当前位置: 首页 / 服务与支持 / 应用文档
使用示波器FFT功能测量调幅信号的调制深度
1、介绍
在幅度调制中,调制深度是指调制信号和载波信号的振幅比。借助快速傅里叶变化,调制深度可以通过测量边带幅度和载波幅度来得到。在这篇应用文档中,我们将要展示一种使用新峰值/标记功能(在鼎阳X-E系列示波器的6.1.31版本上可以看到)的便捷方式来测量调制深度。

2、基本原理
幅度调制使用正弦信号(通常是音频频率范围从10赫兹到20千赫的正弦波)去控制被称为载波的高频信号的幅度。
一个具有振幅调制的载波可以表示为
具有振幅调制的载波
这里:
V(t)  
调幅信号
Uc
载波信号的幅度
m
调制深度
a(t)
归一化调制信号
fc
载波频率
正弦调制是最常用的调制波形类型,如果我们使用正弦波,调制信号可以表示为
 调制信号表示
根据公式(1)和(2),可以得到
    根据公式(1)和(2),可以得到
在数学上表示载波波形,  和 表示被调制信号的正边带(上边带)和负边带(下边带)。上下边带的幅度都是 ,如果我们设边带的幅度为
那么,
在对数情况下,如果载波幅度和边带幅度的差为X,
那么调制深度可以表示为
调制深度可以表示
 很容易测量边带振幅和载波振幅之间的差X,然后可以轻松地计算出调制指数
图 1
我们看到可以很容易测量边带振幅和载波振幅之间的差X,然后可以轻松地计算出调制指数。

3、测量设置和结果
3.1 设备
示波器:鼎阳SDS1204X-E/X-C系列,且固件版本高于6.1.31。
信号源:鼎阳SDG2122X
阻抗变换器:50欧姆BNC
3.2 仪器设置
这一节,我们将演示如何配置仪器以进行这次测量。有关FFT模块的完整说明,请参阅示波器用户手册和快速入门指南。如图2所示,示波器连接到信号源的输出端。
信号源的设置如下:
-      打开调制
-      调制类型:幅度调制
-      载波频率:1 MHz
-      载波幅度:500 mVpp
-      调制频率:10 kHz
-      调制深度:80%
根据信号源的输出,设置FFT的中心频率为1MHz,设置水平档位为5 kHz以提供一个清晰的FFT波形。为了减少随机误差,设置FFT为平均模式且平均次数为100。在窗类型的选择上,选择平顶窗以保证幅度的准确性。从固件版本6.1.31开始,X-E系列示波器的FFT增加了峰值/标记功能,并且用户可以单独设置FFT的点数。FFT的点数越多,FFT波形的频率分辨率就更好,但增加点数同样会增加FFT运算的时间,也会降低刷新率。X-E系列示波器最高支持1M点的FFT运算,所以我们设置示波器存储深度为1.4 Mpts.不需要太高的采样率,设置时基到2ms。根据输入信号,我们可以推断一帧波形有28k个周期,我们将使用前20k个周期来进行FFT运算。为了获得良好的分辨率,一个周期内至少应有五个采样点,因此,最小的FFT点数至少应为100 kpts。所以我们设置FFT的点数为128 kpts,因为在满足测量条件的前提下,可以更快地得到测量结果。
仪器以及连接方式
图2 仪器以及连接方式
新版本还支持峰值/标记,它可以快速识别和标记峰值。我们选择峰值进行测量。
配置截图
图3配置截图
配置过程如下:
首先,设置时基到2ms并进入采集菜单,设置存储深度为1.4M。接下来进入数学菜单,设置操作符为FFT,进入配置菜单,设置最大点数为128k,设置窗口为平顶窗,设置显示为频谱仪,进入下一页,设置模式为平均模式,设置次数为100。然后进入垂直菜单,设置单位为dBVrms,再进入水平菜单,设置中心频率为1MHz,设置水平档位为5kHz,最后进入工具菜单,设置类型为峰值,开启表格以显示峰值列表,打开显示频率以在表格中显示峰值的频率,设置排序方式为频率。
3.3 结果
设置完成之后,进入到搜索菜单,调整阈值以显示较少的峰值方便更好的从表格中读取结果。然后进入配置菜单,按下重置,当FFT的平局次数增加到100次之后,FFT的结果如图4所示。
 峰值结果
图4 峰值结果
载波幅度为-14.9dBV,边带幅度为-22.8dBV。所以载波幅度和边带幅度的差值为-7.9dBV。
根据前面的介绍,调制深度的测量结果如表格1所示。
表1 测量结果
设置值
测量值
80%
80.53%
  
4、总结
配有最新发布的峰值/标记软件的鼎阳示波器,支持峰值和谐波搜索,为频谱分析提供了方便的方法。
鼎阳科技客服电话
客服电话
400-878-0807
0755-36887876
鼎阳科技电子邮件
电子邮件
market@siglent.com
鼎阳科技公司地址
公司地址
深圳市宝安68区留仙三路
安通达工业园四栋