數字頻譜儀的FFT功能實現主要包括以下幾個步驟:
信號采樣:首先,輸入信號通過模數轉換器(ADC)進行采樣,將其轉換為數字信號。采樣頻率必須滿足奈奎斯特采樣定理,以確保信號不失真。
數字下變頻:采樣后的信號通過數字下變頻技術,將感興趣的頻率范圍下變頻到零頻附近。這一步驟通過數字混頻實現,使用數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之前通常會乘以窗函數(如漢寧窗、海明窗等)。窗函數的選擇會影響頻譜的分辨率和泄漏特性。
FFT計算:對處理后的信號進行快速傅里葉變換(FFT),將時域信號轉換為頻域信號。FFT算法通過分治法將計算復雜度從O(N2)降低到O(N log N),提高了計算效率。
頻譜分析:FFT的結果是一組復數,包含每個頻率分量的幅度和相位信息。通過計算這些復數的模值,可以得到信號的頻譜圖,顯示各個頻率上的能量分布。
結果顯示:最后,頻譜分析儀將FFT的結果進行處理和顯示,通常以對數刻度顯示功率譜密度,以便更直觀地觀察信號的頻譜特性。