原始信号的幅度有什么关系呢？假设原始信号的峰值为A，那么FFT的结果的每个点（除了第一个点直流分量之外）的模值就是A的N/2倍。而第一个点就是直流分量，它的模值就是直流分量的N倍。而每个点的相位呢，就是在该频率下的信号的相位。第一个点表示直流分量（即0Hz），而最后一个点N的再下一个点（实际上这个点是不存在的，这里是假设的第N+1个点，也可以看做是将第一个点分做两半分，另一半移到最后）则表示采样频率Fs，这中间被N-1个点平均分成N等份，每个点的频率依次增加。例如某点n所表示的频率为：Fn=(n-1)*Fs/N。由上面的公式可以看出，Fn所能分辨到频率为为Fs/N，如果采样频率Fs为1024Hz，采样点数为1024点，则可以分辨到1Hz。1024Hz的采样率采样1024点，刚好是1秒，也就是说，采样1秒时间的信号并做FFT，则结果可以分析精确到1Hz，如果采样2秒时间的信号并做FFT，则结果可以分析精确到0.5Hz。如果要提高频率分辨率，则必须增加采样点数，也即采样时间。频率分辨率和采样时间是倒数关系。 下面这幅图更能够清晰地表示这种对应关系： 变换之后的频谱的宽度（Frequency Span）与原始信号也存在一定的对应关系。根据Nyquist采样定理，FFT之后的频谱宽度（Frequency Span）最大只能是原始信号采样率的1/2，如果原始信号采样率是4GS/s，那么FFT之后的频宽最多只能是2GHz。时域信号采样周期（Sample Period）的倒数，即采样率（Sample Rate）乘上一个固定的系数即是变换之后频谱的宽度，即 Frequency Span = K*（1/ΔT），其中ΔT为采样周期，K值取决于我们在进行FFT之前是否对原始信号进行降采样（抽点），因为这样可以降低FFT的运算量。如下图所示：     可见，更高的频谱分辨率要求有更长的采样时间，更宽的频谱分布需要提高对于原始信号的采样率，当然我们希望频谱更宽，分辨率更精确，那么示波器的长存储就是必要的！它能提供您在高采样率下采集更长时间信号的能力！值得强调的是,力科示波器可以支持计算128Mpts的FFT,而其它某品牌则只有3.2Mpts。 四、 在使用测试工具（示波器或者其它软件平台）进行FFT的方法和需要注意的问题？ 我们先来看一个简单的例子--- Problem：在示波器上采集一个连续的，周期性的信号，我们希望在示波器上进行FFT计算之后，观察到信号中心频率（Center Frequency）在2.48GHz，频宽（Frequency Span）为5MHz，频谱分辨率（Bandwidth Resolution）为10KHz的频谱图，应该如何设置示波器的采集？ 首先，根据频谱分辨率（Bandwidth Resolution）10KHz可以推算出，至少需要采集信号的时间长度为 1/10KHz=100us，因此至少要设置示波器时基为10us/Div；为了尽量保证FFT之后频谱图在各个频点的信号能量精度，测量时需要时域信号幅值占满整个栅格的90%以上；采样率设置应至少满足Nyquist采样率，即至少设置 5GS/s采样率才能够看到中心频率在2.48GHz的频率谱线；选择合适的窗函数（Von Hann汉宁窗）和频谱显示方式（power spectrum）；使用Zoom工具，将频谱移动到Center 2.48GHz，Scale 500KHz/Div 位置，Zoom设置方法如下图所示：   在力科示波器中进行FFT的运算有几种不同的输出类型： Linear Magnitude(Volts), Phase(Degrees), Power Spectrum(dBm), Power Spectral Density(dBm) 这几种输出类型都是由FFT计算之后的结果换算而来，我们知道FFT计算之后的结果包含实部（Real）和虚部（Imaginary）成分，它们的单位都是Volts。 具体的换算方式如下： Linear Magnitude(Volts)= Phase(Degrees)= Power Spectrum(dBm)= Power Spectral Density(dBm)=  ，其中 为频谱分辨率，ENBW为与所选加权函数（窗）相关的有效噪声带宽。 