使用鼎阳示波器FFT功能精确测量调幅信号调制深度

本文介绍了一种基于鼎阳X-E系列示波器（固件版本≥6.1.31）FFT功能的新型调幅信号调制深度测量方法。通过利用示波器新增的峰值/标记功能，实现了对载波和边带分量的自动识别与测量。实验验证表明，该方法测量误差小于0.7%，为调幅信号分析提供了高效可靠的解决方案。

一、技术背景

调制深度是幅度调制系统中表征信号调制程度的核心参数。传统时域测量方法易受噪声干扰，而频域分析法通过测量载波与边带分量的幅度关系来计算调制深度，具有抗干扰能力强、测量精度高的优势。鼎阳X-E系列示波器最新固件增强的FFT功能，特别是智能峰值检测特性，使这种测量方法变得更加便捷高效。

二、测量原理

在幅度调制过程中，高频载波信号的幅度会随着低频调制信号的变化而变化。这种变化在频域上表现为：

载波分量：位于中心频率的未调制信号

边带分量：分布在载波频率两侧的调制产物

通过FFT变换可将时域信号转换为频域表示，在频谱图中可以清晰观察到这三个分量。调制深度与这些分量的幅度存在固定关系：边带幅度是载波幅度的一半乘以调制深度值。鼎阳示波器的新功能可自动识别这些频谱峰值，并直接显示其幅度值。

三、实验配置

3.1 测试设备

示波器：鼎阳SDS1204X-E（需升级至6.1.31或更高版本）

信号源：鼎阳SDG2122X

阻抗匹配器：50欧姆BNC转接头

3.2 信号源设置

3.3 示波器关键配置

时基设置：2ms/div（对应1.4M采样点存储深度）

FFT参数：

中心频率：1 MHz（对准载波）

频率范围：±25kHz（足够容纳边带）

窗口函数：平顶窗（确保幅度测量准确）

平均处理：100次平均（降低随机噪声）

显示设置：

垂直单位：dBVrms（对数显示便于观察小信号）

峰值检测：开启（自动标记前5个显著峰值）

排序方式：按频率排列（便于识别载波和边带）

四、测量过程

4.1 系统连接

将信号源输出通过50欧姆阻抗匹配器连接至示波器通道1，确保信号传输路径的阻抗匹配。

4.2 示波器操作流程

基础设置：

进入采集菜单，设置存储深度为1.4Mpts

连接信号后调整垂直刻度使波形显示清晰

FFT配置：

打开数学运算功能，选择FFT变换

设置FFT点数为128k（平衡分辨率与处理速度）

选择平顶窗函数保证幅度测量精度

启用平均模式并设置100次平均

频谱显示优化：

设置垂直单位为dBVrms

调整水平刻度使载波位于屏幕中心

设置中心频率1MHz，频率范围±25kHz

峰值检测设置：

在工具菜单中启用峰值检测功能

设置显示前5个最大峰值

开启频率标签显示

4.3 数据采集与分析

启动信号源输出，观察时域波形确认调制正常

触发FFT平均计算，等待100次平均完成

从峰值表格读取测量结果：

载波峰值：1.000MHz，幅度-14.9dBV

上边带：1.010MHz，幅度-22.8dBV

下边带：0.990MHz，幅度-22.8dBV 

五、结果验证

5.1 数据处理

示波器自动计算的幅度差为7.9dB（载波比边带高7.9dB）。根据调制深度与幅度差的对应关系，计算得到调制深度为80.53%。

5.2 误差分析

实验表明，该方法测量结果与信号源设置值高度吻合，误差控制在1%以内，完全满足工程测量要求。

六、技术优势

操作简便：智能峰值检测自动完成关键参数测量

精度可靠：平顶窗函数确保幅度测量误差小于0.1dB

抗干扰强：100次平均有效抑制随机噪声

显示直观：对数坐标清晰显示小幅度边带

参数优化：128k点FFT平衡分辨率与处理速度

七、应用建议

低调制深度测量：当调制深度小于20%时，建议增加平均次数至256次以提高信噪比

高频信号测量：对于载波频率超过100MHz的应用，需注意示波器的本底噪声水平

边带不对称处理：若上下边带幅度差异超过0.5dB，应检查信号源的调制平衡度

动态测量：实时监测调制深度变化时，可适当减少平均次数以提高刷新率

结论

鼎阳X-E系列示波器搭载的增强型FFT功能，特别是峰值/标记特性，为调幅信号分析提供了高效精确的解决方案。通过优化参数配置和智能峰值检测，实现了调制深度的自动化测量，测量误差控制在1%以内。这种方法不仅简化了操作流程，还显著提升了测试效率和数据可靠性，特别适用于通信设备研发、广播电视系统维护等领域的调制参数测试。

附录：操作技巧

首次使用时建议执行自校准确保测量精度

可保存常用配置为"用户设置"便于快速调用

结合光标测量功能可进行更详细的频谱分析

定期检查示波器固件更新以获取最新功能改进