使用鼎陽示波器FFT功能精確測(cè)量調(diào)幅信號(hào)調(diào)制深度

本文介紹了一種基于鼎陽X-E系列示波器（固件版本≥6.1.31）FFT功能的新型調(diào)幅信號(hào)調(diào)制深度測(cè)量方法。通過利用示波器新增的峰值/標(biāo)記功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)載波和邊帶分量的自動(dòng)識(shí)別與測(cè)量。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，該方法測(cè)量誤差小于0.7%，為調(diào)幅信號(hào)分析提供了高效可靠的解決方案。

一、技術(shù)背景

調(diào)制深度是幅度調(diào)制系統(tǒng)中表征信號(hào)調(diào)制程度的核心參數(shù)。傳統(tǒng)時(shí)域測(cè)量方法易受噪聲干擾，而頻域分析法通過測(cè)量載波與邊帶分量的幅度關(guān)系來計(jì)算調(diào)制深度，具有抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高的優(yōu)勢(shì)。鼎陽X-E系列示波器最新固件增強(qiáng)的FFT功能，特別是智能峰值檢測(cè)特性，使這種測(cè)量方法變得更加便捷高效。

二、測(cè)量原理

在幅度調(diào)制過程中，高頻載波信號(hào)的幅度會(huì)隨著低頻調(diào)制信號(hào)的變化而變化。這種變化在頻域上表現(xiàn)為：

載波分量：位于中心頻率的未調(diào)制信號(hào)

邊帶分量：分布在載波頻率兩側(cè)的調(diào)制產(chǎn)物

通過FFT變換可將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域表示，在頻譜圖中可以清晰觀察到這三個(gè)分量。調(diào)制深度與這些分量的幅度存在固定關(guān)系：邊帶幅度是載波幅度的一半乘以調(diào)制深度值。鼎陽示波器的新功能可自動(dòng)識(shí)別這些頻譜峰值，并直接顯示其幅度值。

三、實(shí)驗(yàn)配置

3.1 測(cè)試設(shè)備

示波器：鼎陽SDS1204X-E（需升級(jí)至6.1.31或更高版本）

信號(hào)源：鼎陽SDG2122X

阻抗匹配器：50歐姆BNC轉(zhuǎn)接頭

3.2 信號(hào)源設(shè)置

3.3 示波器關(guān)鍵配置

時(shí)基設(shè)置：2ms/div（對(duì)應(yīng)1.4M采樣點(diǎn)存儲(chǔ)深度）

FFT參數(shù)：

中心頻率：1 MHz（對(duì)準(zhǔn)載波）

頻率范圍：±25kHz（足夠容納邊帶）

窗口函數(shù)：平頂窗（確保幅度測(cè)量準(zhǔn)確）

平均處理：100次平均（降低隨機(jī)噪聲）

顯示設(shè)置：

垂直單位：dBVrms（對(duì)數(shù)顯示便于觀察小信號(hào)）

峰值檢測(cè)：開啟（自動(dòng)標(biāo)記前5個(gè)顯著峰值）

排序方式：按頻率排列（便于識(shí)別載波和邊帶）

四、測(cè)量過程

4.1 系統(tǒng)連接

將信號(hào)源輸出通過50歐姆阻抗匹配器連接至示波器通道1，確保信號(hào)傳輸路徑的阻抗匹配。

4.2 示波器操作流程

基礎(chǔ)設(shè)置：

進(jìn)入采集菜單，設(shè)置存儲(chǔ)深度為1.4Mpts

連接信號(hào)后調(diào)整垂直刻度使波形顯示清晰

FFT配置：

打開數(shù)學(xué)運(yùn)算功能，選擇FFT變換

設(shè)置FFT點(diǎn)數(shù)為128k（平衡分辨率與處理速度）

選擇平頂窗函數(shù)保證幅度測(cè)量精度

啟用平均模式并設(shè)置100次平均

頻譜顯示優(yōu)化：

設(shè)置垂直單位為dBVrms

調(diào)整水平刻度使載波位于屏幕中心

設(shè)置中心頻率1MHz，頻率范圍±25kHz

峰值檢測(cè)設(shè)置：

在工具菜單中啟用峰值檢測(cè)功能

設(shè)置顯示前5個(gè)最大峰值

開啟頻率標(biāo)簽顯示

4.3 數(shù)據(jù)采集與分析

啟動(dòng)信號(hào)源輸出，觀察時(shí)域波形確認(rèn)調(diào)制正常

觸發(fā)FFT平均計(jì)算，等待100次平均完成

從峰值表格讀取測(cè)量結(jié)果：

載波峰值：1.000MHz，幅度-14.9dBV

上邊帶：1.010MHz，幅度-22.8dBV

下邊帶：0.990MHz，幅度-22.8dBV 

五、結(jié)果驗(yàn)證

5.1 數(shù)據(jù)處理

示波器自動(dòng)計(jì)算的幅度差為7.9dB（載波比邊帶高7.9dB）。根據(jù)調(diào)制深度與幅度差的對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算得到調(diào)制深度為80.53%。

5.2 誤差分析

實(shí)驗(yàn)表明，該方法測(cè)量結(jié)果與信號(hào)源設(shè)置值高度吻合，誤差控制在1%以內(nèi)，完全滿足工程測(cè)量要求。

六、技術(shù)優(yōu)勢(shì)

操作簡(jiǎn)便：智能峰值檢測(cè)自動(dòng)完成關(guān)鍵參數(shù)測(cè)量

精度可靠：平頂窗函數(shù)確保幅度測(cè)量誤差小于0.1dB

抗干擾強(qiáng)：100次平均有效抑制隨機(jī)噪聲

顯示直觀：對(duì)數(shù)坐標(biāo)清晰顯示小幅度邊帶

參數(shù)優(yōu)化：128k點(diǎn)FFT平衡分辨率與處理速度

七、應(yīng)用建議

低調(diào)制深度測(cè)量：當(dāng)調(diào)制深度小于20%時(shí)，建議增加平均次數(shù)至256次以提高信噪比

高頻信號(hào)測(cè)量：對(duì)于載波頻率超過100MHz的應(yīng)用，需注意示波器的本底噪聲水平

邊帶不對(duì)稱處理：若上下邊帶幅度差異超過0.5dB，應(yīng)檢查信號(hào)源的調(diào)制平衡度

動(dòng)態(tài)測(cè)量：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)制深度變化時(shí)，可適當(dāng)減少平均次數(shù)以提高刷新率

結(jié)論

鼎陽X-E系列示波器搭載的增強(qiáng)型FFT功能，特別是峰值/標(biāo)記特性，為調(diào)幅信號(hào)分析提供了高效精確的解決方案。通過優(yōu)化參數(shù)配置和智能峰值檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了調(diào)制深度的自動(dòng)化測(cè)量，測(cè)量誤差控制在1%以內(nèi)。這種方法不僅簡(jiǎn)化了操作流程，還顯著提升了測(cè)試效率和數(shù)據(jù)可靠性，特別適用于通信設(shè)備研發(fā)、廣播電視系統(tǒng)維護(hù)等領(lǐng)域的調(diào)制參數(shù)測(cè)試。

附錄：操作技巧

首次使用時(shí)建議執(zhí)行自校準(zhǔn)確保測(cè)量精度

可保存常用配置為"用戶設(shè)置"便于快速調(diào)用

結(jié)合光標(biāo)測(cè)量功能可進(jìn)行更詳細(xì)的頻譜分析

定期檢查示波器固件更新以獲取最新功能改進(jìn)