使用鼎陽示波器FFT功能精確測量調幅信號調制深度

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功能的新型調幅信號調制深度測量方法。通過利用示波器新增的峰值/標記功能，實現了對載波和邊帶分量的自動識別與測量。實驗驗證表明，該方法測量誤差小于0.7%，為調幅信號分析提供了高效可靠的解決方案。

一、技術背景

調制深度是幅度調制系統中表征信號調制程度的核心參數。傳統時域測量方法易受噪聲干擾，而頻域分析法通過測量載波與邊帶分量的幅度關系來計算調制深度，具有抗干擾能力強、測量精度高的優勢。鼎陽X-E系列示波器最新固件增強的FFT功能，特別是智能峰值檢測特性，使這種測量方法變得更加便捷高效。

二、測量原理

在幅度調制過程中，高頻載波信號的幅度會隨著低頻調制信號的變化而變化。這種變化在頻域上表現為：

載波分量：位于中心頻率的未調制信號

邊帶分量：分布在載波頻率兩側的調制產物

通過FFT變換可將時域信號轉換為頻域表示，在頻譜圖中可以清晰觀察到這三個分量。調制深度與這些分量的幅度存在固定關系：邊帶幅度是載波幅度的一半乘以調制深度值。鼎陽示波器的新功能可自動識別這些頻譜峰值，并直接顯示其幅度值。

三、實驗配置

3.1 測試設備

示波器：鼎陽SDS1204X-E（需升級至6.1.31或更高版本）

信號源：鼎陽SDG2122X

阻抗匹配器：50歐姆BNC轉接頭

3.2 信號源設置

3.3 示波器關鍵配置

時基設置：2ms/div（對應1.4M采樣點存儲深度）

FFT參數：

中心頻率：1 MHz（對準載波）

頻率范圍：±25kHz（足夠容納邊帶）

窗口函數：平頂窗（確保幅度測量準確）

平均處理：100次平均（降低隨機噪聲）

顯示設置：

垂直單位：dBVrms（對數顯示便于觀察小信號）

峰值檢測：開啟（自動標記前5個顯著峰值）

排序方式：按頻率排列（便于識別載波和邊帶）

四、測量過程

4.1 系統連接

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

4.2 示波器操作流程

基礎設置：

進入采集菜單，設置存儲深度為1.4Mpts

連接信號后調整垂直刻度使波形顯示清晰

FFT配置：

打開數學運算功能，選擇FFT變換

設置FFT點數為128k（平衡分辨率與處理速度）

選擇平頂窗函數保證幅度測量精度

啟用平均模式并設置100次平均

頻譜顯示優化：

設置垂直單位為dBVrms

調整水平刻度使載波位于屏幕中心

設置中心頻率1MHz，頻率范圍±25kHz

峰值檢測設置：

在工具菜單中啟用峰值檢測功能

設置顯示前5個最大峰值

開啟頻率標簽顯示

4.3 數據采集與分析

啟動信號源輸出，觀察時域波形確認調制正常

觸發FFT平均計算，等待100次平均完成

從峰值表格讀取測量結果：

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、結果驗證

5.1 數據處理

示波器自動計算的幅度差為7.9dB（載波比邊帶高7.9dB）。根據調制深度與幅度差的對應關系，計算得到調制深度為80.53%。

5.2 誤差分析

實驗表明，該方法測量結果與信號源設置值高度吻合，誤差控制在1%以內，完全滿足工程測量要求。

六、技術優勢

操作簡便：智能峰值檢測自動完成關鍵參數測量

精度可靠：平頂窗函數確保幅度測量誤差小于0.1dB

抗干擾強：100次平均有效抑制隨機噪聲

顯示直觀：對數坐標清晰顯示小幅度邊帶

參數優化：128k點FFT平衡分辨率與處理速度

七、應用建議

低調制深度測量：當調制深度小于20%時，建議增加平均次數至256次以提高信噪比

高頻信號測量：對于載波頻率超過100MHz的應用，需注意示波器的本底噪聲水平

邊帶不對稱處理：若上下邊帶幅度差異超過0.5dB，應檢查信號源的調制平衡度

動態測量：實時監測調制深度變化時，可適當減少平均次數以提高刷新率

結論

鼎陽X-E系列示波器搭載的增強型FFT功能，特別是峰值/標記特性，為調幅信號分析提供了高效精確的解決方案。通過優化參數配置和智能峰值檢測，實現了調制深度的自動化測量，測量誤差控制在1%以內。這種方法不僅簡化了操作流程，還顯著提升了測試效率和數據可靠性，特別適用于通信設備研發、廣播電視系統維護等領域的調制參數測試。

附錄：操作技巧

首次使用時建議執行自校準確保測量精度

可保存常用配置為"用戶設置"便于快速調用

結合光標測量功能可進行更詳細的頻譜分析

定期檢查示波器固件更新以獲取最新功能改進