6．用FFT函数进行信号频谱分析

频谱分析是信号分析的一种常用手段，通过频域分析可以发现很多在时域看来不清晰或者不明确的信号问题。示波器是最传统的时域分析工具，但是借助FFT等数学函数功能，示波器也可以实现信号的频谱分析功能，从而提供更强大的时域和频域分析功能。

例如图8.20所示的100MHz的时钟信号，从时域看，信号有明显的过冲以及占空比失真，从测量参数看，上升沿和下降沿也不太对称。

图8.20 有失真的时钟信号

为了从频谱上分析这个信号失真可能造成的频域的影响，可以借助示波器的FFT函数功能对信号进行频谱分析。如图8.21所示，在FFT的函数设置中，可以设置中心频点（Center Frequency）、频谱宽度（Span）、参考电平（Reference Level）、垂直刻度（Scale）、FFT分析的加窗类型（Window）等，也可以打开峰值标记（Peak Annotation）功能对超过某个功率电平的峰值点进行标记。需要注意的是，分辨率带宽（RBW）的设置，由于频域的分辨率带宽是和时域的采集时间呈反比关系，所以在有些场合如果希望减小分辨率带宽以看到频谱的细节，就需要在时域上调整时基刻度以显示更长时间的波形做FFT变换。

图8.21 FFT函数设置

打开函数功能后，可以得到如图8.22的显示结果，其中上部分是信号的原始时域波形，下部分是经过FFT变化后的信号频谱，可以看到信号在2次、3次、4次等谐波处都有较大的能量成分。

图8.22 时钟信号的频谱分析结果

更进一步地，如图8.23所示，还可以用第2个数学函数f2对信号的原始波形进行滤波，然后再用第3个数学函数f3对滤波器后的波形进行FFT变换，以得到经过滤波处理后的信号频谱。

图8.23 对原始波形滤波后再做FFT分析

图8.24是经过上述数学处理后的各个信号的波形，除了原始信号波形来源于真实的被测通道以外。我们用到了3个示波器中的数学函数，并进行了数学函数的迭代（例如第3个数学函数是对低通滤波后的波形再做FFT变换）。通过这种数学函数的组合和迭代，可以实现更复杂的波形计算和处理工作。

图8.24 比较滤波前后时钟信号的频谱