右边从上往下数第二个波形是使用了Sin(x)/x插值器的相同输入信号的放大图。从波形可以看出,交替周期有不同的峰峰幅度。这种插值器很麻烦,因为每个周期的样本数很少。示波器提供用户可配置的插值函数作为其数学函数的一部分。图中的对话框显示了对曲线C1操作的这个插值函数的设置,曲线C1是用线性插值采集的。插值函数的输出显示在右边从上往下数第三格。再下面是这条曲线的放大图。注意“更强大的”插值器函数消除了上述问题。通过提高采样率并在采集的波形上得到足够的样本数来填充整个波形也可以改善显示效果。正如我们在前面见过的那样, 对于每格的给定时间,可以通过增加采集内存的容量来提高采样率。再次重申一下,这种“调制”效应不是错误。所有示波器的测量函数都会反映正确的幅度, 因为就像存留显示信息一样它们基于的是统计方法。不过这仍然很容易造成人们困惑。
吉布斯耳朵:如何学会不去相信插值器
Sin(x)/x插值法非常适合正弦波。遗憾的是,我们遇到的许多信号事实上是数字信号,看起来像是矩形脉冲。如果信号具有“快速变化的”边沿,边沿上几乎没有样本,那么Sin(x)/x插值器就可能造成问题,如图5所示,该图把示波器的插值器响应比作是具有快速边沿的矩形脉冲。上面的轨迹曲线是线性插值器的响应,下面是同一信号在水平方向的放大图。从上往下数第三个轨迹线是Sin(x)/x插值器的响应,下方是放大了的信号。

图5:将线性插值器和Sin(x)/x插值器的响应比作矩形脉冲上的快速边沿揭示了测量具有快速边沿的信号时存在的问题。
线性插值器将样本和一条直线连接在一起。即使边沿只有一个样本,波形上也没有明显的前冲或过冲迹象。Sin(x)/x插值器无法在边沿安插样本以改善有明显过冲和不太明显前冲的波形。这些现象被称为吉布斯的耳朵,可能促使人们为了保证信号完整性而去寻找不存在过冲的根源。如果你观察到脉冲波形上的前冲或过冲,应该将显示插值器改为线性插值器,看这些现象是否会消失。
总之,最好是对脉冲类型的波形使用线性插值器,它能防止出现这种情况,而将Sin(x)/x插值器留给正弦信号。如果波形边沿有较多的样本,你就可以最大程度地减轻这类问题。保持高的采样率有助于防止出现吉布斯耳朵。
小结
只要我们能够处理这些潜在的错误,我们就不会被这些问题所连累。在操作仪器的时候我们应该要有以下的习惯
1.尽量使采样率达到实际可行的最高值
2.在分析不懂的信号时,我们先用最小的时间/格来控制,保证最高的采样率,然后再增加时间/格的值,同时要观察信号何时开始出现混叠的现象