在解释来自pscope的数据时,我们遇到的最常见问题是非相干采样。非相干信号是在数据记录中未采样完整周期的信号。这意味着有一部分采样周期(图1)。在频域中观察时,非完整周期会转换为频率扩展(图2)。这严重降低了adc的snr,使人们认为snr不符合数据手册的规格。这仅是因为数学扩展而不是adc本身。
图1.相干和非相干采样时域
图2.相干和非相干采样频域
要解决此问题,可以使用开窗功能。窗口函数是应用于数据记录的提升余弦函数。它将加权因子应用于记录中的每个离散样本,以夸大记录的中心并减弱极端值。这意味着导致频率扩展的未完成周期将被抑制,并且本底噪声将变得平坦。窗口化将解决非相干信令的问题。它会校正信号,以使snr正确(图3)。
图3.窗口化
该技术的缺点是,基频的功率将散布到频域的相邻单元中。这意味着将减少基波箱中的总功率。根据所使用的窗口,它可能很重要。例如,blackman-harris 92db窗口将使基频箱中的功率降低6db。功率在基本面的两侧分配到两个容器中。通过集成这些箱,可以找到总功率(图4)。pscope内置了这些功能,并自动进行集成。
图4.窗口效应
为了消除对开窗功能的需求,需要相干信令。对于给定的采样率,可以通过以下公式找到相干信号:
其中,fin是输入频率,fs是采样率,n个采样是变换大小。m个周期必须是整数。可以通过插入已知变量fin,fs和nsample来求解该方程。这将为m个循环提供一个十进制值。通过将其舍入到最接近的整数,然后求解fin,可以计算出合适的输入频率,并将其输入信号发生器。通常需要6位数字的精度。
pscope中包括一个相干频率计算器,它将计算给定采样率下的相干输入频率(图5)。首先输入采样率(下面图5中的点1)。单击工具栏上的处理选项图标(下图5中的点2),然后在适当的框中输入所需的输入频率(下图5中的点3)。点击“计算”,将出现实际的相干频率。将相干信号频率准确地插入发生器中,信号将是相干的,并且不需要开窗。
图5. pscope相干频率计算器
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