數(shù)字信號(hào)的時(shí)域和頻域

數(shù)字信號(hào)的頻率分量可以通過(guò)從時(shí)域到頻域的轉(zhuǎn)換中得到。首先我們要知道時(shí)域是真實(shí)世界，頻域是更好的用于做信號(hào)分析的一種數(shù)學(xué)手段，時(shí)域的數(shù)字信號(hào)可以通過(guò)傅里葉變換轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)個(gè)頻率點(diǎn)的正弦波的。這些正弦波就是對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)的頻率分量。假如定義理想方波的邊沿時(shí)間為0,占空比50%的周期信號(hào)，其在傅里葉變換后各頻率分量振幅。

可見(jiàn)對(duì)于理想方波，其振幅頻譜對(duì)應(yīng)的正弦波頻率是基頻的奇數(shù)倍頻(在50%的占空比下)。奇次諧波的幅度是按1"下降的(/是頻率)，也就是-20dB/dec(-20分貝每十倍頻)。 傳輸線對(duì)數(shù)字信號(hào)的影響；中國(guó)香港信息化數(shù)字信號(hào)測(cè)試

為了提高串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，現(xiàn)在很多更高速率的數(shù)字接口采用對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼后再做并/串轉(zhuǎn)換的方式。編碼的方式有很多，如8b/9b編碼、8b/10b編碼、64b/66b編碼、128b/130b編碼等，下面以當(dāng)下流行的ANSI8b/10b編碼為例進(jìn)行介紹。

在ANSI8b/10b編碼方式中，8bit的數(shù)據(jù)先通過(guò)相應(yīng)的編碼規(guī)則轉(zhuǎn)換成10bit的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換；接收端收到信號(hào)后先把串行數(shù)據(jù)進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換得到10bit的數(shù)據(jù)，再通過(guò)10bit到8bit的解碼得到原始傳輸?shù)?bit數(shù)據(jù)。因此，如果發(fā)送端并行側(cè)的數(shù)據(jù)速率是8bit×100Mbps,通過(guò)8b/10b編碼和并/串轉(zhuǎn)換后的串行側(cè)的數(shù)據(jù)速率就是1bit×1Gbps。8b/10b編碼方法早由IBM發(fā)明，后來(lái)成為ANSI標(biāo)準(zhǔn)的一部分(ANSIX3.230-1994,clause11),并在通信和計(jì)算機(jī)總線上廣泛應(yīng)用。表1.1是ANSI8b/10b編碼表的一部分，以數(shù)據(jù)0x00為例， 自動(dòng)化數(shù)字信號(hào)測(cè)試價(jià)目表波形參數(shù)測(cè)試室數(shù)字信號(hào)測(cè)試常用的測(cè)量方法，隨著數(shù)字信號(hào)速率的提高，波形參數(shù)的測(cè)量方法越來(lái)越不適用了。

數(shù)字信號(hào)并行總線與串行總線(Parallel and Serial Bus)

雖然隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代的數(shù)字芯片已經(jīng)集成了越來(lái)越多的功能，但是對(duì)于稍微復(fù)雜  一點(diǎn)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，很多時(shí)候單獨(dú)一個(gè)芯片很難完成所有的工作，這就需要和其他芯片配合起  來(lái)工作。比如現(xiàn)在的CPU的處理能力越來(lái)越強(qiáng)，很多CPU內(nèi)部甚至集成了顯示處理的功  能，但是仍然需要配合外部的內(nèi)存芯片來(lái)存儲(chǔ)臨時(shí)的數(shù)據(jù)，需要配合橋接芯片擴(kuò)展硬盤、 USB等接口；現(xiàn)代的FPGA內(nèi)部也可以集成CPU、DSP、RAM、高速收發(fā)器等，但有些  場(chǎng)合可能還需要配合用的DSP來(lái)進(jìn)一步提高浮點(diǎn)處理效率，配合額外的內(nèi)存芯片來(lái)擴(kuò)展  存儲(chǔ)空間，配合用的物理層芯片來(lái)擴(kuò)展網(wǎng)口、USB等，或者需要多片F(xiàn)PGA互連來(lái)提高處  理能力。所有這一切，都需要用到相應(yīng)的總線來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)字芯片間的互連。如果我們把  各個(gè)功能芯片想象成人體的各個(gè)功能，總線就是血脈和經(jīng)絡(luò)，通過(guò)這些路徑，各個(gè)功能  模塊間才能進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)交換和協(xié)同工作。

要想得到零邊沿時(shí)間的理想方波，理論上是需要無(wú)窮大頻率的頻率分量。如果比較高只考慮到某個(gè)頻率點(diǎn)處的頻率分量，則來(lái)出的時(shí)域波形邊沿時(shí)間會(huì)蛻化，會(huì)使得邊沿時(shí)間增大。例如，一個(gè)頻率為500MHz的理想方波，其5次諧波分量是2500M,如果把5次諧波以內(nèi)所有分量成時(shí)域信號(hào)，貝U其邊沿時(shí)間大概是0.35/2500M=0.14ns,即140ps。

我們可以把數(shù)字信號(hào)假設(shè)為一個(gè)時(shí)間軸上無(wú)窮的梯形波的周期信號(hào)，它的傅里葉變換

對(duì)應(yīng)于每個(gè)頻率點(diǎn)的正弦波的幅度，我們可以勾勒出虛線所示的頻譜包絡(luò)線， 可以看到它有兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率分別對(duì)應(yīng)1/材和1/”（刁是半周期，。是邊沿時(shí)間）

