使用示波器中的时间选通快速傅立叶 变换功能进行时间相关混合域分析

同时进行时域和频域调试的功能在很多情况下是很有价值的。当您想要在电路板上调试多个位置时，不同信号的时间相关性是必须要考虑的；然而，您在使用多台测试仪器时会发现这是一项艰巨任务。混合域测量的另一个难题是查看频率随时间的变化。大多数示波器都能够很好地查看时域和频域测量，因为它们具有快速傅立叶变换功能；更进一步，Keysight InfiniiVision 3000T 和 4000 X 系列示波器所拥有的时间选通 FFT 功能还能帮助您深入分析在指定时间上的时域和频域信号。

以压控振荡器 (VCO) 为例。VCO 的功能通过您的被测器件(DUT) 上的一个事件来启动。我们在此将使用时钟上升沿启动振荡器，使其在不同的频率上进行扫描，如图 1 所示。示波器的显示屏上显示了这个启动时钟 (绿色) 和振荡器的输出(紫红色)。默认设置这个振荡器从 700 kHz 开始扫描，连续扫描不同的频率直至到达 3 MHz。通过观察振荡器波形的色级，您可以看到颜色随时间推移而略微加深；这表明扫描频率正在增大，不过我们仍需要查看频域中的信号，以进一步确定。

在 3000TX 和 4000X 示波器中，您使用电容触摸屏上的键盘很轻松地把起始和终止频率分别设在 650 kHz 和 3.3 MHz (图2)，也可以设置扫宽和中心频率 (图 1)。设置合适的扫宽是很关键的，以确保所有的扫描频率都能被 FFT 处理。基于上述设置，FFT 可以对全屏数据进行计算，但在频率随时间变化时，它将不会显示结果。由于我们关注的正是频率随时间的变化，所以我们将需要使用时间选通 FFT。

图 3 中已经启用了时间选通 FFT。示波器的上半部分显示了已捕获的时域波形和选通，可根据您想要分析的量来调整大小。窗口设置在启动信号被激活的时间。下面显示的是时域波形的片段以及振荡器波形在选通时间内的 FFT。它展示了时间相关和时间选通所具有的优势，使我们能够看到在振荡器启动时，它的频率约为 700 kHz (符合预期)。您在屏幕右方能看到一个用于显示频率峰值的事件表。在该实例中仅有一个包含多个峰值的频率分量，可作为快速测量工具。

只需在触摸屏上手动或使用导航键就能轻松地移动时间选通，而且那个播放整个时间记录；如图 4 所示。当选通在波形中移动时，您就能看到频率正在增加。在显示屏上的事件表中有两个峰值，因为通过 FFT 波形上可以看出频率在选通中发生了变化。

您可能会注意到，振荡器的时域波形间可能存在间隙，它能否达到 3 MHz 然后关闭？在这个间隙之前进行频率测量大概是在 1.97 MHz 上，如图 5 所示，之后的频率约为 2.08 MHz。

这些测量表明振荡器的频率并没有增至 3 MHz，而是止步不前了；我们可以打开光标，以测量误差的确切时间。注意:右侧边栏上显示了事件表下方的光标测量，可见频率间隙是在测量开始后的 78 ms 出现。了解了这一信息，我们就能用示波器查看该时间点上被测器件的动态，也有可能确定问题根源或是振荡器本身是否正常工作。切记，同时在时域和频域中查看波形，我们就可以清晰地看到问题所在；但如果使用其他的测量仪器只在频域中进行扫描，比如说频谱分析仪，我们就会遗漏这个问题。

继续导航可以看出来，振荡器在启用之后的 140 ms 已经停止频率增加且稳定在 3 MHz (图 6)。通过查看信号的不同部分，我们能够验证这个振荡器是否达到了指定频率。

本应用指南只使用了一个简单的 VCO 作为实例；当然，选通FFT 的功能不局限于频率变化下的信号。选通 FFT 功能可用于查看其他的信号，例如猝发信号，或者确定其他信号在指定时间内与您的被测器件发生耦合。用示波器中的 FFT 功能进行频域测量对于调试工作而言很有帮助，而使用 KeysightInfiniiVision 3000T 和 4000 X 系列中的时间选通测量可以给频域和时域中的测量建立时间相关性，使您能够更深入地分析信号。