數(shù)字頻譜儀的FFT功能實(shí)現(xiàn)主要包括以下幾個(gè)步驟:
信號采樣:首先,輸入信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)進(jìn)行采樣,將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。采樣頻率必須滿足奈奎斯特采樣定理,以確保信號不失真。
數(shù)字下變頻:采樣后的信號通過數(shù)字下變頻技術(shù),將感興趣的頻率范圍下變頻到零頻附近。這一步驟通過數(shù)字混頻實(shí)現(xiàn),使用數(shù)字本振信號與輸入信號相乘,從而將信號的頻譜平移到基帶。
加窗處理:為了減少頻譜泄漏,信號在FFT之前通常會(huì)乘以窗函數(shù)(如漢寧窗、海明窗等)。窗函數(shù)的選擇會(huì)影響頻譜的分辨率和泄漏特性。
FFT計(jì)算:對處理后的信號進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT),將時(shí)域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號。FFT算法通過分治法將計(jì)算復(fù)雜度從O(N2)降低到O(N log N),提高了計(jì)算效率。
頻譜分析:FFT的結(jié)果是一組復(fù)數(shù),包含每個(gè)頻率分量的幅度和相位信息。通過計(jì)算這些復(fù)數(shù)的模值,可以得到信號的頻譜圖,顯示各個(gè)頻率上的能量分布。
結(jié)果顯示:最后,頻譜分析儀將FFT的結(jié)果進(jìn)行處理和顯示,通常以對數(shù)刻度顯示功率譜密度,以便更直觀地觀察信號的頻譜特性。