從1/叫轉(zhuǎn)折頻率開(kāi)始，頻譜的諧波分量是按I/?下降的，也就是-40dB/dec （-40分貝每 十倍頻，即每增大十倍頻率，諧波分量減小100倍）?？梢钥吹较鄬?duì)于理想方波，從這個(gè)頻 率開(kāi)始，信號(hào)的諧波分量大大減小。 數(shù)字信號(hào)上升時(shí)間的定義；

對(duì)于真實(shí)的數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)說(shuō)，其頻譜會(huì)更加復(fù)雜一些。比如偽隨機(jī)序列(PRBS)碼流的頻譜的包絡(luò)類似一個(gè)sinc函數(shù)。圖1.4是用同一個(gè)發(fā)送芯片分別產(chǎn)生的800Mbps和2.5Gbps的PRBS信號(hào)的頻譜，可以看到雖然輸出數(shù)據(jù)速率不一樣，但是信號(hào)的主要頻譜能量集中在4GHz以內(nèi)，也并不見(jiàn)得2.5Gbps信號(hào)的高頻能量就比800Mbps的高很多。

頻譜儀是對(duì)信號(hào)能量的頻率分布進(jìn)行分析的準(zhǔn)確的工具，數(shù)字工程師可以借助頻譜分析儀對(duì)被測(cè)數(shù)字信號(hào)的頻譜分布進(jìn)行分析。當(dāng)沒(méi)有頻譜儀可用時(shí)，我們通常根據(jù)數(shù)字信號(hào)的上升時(shí)間估算被測(cè)信號(hào)的頻譜能量：

信號(hào)的比較高頻率成分=0.5/信號(hào)上升時(shí)間(10%～90%)

或者當(dāng)使用20%～80%的上升時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，計(jì)算公式如下：

信號(hào)的比較高頻率成分=0.4/信號(hào)上升時(shí)間(20%～80%) 數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的性能取決于3個(gè)因素：采樣頻率、架構(gòu)、字長(zhǎng)。江西數(shù)字信號(hào)測(cè)試價(jià)格多少

什么是數(shù)字信號(hào)(DigitalSignal)；中國(guó)香港信息化數(shù)字信號(hào)測(cè)試

數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)8b/10b編碼后有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)有足夠多的跳變沿，可以從數(shù)據(jù)中進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)。正常傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中可能會(huì)有比較長(zhǎng)的連續(xù)的0或者連續(xù)的1,而進(jìn)行完8b/10b編碼后，其編碼規(guī)則保證了編碼后的數(shù)據(jù)流中不會(huì)出現(xiàn)超過(guò)5個(gè)連續(xù)的0或1,信號(hào)中會(huì)出現(xiàn)足夠多的跳變沿，因此可以采用嵌入式的時(shí)鐘方式，即接收端可以從數(shù)據(jù)流中通過(guò)PLL電路直接恢復(fù)時(shí)鐘，不需要專門的時(shí)鐘傳輸通道。

(2)直流平衡，可以采用AC耦合方式。經(jīng)過(guò)編碼后數(shù)據(jù)中不會(huì)出現(xiàn)連續(xù)的0或者1, 但還是有可能在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)0或者1的數(shù)量偏多一些。從上面的編碼表中我們可以看 到，同一個(gè)Byte對(duì)應(yīng)有正、負(fù)兩組10bit的編碼， 一個(gè)編碼中1的數(shù)量多一些，另一個(gè)編碼中 0 的數(shù)量多一些。數(shù)據(jù)在對(duì)當(dāng)前的Byte進(jìn)行8b/10b編碼傳輸時(shí)，會(huì)根據(jù)前面歷史傳輸?shù)?數(shù)據(jù)中正負(fù)bit的數(shù)量來(lái)選擇使用哪一組編碼，從而可以保證總線上正負(fù)bit的數(shù)量在任何 時(shí)刻基本都是平衡的，也就是直流點(diǎn)不會(huì)發(fā)生大的變化。直流點(diǎn)平衡以后，在信號(hào)傳輸?shù)穆?徑上我們就可以采用AC耦合方式(常用的方法是在發(fā)送端或接收端串接隔直電容),這  樣信號(hào)對(duì)于收發(fā)端的地電平變化和共模噪聲的抵抗能力進(jìn)一步增強(qiáng)，可以傳輸更遠(yuǎn)的距離。 中國(guó)香港信息化數(shù)字信號(hào)測(cè)試

深圳市力恩科技有限公司總部位于深圳市南山區(qū)南頭街道南聯(lián)社區(qū)中山園路9號(hào)君翔達(dá)大廈辦公樓A201，是一家一般經(jīng)營(yíng)項(xiàng)目是：儀器儀表的研發(fā)、租賃、銷售、上門維修；物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的研發(fā)及銷售；無(wú)源射頻產(chǎn)品的研發(fā)及銷售；電子產(chǎn)品及電子元器件的銷售；儀器儀表、物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)源射頻產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)咨詢；軟件的研發(fā)以及銷售，軟件技術(shù)咨詢服務(wù)等。的公司。力恩科技深耕行業(yè)多年，始終以客戶的需求為向?qū)?，為客戶提供高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)室配套，誤碼儀/協(xié)議分析儀，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，示波器。力恩科技始終以本分踏實(shí)的精神和必勝的信念，影響并帶動(dòng)團(tuán)隊(duì)取得成功。力恩科技始終關(guān)注自身，在風(fēng)云變化的時(shí)代，對(duì)自身的建設(shè)毫不懈怠，高度的專注與執(zhí)著使力恩科技在行業(yè)的從容而自信。