4．用XY函数显示李萨如图形或星座图

早期的模拟示波器没有自动的频率或者相位测量功能，因此会用XY显示模式显示李萨如（Lissajous）图形，通过图形的形状来对两路信号的频率或相位关系进行测量。

李萨如图形是一种经典的用模拟示波器做两路时钟信号频率和相位关系测量方法，适用于两路有固定倍频关系的时钟信号。如果将两路信号分别输入示波器的两个通道，在示波器的XY显示模式下，两路信号分别作为X轴、Y轴输入信号，根据两路时钟信号间的倍频比和相位关系，在示波器屏幕上就会呈现不同的李萨如图形（见图8.11）。

图8.11 李萨如图形

对于数字示波器来说，其硬件结构本身不允许输入信号直接控制显示屏的X/Y轴偏置，但是可以把采集到的两路波形借助于相应的数学函数用XY的方式显示出来。图8.12是在数学函数中对通道1和通道3进行XY显示。

图8.12 XY显示的数学函数

图8.13是对两路正弦波的波形进行XY显示的结果。由于两路信号是同频率的，所以显示出的李萨如图形是一个圆形或者椭圆形。如果两路信号之间有细微频差或者相位关系在缓慢变化，则相应可以看到李萨如图形形状的缓慢变化。

图8.13 两路正弦波的李萨如图形

另外，在一些无线通信的应用中，普遍采用了数字I/Q调制方式。所谓I/Q调制，就是把两路基带的数字信号经过插值和成形滤波后，通过I/Q调制器分别调制到正交的两路载波信号上，并混频到射频发射出去。相应地，在接收端，当把信号从射频变频到中频以后，需要把被测信号和两路正交的载波进行混频，并恢复出两路基带信号。为了对恢复出的两路基带信号的质量进行测试，一个比较普遍的方法就是星座图测试：即把两路信号用XY的方式显示出来，根据不同的调制方式会在采样点时刻形成不同形状的星座图，如图8.14所示。

图8.14 I/Q解调和星座图

如果要进行简单的星座图测量，可以把两路基带信号分别送到示波器的两个输入通道，然后用XY模式进行显示。图8.15的上半部分是符号速率为1Gsym/s的两路16QAM调制格式的基带信号（I路信号和Q路信号）的信号波形，可以看出I路信号和Q路信号都有明显的4个电平，图8.15的下半部分是把I路信号和Q路信号用XY函数显示出来的图形，可以看到明显的16个聚合起来的星座点。

图8.15 I/Q信号的星座图

当然，在真实的情况下，由于接收端和发送端的本振信号有一定频差，所以要得到稳定的星座图必须进行很好的频差和相位补偿，否则会得到不稳定或旋转的星座图。另外，现在很多无线的收发信机都采用了直接数字中频的方式，不再有模拟的I/Q信号可供测量。因此，准确的星座图测量和解调不是这么简单的，通常需要用频谱仪或者示波器采集，再借助专门的矢量信号分析软件进行时钟恢复、频差相差补偿、非线性补偿、I/Q解调及星座图恢复等（见图8.16）。

图8.16 真实的I/Q解调过程