浅谈抖动和定时功能分析FM信号方案

　　抖动的定义是"数字信号的各个有效瞬时对其当时的理想位置的短期性偏离",这意味着抖动是不希望有的数字信号的相位调制。相位偏离的频率称为抖动频率，与抖动有密切关系的第二个参数称为漂移，把它定义为"数字信号的各个有效瞬间相对其当时的理想位置的长期偏离".到目前为止，在抖动和漂移之间的界限还没有明确的定义，通常具有频率低于1Hz至10Hz相位变化部分称为漂移。

　　配有抖动和定时分析选项的力科WaveMaster系列示波器为从调频（FM）信号中提取调制波形提供了理想的解决方案。可以从解调的波形中确定载波的频率偏差、调制频率和调制指数。

　　调频无线技术的原理和收音机工作原理比较接近，使用的是FM（调频）方式。不过收音机的调频使用的是模拟信号，相对而言失真比较明显，采用调频无线技术的音响多数使用数字方式。简单的说是将模拟音频信号通过AD转换器转换为数字信号，再将信号对载波进行调制并发射，接收端则使用同样频率接收，通过DA转换器转换为模拟信号，然后放大输出到扬声器。载波是无线发射器的中心频率，FM调制就是指用声音信号对载波波形的频率参数进行控制，使载波信号带有声音信息。

　　调频无线技术比较成熟，实现的成本比较低。其缺点是无线电波容易受到干扰，当周围有频率比较接近的无线电波时会产生明显的失真。为避免这种情况，音响的无线调频载波频率非常高，远远高于无线广播的载波频率，有些产品还可以手工设定数个不同载波频率，以避免同类设备之间的干扰。

　　是使用20 kHz正弦波调制和110 kHz偏差对10 MHz FM信号进行分析获得的结果。上方曲线（C2）是采集的调频波形。我们使用指定电平频率（freq@lv）的JTA2函数追踪功能，获得瞬时频率随时间变化的函数，如曲线F1所示。可以清楚地看到正弦曲线调制。我们一直应用平均，采用WaveMaster的双数学函数，改善信噪比。测量参数读取中间频率（P1）、峰到峰频率范围（P2）、调制频率。参数P5使用参数数学运算，计算调制指数。这个函数用峰到峰频率变化（P2）除以2倍的调制频率（P4），得到两者之比。

　　在这个波形中，下方的曲线F3是平均快速傅立叶变换（FFT）。在本例中，它扩展了大约10 MHz载波，显示了FM波形的边带结构，其中水平标度系数是200 kHz/格，解析带宽（f）是2 kHz.

　　曲线F2是时间间隔误差（TIE）的追踪函数。TIE函数比较越过波形门限的点与参考频率，得到时间误差对时间曲线。这个函数与采集的波形的瞬时相位成比例。

　　解调FM波形的另一种方法是测量信号相位相对于时间的变化，然后定标并对相位求微分，得到频率变化。说明了这种方法。我们使用曲线F1中所示的时间间隔误差（TIE）函数获得瞬时相位。我们使用重新定标数学函数，从时间间隔误差转换成以弧度表示的相位。曲线F2中应用了这个标度系数。

　　 使用指定电平频率的追踪图和FFT分析FM信号。

　　现在可以对重新定标的相位函数求微分，获得瞬时频率随时间变化情况。这在F3中实现。我们还使用双数学函数，在一条曲线内同时完成这两种运算。

　　曲线F3在曲线F4中重新定标，增加了标称频率（10 MHz），时间间隔分析中去掉了这个标称频率，重新定标数据，读数单位变成了频率。乘数常数是1/2π（0.159），相加常数是平均载频。中的参数是中间TIE（P1）、峰到峰相位偏差（P2）、峰到峰频率偏差（P3）、频率（P4）、频率（P5）和调制频率（P6）。

　　第二种技术更适合在频率偏差较小的波形上进行FM分析。时间间隔误差测量得到的信噪比通常要高于指定电平频率追踪函数。

　　力科数学示波器中提供的全功能数学运算过程增强了JTA2功能，通过这一功能，用户可以同时提取频率和相位随时间变化情况。这些功能为在示波器内部进行调制分析奠定了基础。

　　 – 使用时间间隔误差追踪函数，导出调制波形。