几种典型周期函数的频谱图：   频谱泄露： 所谓频谱泄露，就是信号频谱中各谱线之间相互干扰，使测量的结果偏离实际值，同时在真实谱线的两侧的其它频率点上出现一些幅值较小的假谱。产生频谱泄露的主要原因是采样频率和原始信号频率不同步，造成周期的采样信号的相位在始端和终端不连续。简单来说就是因为计算机的FFT运算能力有限，只能处理有限点数的FFT，所以在截取时域的周期信号时，没有能够截取整数倍的周期。信号分析时不可能取无限大的样本。只要有截断不同步就会有泄露。如下图所示：     图中被测信号的开始端相位和截止端相位相同，表示在采集时间内有整数倍周期的信号被采集到，所以此时经行FFT运算后得出的频谱不会出现泄露。   上图的信号频率为2.1MHz，采集时间内没有截取整数倍周期的信号，FFT运算之后谱线的泄露现象严重，可以看到能量较低的谱线很容易被临近的能量较高的谱线的泄露给淹没住。 因此，避免频谱泄露的方法除了尽量使采集速率与信号频率同步之外，还可以采用适当的窗函数。 另外一个方法是采集信号时间足够长，基本上可以覆盖到整个有效信号的时间跨度。这种方法经常在瞬态捕捉中被使用到，比如说冲击试验，如果捕捉的时间够长，捕捉到的信号可以一直包括了振动衰减为零的时刻。在这种情况下，可以不加窗函数。 窗函数其实就是一个加权函数，它在截取的信号时间段内有值，时间段之外值为0:，记为： w(t)=g(t)       -T/2 w(t)=0          其它 加窗在时域上表现的是点乘，因此在频域上则表现为卷积。卷积可以被看成是一个平滑的过程。这个平滑过程可以被看出是由一组具有特定函数形状的滤波器，因此，原始信号中在某一频率点上的能量会结合滤波器的形状表现出来，从而减小泄漏。基于这个原理，人们通常在时域上直接加窗。 大多数的信号分析仪一般使用矩形窗（rectangular），汉宁（hann），flattop和其它的一些窗函数。 不同的窗函数对频谱谱线的影响不同，基本形状可以参看下图：     可以看到，不同的窗函数的主瓣宽度和旁瓣的衰减速度都不一样，所以对于不同信号的频谱应该使用适当的窗函数进行处理。 矩形窗(Rectangular)：加矩形窗等于不加窗，因为在截取时域信号时本身就是采用矩形截取，所以矩形窗适用于瞬态变化的信号，只要采集的时间足够长，信号宽度基本可以覆盖整个有效的瞬态部分。 汉宁窗(Von Hann)：如果测试信号有多个频率分量，频谱表现的十分复杂，且测试的目的更多关注频率点而非能量的大小。在这种情况下，需要选择一个主瓣够窄的窗函数，汉宁窗是一个很好的选择。 flattop窗：如果测试的目的更多的关注某周期信号频率点的能量值，比如，更关心其EUpeak,EUpeak-peak,EUrms，那么其幅度的准确性则更加的重要，可以选择一个主瓣稍宽的窗，flattop窗在这样的情况下经常被使用。 五、力科示波器与泰克示波器的FFT计算方法的比较 您可能也已经发现了这个问题：在示波器上进行FFT运算时，使用力科示波器和使用Tek示波器的计算结果似乎相差很大。产生这种差别的原因一方面可能是两者有效运算的采样点不一样。另外一个重要原因是LeCroy和Tek所使用的FFT运算的参考值不同，LeCroy使用dBm为单位（参考值是1mW的功率值），而Tek使用dB为单位（参考值是1V rms的电压值），参考值不同产生的计算结果当然不一样！     dB(Deci-bel，分贝) 是一个纯计数单位，本意是表示两个量的比值大小，没有单位。 在工程应用中经常看到貌似不同的定义方式（仅仅是看上去不同）。对于功率，dB = 10*lg(A/B)。对于电压或电流，dB = 20*lg(A/B)。此处A，B代表参与比较的功率值或者电流、电压值。 dB的意义其实再简单不过了，就是把一个很大（后面跟一长串0的）或者很小（前面有一长串0的）的数比较简短地表示出来。 dBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lg（功率值/1mw）。 此外，还有dBV、dBuV、dBW等等，仅仅是参考值选择的不同而已。 