El desarrollo de analizadores de espectro
En este analizador de espectro, para obtener una buena linealidad del instrumento y una alta resolución, la frecuencia de muestreo del ADC es al menos igual al doble de la frecuencia más alta de la señal de entrada, es decir, el límite de frecuencia superior. es 100MHz para análisis de espectro en tiempo real. El instrumento requiere que la velocidad de muestreo del ADC sea 200MS/S.
A nivel de proceso de semiconductores, se puede convertir en un ADC con una resolución de 8 bits y una frecuencia de muestreo de 4GS/S, o un ADC con una resolución de 12 bits y una frecuencia de muestreo de 800MS. /S, es decir, en principio el instrumento puede alcanzar un ancho de banda de 2GHz. Para ampliar el límite de frecuencia superior, se puede agregar un convertidor descendente al extremo frontal del ADC y se puede usar un oscilador sintonizado digitalmente en el oscilador local. Este analizador de espectro híbrido puede extenderse a bandas de frecuencia por debajo de varios GHz.
El rendimiento de FFT se caracteriza por el número de puntos de muestreo y la frecuencia de muestreo. Por ejemplo, si la señal de entrada se muestrea en 1024 puntos utilizando una frecuencia de muestreo de 100 KS/S, la frecuencia de entrada máxima es 50 Hz y la resolución es 50 Hz. Si el número de puntos de muestreo es 2048, la resolución aumenta a 25 Hz. Por lo tanto, la frecuencia de entrada máxima depende de la frecuencia de muestreo y la resolución depende del número de puntos de muestra. El tiempo de operación FFT tiene una relación logarítmica con el número de muestras y puntos. Cuando el analizador de espectro requiere un funcionamiento de alta frecuencia, alta resolución y alta velocidad, se debe seleccionar hardware FFT de alta velocidad o los chips de procesador de señal digital (DSP) correspondientes. Por ejemplo, si la frecuencia de entrada es de 10 MHz, el tiempo de ejecución de 1024 puntos es de 80 μs, mientras que el tiempo de ejecución de 1024 puntos de 10 KHz se convierte en 640 ms y el tiempo de ejecución de 1024 puntos de 1 kHz aumenta a 640 ms cuando el tiempo de operación excede. 200 ms, la respuesta de la pantalla es más lenta y no es adecuada para la observación ocular. La solución es reducir los puntos de muestreo y reducir el tiempo de operación a menos de 200 ms.
Algoritmo para calcular el espectro de la señal usando FFT
La transformada discreta de Fourier X(k) puede Lo que se puede ver es el valor de muestreo equidistante transformado en z en el círculo unitario.
De manera similar, X(k) también puede considerarse como las muestras de la secuencia transformada de Fourier X(ejω), y el intervalo de muestreo es ω n = 2π/n.
Se puede observar que la transformada discreta de Fourier es esencialmente un muestreo discreto en el dominio de la frecuencia de su espectro, que es selectivo en función de la frecuencia (ωk=2πk/N), reflejando el espectro de la señal en estos puntos.
De acuerdo con la ley de muestreo, las señales con bandas de frecuencia limitadas se pueden muestrear en el dominio del tiempo sin perder información, y la transformación FFT muestra que las señales con tiempo limitado (secuencia de longitud limitada) también se pueden muestrear en el dominio del tiempo. dominio de frecuencia sin perder ninguna información. Por lo tanto, siempre que la serie de tiempo sea lo suficientemente larga y el muestreo lo suficientemente denso, el muestreo en el dominio de la frecuencia puede reflejar mejor la tendencia del espectro de la señal, por lo que FFT se puede utilizar para analizar el espectro de la señal continua.