6．用FFT函數進行信號頻譜分析

頻譜分析是信號分析的一種常用手段，通過頻域分析可以發現很多在時域看來不清晰或者不明確的信號問題。示波器是最傳統的時域分析工具，但是借助FFT等數學函數功能，示波器也可以實現信號的頻譜分析功能，從而提供更強大的時域和頻域分析功能。

例如圖8.20所示的100MHz的時鐘信號，從時域看，信號有明顯的過沖以及占空比失真，從測量參數看，上升沿和下降沿也不太對稱。

圖8.20 有失真的時鐘信號

為了從頻譜上分析這個信號失真可能造成的頻域的影響，可以借助示波器的FFT函數功能對信號進行頻譜分析。如圖8.21所示，在FFT的函數設置中，可以設置中心頻點（Center Frequency）、頻譜寬度（Span）、參考電平（Reference Level）、垂直刻度（Scale）、FFT分析的加窗類型（Window）等，也可以打開峰值標記（Peak Annotation）功能對超過某個功率電平的峰值點進行標記。需要注意的是，分辨率帶寬（RBW）的設置，由于頻域的分辨率帶寬是和時域的采集時間呈反比關系，所以在有些場合如果希望減小分辨率帶寬以看到頻譜的細節，就需要在時域上調整時基刻度以顯示更長時間的波形做FFT變換。

圖8.21 FFT函數設置

打開函數功能后，可以得到如圖8.22的顯示結果，其中上部分是信號的原始時域波形，下部分是經過FFT變化后的信號頻譜，可以看到信號在2次、3次、4次等諧波處都有較大的能量成分。

圖8.22 時鐘信號的頻譜分析結果

更進一步地，如圖8.23所示，還可以用第2個數學函數f2對信號的原始波形進行濾波，然后再用第3個數學函數f3對濾波器后的波形進行FFT變換，以得到經過濾波處理后的信號頻譜。

圖8.23 對原始波形濾波后再做FFT分析

圖8.24是經過上述數學處理后的各個信號的波形，除了原始信號波形來源于真實的被測通道以外。我們用到了3個示波器中的數學函數，并進行了數學函數的迭代（例如第3個數學函數是對低通濾波后的波形再做FFT變換）。通過這種數學函數的組合和迭代，可以實現更復雜的波形計算和處理工作。

圖8.24 比較濾波前后時鐘信號的頻譜