如何使用PScope来进行相干采样

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，f _IN是输入频率，f _S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f _IN，f _S和N _sample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f _IN，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