RTO6 系列示波器集成的频谱分析功能及特点

示波器作为硬件工程师实验台上的必备装备之一，在验证、调试、测试及测量过程中扮演着至关重要的角色。示波器用来看时域内容，频谱仪用来看频域内容。什么是时域？什么是频域呢？

时域是信号在时间轴上随时间变化的一个总体概括。频域就是把时域波形的表达式做傅立叶变化得到复频域的表达式，画出的波形就是频谱图，是描述频率变化和幅度变化的关系。对信号进行时域分析时，有时一些信号的时域参数相同，但并不能说明信号就完全相同。因为信号不仅随时间变化，还与频率、相位等信息有关，这就需要进一步分析信号的频率结构，并在频域中对信号进行描述。

虽然示波器主要被用于时域测量工具，但其本质上和频谱仪等频域测量工具一样，都是将模拟信号采样数字化后进行显示与分析。而频谱仪所做的只是进一步对时域信号进行了变换。因此，目前主流示波器都在经典时域示波器的基础上加入了频域分析功能。

罗德与施瓦茨最新推出的RTO6系列示波器提供多通道FFT频谱分析功能，支持对每个通道的频谱分析设置中心频率、频率跨度、分辨率带宽和》 1 000 000波形/秒更新率。重叠FFT和频域区域触发功能有助于识别具有挑战性的EMI问题。详情请观看以下视频：

RTO6 系列示波器集成的频谱分析功能到底有哪些特点呢？

首先，频谱分析仪的速度高，实时刷新。

其次RBW高达1Hz。类似传统频谱仪的控制界面和操作方式。以前的示波器操控方式，无非是通过调整采集时间的长度来影响分辨率带宽，然后选择感兴趣的频段进行观察。RTO6的FFT做法是先选择中心频率，或者选择好起始和截至频率，通过直接调整RBW来调整频谱观察方式。界面设计和频谱仪的操作一摸一样，中心频率，频率范围，起始频率，截止频率，RBW设置，窗函数设置等，频谱仪可以做的RTO6几乎都可以做。

专用的数字下变频DDC

接下来，我们具体看一下传统示波器和RTO6进行FFT对比。从图2，图3对比可以看出，RTO6示波器在做频谱分析FFT时，首先在窗函数之前会进行一个DDC处理，通过用户设置中心频率、起始和截至频率，对设定好的频段进行处理。这边想要强调的是RTO6示波器门控FFT功能只对用户定义的时域信号进行FFT分析。用户可以在整个波形中移动时间窗口，以确定时域信号的哪些片段与频谱中的某些事件相关。当然极限情况下也可以选择全频段来处理。

这种FFT处理方式好处是：

· 更快的速度，变频到基带处理会带来更高的更新速率和更快的处理速度，节省处理时间。

· 更好的分辨率带宽，因为会用到更好的放大因素。

而传统方式必须对所有频段范围进行FFT运算，然后选择一段频段来显示，运算的数据量非常大，就像死机一样。

硬件加速器的使用

传统的示波器FFT功能一般是用软件处理来实现的，示波器把信号样本采集下来，然后通过软件算法来进行软件运算，速度非常慢。而RTO6系列示波器FFT的实现方法是通过专用的硬件加速集成电路（ASIC），把FFT的功能交给这个硬件电路来实现，速度快到几乎不影响原始波形的刷新速率。另外，可以把处理器解放出来，所以RTO6在做直方图功能，模板测试功能，或者异常消耗资源的FFT功能，依然保持很高的波形更新率。

交叠FFT算法的应用

传统的示波器FFT运算方式，采集一段，处理一段，接着采集，接着处理。所以，连续间断采集，连续处理。这种采集处理会导致偶发信号的频谱很容易丢失，监测不到。

而RTO6示波器在对采集的样本进行片段处理时，会把一次采集的信号分成很多小片段进行处理，这样能看到每一次采集里边的频谱内容变化。但是只是分片处理还不能避免偶发信号的丢失。这是因为在FFT运算之前，已经有窗函数的处理，不可避免的的相邻两帧的位置有频谱信息的丢失，所以RTO6采用了另外一种更加创新的方法，即运用了FFT的交叠算法，极大的提供了窗函数的影响，以及异常频谱的丢失。借助模拟余晖的显示，实时频谱的显示更加可靠和置信。

综上所述，RTO6采用重叠FFT优势：

o 更快的处理速度更快的显示更新率

o 非常适合寻找零星/间歇性的信号细节

o 在一个FFT帧里可以区分多个频谱事件

还有，RTO6示波器支持多多达8个信号并行进行强大的多通道频谱分析。它们在全测量带宽下的高动态范围和输入灵敏度为1mV/div，能够检测到甚至微弱的发射信号。

借助模板方式，实现频域的触发设置

很多习惯了示波器的人都喜欢示波器的触发功能，用各种触发方式来隔离各种事件，稳定显示波形，从而观察异常信号。在传统的频谱仪上很难实现触发，但是当我们发现示波器的模板触发方式很容易做到，把时域波形的实时频谱编导频域来观察。借助MASK测试的一些小工具，可以做到轻松设置和轻松触发。因为模板的形状自由编辑，触发的动作自由组合，这样的波形分析已经完全跨越了时域和频域。

在波形上绘制形状，使RTO 6示波器区域在时间和频率域中触发图形分离的事件。最多定义8个区域，并通过多个通道或数学函数逻辑组合它们。当信号相交或不相交时，区域激活触发信号，该区域可以是时域波形，也可以是频谱图。例如，这种功能强大但易于使用的特性使从DUT内存系统中分离读/写序列成为可能。

另外，对于宽带射频的信号分析。RTO6示波器的I/Q接口通过实时转换I/Q数据简化了对调制信号的分析。专用的R&S VSE矢量信号资源管理器软件或第三方工具（如MATLAB）支持进一步的I/Q数据处理。

多通道射频信号分析。RTO6示波器使多通道宽带射频测量可达6GHz。当与R&S FS-ZXX谐波混频器相结合时，支持50~110GHz的射频载波频率，分析带宽为5GHz。由于具有-159dBm （1Hz） 和112dB信噪比的优异射频特性，RTO6具有准确分析射频信号的能力。

RTO6允许您使用VSE矢量信号资源管理软件分析复杂信号，如OFDM、雷达和5G MIMO信号。该软件为各种调制信号提供了广泛的分析工具，从脉冲和模拟调制信号到一般的I/Q信号，以及诸如LTE、5G NR和WLAN等无线和移动通信标准。

原文标题：【RTO6云马拉松第四程】时域频域多角度，RTO6带你多方位剖析测试信号

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审核编辑：彭菁