这里推荐一个工具网站，可以在不同的比较值之间进行转换： http://www.giangrandi.ch/electronics/anttool/decibel.html 如下是一个实测的例子，使用同一信号分别用LeCroy和Tek示波器进行FFT运算   使用LeCroy WaveRunner 64Xi的测试结果          使用Tek DPO4104的测试结果   所使用的信号幅值是 6.55 mV rms , 信号频率是 25 MHz 力科使用的计算方式如下： dBm= 10 Log10 (((vrms^2)/50)/0.001)= 10Log10 ((4.29E-5/50)/0.001)= 10Log10(8.5E-7/0.001)=10Log10 (8.5e-4)=10 (-3.066)= -30.66dBm Tek使用的计算方式如下： dB= 20Lg (6.61E-3)= 10(-4.3596)=-43.59 换算关系如下：     不仅仅只是FFT计算方式的差别，我们以力科的WaveMaster 8Zi-A和Tek的DPO70000系列为例，在WaveMaster上您可以做最多128M个采样点的FFT运算，而在DPO70000上只能做3.2M个点的FFT运算，所以，这种差别才是本质上的！

概述 顺序采集模式是一种快速采集模式，它将示波器的存储深度分成若干等份；每个等份里只存储触发到的单次波形。这种模式下刷新率极大提高，可以最小化触发事件之间的死区时间。 该模式下可提供时间标签，提供每次触发到异常事件的时刻和相邻两次之间的时间间隔等信息。            在顺序模式下，上千个触发事件可以分片段地存储到示波器的存储器中（具体可以存储的片断数量与示波器的型号和存储深度选件有关），这种工作方式可以用非常小的死区时间来捕获多个快速脉冲或者捕获单个独立的长周期的罕见事件。示波器能够捕获很长时间内多个事件的复杂时序， 忽略相邻两个事件中间的不感兴趣的周期，从而可以很好地显示感兴趣的波形细节。你可以对选定的段，使用采集时基的全精度来做与时间有关的各种测量。  顺序模式提供许多独特的功能： 你可以同时采集多达四个通道。 你可以对连续段的相邻触发事件最小化死区时间。 你可以观察采集的时间标签。 你可以放大存储段或使用这些段来做函数运算。 你可以将顺序模式功能和高级触发相结合，隔离罕见事件，捕获几个小时或几天的案例并进行后续的单个观察与分析。 力科的“一次性测量所有波形”的功能可以对所有片段的进行参数测量。 你可以在远程控制下使用顺序模式并充分使用仪器的高速数据传输功能。         下面这个练习是基于WaveRunner 6Zi示波器的操作： 在前面板用同轴线缆连接通道1到Aux连接器 恢复默认设置：FileRecall SetupRecall Defaut  关闭2通道  在1通道设置输入耦合为50欧姆：触摸/点击1通道标注的方块触摸/点击耦合区选择DC：50欧姆 5)    设置辅助输出为快沿信号：下拉Utilities Utilities SetupAux Output Tab触摸或点击快沿.这个快沿信号是5MHZ, 450mVp-p，方波信号。 6)    自动设置示波器：按下Scope Setup,然后从弹出的菜单选择自动设置 7)   使用C1对话框，设置通道1的垂直刻度为100mV/div和垂直偏置，以至于曲线的底部刚好高于显示栅格底部一格. 8)  设置触发电平为170mv(低于显示屏上部三格) 9) 这样就完成了基本的设置，示波器的显示屏应该有类似下面图1的显示.     图 1 :     示波器显示10个周期的快沿信号 通过触摸/点击时基快捷菜单或使用时基下拉菜单并选择水平设置，打开时基对话框；改变时间/格为10ns/div.按下Sequence键，这样将打开Sequence采集模式。 点击或触摸在时基对话框中的Sequence键将显示顺序模式控制面板，如图2所示.     图 2 :    顺序模式的控制面板   双击或触摸采集设置区两次，这样会弹出“片段存储的数目”，按下‘Set to Max’按钮并观察到示波器的最大片段存储的数目（这个与示波器的存储深度有关）；按下‘Set to Min’按钮，最小的片段存储数为2;按下‘Set to Default’按钮将恢复存储数目为10；按下‘Cancel’将关闭对话框；可可通过触摸或点击采集模式并旋转WavePilot Superknob来设置片段存储的数量. 