1、4051實(shí)時頻譜分析功能簡介

4051信號/頻譜分析儀中的實(shí)時頻譜分析功能，通過硬件實(shí)時FFT模塊不間斷的對采集調(diào)理后的數(shù)據(jù)做頻譜分析，對于持續(xù)時間不小于4.23us且位于實(shí)時帶寬200MHz內(nèi)的任何于瞬態(tài)、短時、偶發(fā)信號，均能100%的測量和顯示。此外，實(shí)時頻譜分析功能中提供了熒光頻譜圖、無縫瀑布圖、頻譜圖、頻率vs時間圖和幅度vs時間圖共計5種圖譜的顯示，保證了對實(shí)時信號進(jìn)行多維度的觀察，如圖1所示。

圖1 實(shí)時頻譜分析功能界面顯示

其中，熒光頻譜圖是基于頻譜統(tǒng)計的二維圖譜。在熒光頻譜圖中，橫軸代表頻率，縱軸代表幅度，像素點(diǎn)的色彩代表該頻率點(diǎn)的幅度統(tǒng)計次數(shù)，如圖2所示。通過熒光頻譜圖和無縫瀑布圖對實(shí)現(xiàn)信號實(shí)現(xiàn)無丟失顯示，實(shí)時頻譜分析功能可以發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)信號并顯示信號的實(shí)時變化。

圖2  熒光頻譜原理示意圖

2、熒光頻譜圖的應(yīng)用

熒光頻譜將一段時間內(nèi)所統(tǒng)計的各個頻率及相應(yīng)幅度出現(xiàn)的次數(shù)轉(zhuǎn)化為顏色，通過顏色揭示信號的概率。一般而言，熒光頻譜圖默認(rèn)設(shè)置能夠滿足絕大數(shù)的信號顯示要求。如圖3所示，使用默認(rèn)設(shè)置顯示空間中的通信信號的頻譜。

圖3  數(shù)字熒光圖譜測得的空間無線通信信號

在使用熒光頻譜時，有時相鄰的信號或同頻信號的轉(zhuǎn)換色彩相近，導(dǎo)致信號難以區(qū)分。這時需要用戶手動設(shè)置來達(dá)到最佳的顯示效果。這主要通過【顏色映射】菜單來實(shí)現(xiàn)：

【映射最大值】：設(shè)置發(fā)生次數(shù)最高的顏色的密度數(shù)值，當(dāng)定義密度最大的顏色是深紅色，超過映射最大值的密度值映射為紅色。

【映射最小值】：設(shè)置發(fā)生次數(shù)最低的顏色的密度數(shù)值。當(dāng)定義密度最小的顏色是深藍(lán)色，低于映射最小值的密度值用藍(lán)色表示。

【映射曲線因子】：設(shè)置顏色與密度數(shù)字的映射關(guān)系。當(dāng)設(shè)置值為1時，顏色會線性均勻分布于映射區(qū)間內(nèi)；當(dāng)設(shè)置為大于1時，顏色分辨率主要集中在較低的密度上；當(dāng)設(shè)置值小于1時，顏色分辨率則主要分布在密度較高的值。

【自動調(diào)整映射范圍】：根據(jù)當(dāng)前熒光頻譜中的概率分布自動調(diào)整映射最大值和映射最小值，從而使熒光頻譜圖的顏色映射將所有概率值包含在內(nèi)。

本例進(jìn)行如下設(shè)置來顯示圖3中所測試的通信信號：

顯示效果如圖4所示。

圖4  空間無線通信信號

為滿足不用應(yīng)用領(lǐng)域的顯示，顏色映射具有【暖色】、【冷色】、【灰度】和【雷達(dá)】四種映射方式，不同映射方式下的顯示效果如圖5所示。

圖5  不同映射方式下的熒光頻譜圖

為觀察動態(tài)信號，可通過菜單【測量設(shè)置】的【持續(xù)時間】菜單進(jìn)行顯示效果的設(shè)置。

【持續(xù)時間】：控制圖像點(diǎn)色彩消隱時間。

如圖6所示，通過增加持續(xù)時間可以增長信號消隱的時間，以便觀察到瞬態(tài)偶發(fā)信號。當(dāng)把【持續(xù)時間】切換到【無限】狀態(tài)時，可以保持在測量開始直到終止本次測量時間段內(nèi)曾經(jīng)出現(xiàn)的信號永不消失，一直無限的看到單次事件。

圖6  持續(xù)時間的調(diào)整對信號測量的影響