如何把示波器上的FFT做到極致

示波器上的FFT是什么？

        有了數字示波器，我們對波形的處理就不再單純了，不再只是停留在看看波形，不再滿足只是測量幾個參數。我們總想對采樣下來的數據做更多的處理。其實，準確地理解，示波器更像一個波形分析儀。正是工程師的不滿足，才有我們不斷追求推動極限的動力，因為我們經常低估自己的潛力。極限到底在哪兒？到底是誰最先把FFT(快速傅里葉變換)用在數字示波器里邊？說法很多。好像突然間，大家在示波器上都發現有FFT功能了，而且都是標準配置。雖然都有FFT功能，但是做成的結果千差萬別，速度和指標也都各不相同。任何事情開始階段都相同，都先追求有，再談差異化，況且示波器本身是個定性的工具，誰又在乎示波器在頻域上的指標精度呢，除了我們可愛的研發工程師。

        情況在變化，很多時候用戶希望通過一個儀器來解決所有問題，因為說實話，不是所有工程師都有條件在桌上擺上電位計、頻譜儀、示波器、矢網。多數情況，示波器把采集下來的時域數據樣本進行軟件FFT運算，變成頻域的樣本，再通過數據重組，把頻域的樣本顯示出來。圖1就示意了時域顯示轉換成頻域顯示的例子。

        FFT的能力取決于以下幾個指標: 存儲深度大小，軟件運算速度，動態有效位(ENOB, effective number of bits)，底噪。因為這些指標直接決定FFT后的刷新速度，動態范圍，靈敏度，分辨率帶寬RBW。

示波器的FFT能解決什么問題？

        受限于手頭的工具(所有工程師都夢想桌上擺著最先進的示波器和頻譜儀)，而且很多時候工程師調試電路的時候需要先定性觀察一下，FFT就成了看頻譜的好工具了。說實話，很多廠商FFT功能做得差強人意，無非兩類原因，一類是不具備做好的能力，把頻譜分析做好還是需要很多DSP(數字信號處理)高手和射頻技術實力的；還有一類是能做好，但是主觀上又不太想把FFT做得太強大——那我頻譜儀怎么賣啊，這里有個機會成本的問題。但是FFT還是能解決部分問題的，比如看看諧波頻率范圍、諧波成分、諧波占比、靈敏度、動態范圍，粗略看看頻譜干擾等等，但往往也會帶來些尷尬問題，比如采樣芯片是由多片疊拼時，就會暴露疊拼的譜線，處理速度慢得也會讓人崩潰，底噪太大，有點太離譜，抖動分量占比有點亂。想回避這些問題當然會想出些好方法，比如限制FFT分析樣本，這樣不至于長存儲FFT時死機，比如波形平均降低些底噪等等。