在顺序模式中，示波器将不停的采集数据直到存储片段被充满或者用户在前面板按下了”Stop”按钮才会停止。在顺序模式健上，可用来对没有触发事件的预设置时延，也可以使用‘Sequence Timeout’来停止采集。（图3所示） 图3：设置片段存储器个数 在Timebase, Sequence按钮上，按下‘Show Sequence Trigger Times（显示顺序触发次数）’按钮，这样将显示顺序模式触发时间的的标签，图4所示；触发时间标签有四列。    图4   顺序模式时间标签列表 这些是从Seg1(片段1)与Time(时间)的对应关系。 图4列表显示了10个片段存储，如果有更多的条目需要显示的话，也可以按照自己的要求来选择片段的数目。 每个存储片段有一个绝对时间标签，而这个时间标签来自于示波器的实时时钟并具有1秒的显示分辨率。相对时间标签指的是从片段1开始到各片段的时间关系。这些显示时间可以到纳秒的分辨率。相对时间标签经过远程指令的控制，可以到皮秒级。   你可以使用放大功能来逐个观察每个片段；在前面板按下“zoom“，可以使用‘Horizontal Delay’控件来滚动观察每个片段里面的波形.如图5所示 可以使用另外一个方法来观察单个存储片段，那就是使用Math Segment的函数功能。可以使用相同的方法来对放大的轨迹设置第一个和片段存储的数目。如图6所示.   图5：使用Zoom来观察每个片段   图  6 ： 使用Math Segment函数来观察选定的片段 图 7:  快沿波形打开时的单次顺序采集  关闭zoom和函数轨迹功能。 在前面板，触发栏按下Stop钮停止采集。 使用‘Utilities’下拉菜单，进入‘Utilities Setup’对话框。 在使用设置中，选择‘Aux Out’键。 在‘Use Auxiliary Output for栏，选择’ ‘Off’钮。 在面板上按‘Single”触发使示波器停止触发。 在Utilities设置中，回到‘Aux Output’；按下快沿按钮；示波器应该触发一次并捕获10个片段后停止；每个片段的垂直偏置应该有细微的差别，如图7所示。我们捕获了快沿信号的瞬间响应，一共有10个上升沿。注意：在顺序模式中，单次触发将填满每个片段。 在‘Timebase’ 对话框中选择Sequence’，改变设置显示，从‘Adjacent’到overlay都可选.屏幕如图8所示。 图8： Overlay顺序显示模式 在顺序模式显示中，我们把相邻显示模式改变到重叠显示模式；顺序显示模式是对捕获到的信号单个排列显示；在重叠显示模式中，则是有通用的轴线，以使他们可以用来对比. 有五种顺序显示模式；除了Adjacent和Overlay以外，还有Waterfall, Perspective, and Mosaic，如图9-11所示   图 9:  带有垂直偏置的瀑布图显示      图 10:  带有垂直偏置与水平偏置的每个视图分开显示   图 11:   Mosiac 显示 回到‘Adjacent’ 显示模式 使用‘Measure’下拉菜单并选择测量设置，设置参数P1,对C1通道测量平均值；设置P2参数，对C1通道测量上升时间。点击P1，P2，‘Show Table, Statistics On’,如图12所示.     图 12:  在顺序模式采集下进行测量 力科“AIM：一次测量所有的波形”功能可以直接应用到顺序模式中；你看到的上面的例子，同样可以应用到别的片段测量中。 最后一个例子，我们将绘制出平均值参数的趋势图。在测量对话框中，点击或触摸P1健，在‘Actions for P1 Group’.中按下‘Trend’按钮；将弹出一个菜单，选择F1，数学函数轨迹F1将会出现，触摸或点击F1轨迹标示框，触摸或点击Trend按钮，改变‘Values to Trend’默认值，从1000到10；这样将显示每个片段趋势值的十个点。如图13所示.     图13：  趋势函数绘出了顺序模式采集的每个片段的平均值变化趋势                                                                                              （  美国力科公司深圳代表处  李灿阳 译）