FFT veya Spektrum Analizörlü Osiloskop?

Birisi bana hangi uygulamaların birini ya da diğerini istediğini ve nedenini açıklayabilir mi? Okuduğum kadarıyla her şey 'dB' ile ilgili; bu doğru mu? Ve neden?

İlk başta FFT fonksiyonlu Dijital Depolama Osiloskoplarını (DSO) ve Spektrum Analizörlerini (SA) aynı şey olarak görebiliyorum ... Zaman Alanından bir sinyal alacaklar ve Frekans Alanına dönüştürecekler ve hepsini kontrol edebiliriz bir sinyalin harmonikleri ve frekans bileşenleri ve onu tamamen yeni bir şekilde analiz eder ....... Ancak DSO'lar genellikle SA'dan çok daha ucuz olduğundan, SA'nın bir DSO'nun sunamayacağı işlevleri sunmaya devam ediyorum. Hassasiyet, hesaplama hızı (DSO FFT'im gerçekten yavaş), bant genişliği (ucuz DSO'lar genellikle sadece 100MHz'e kadar çıkıyor) mi yoksa sadece modellere bağlı mı, DSO veya SA mı değil? Bilmediğim daha çok şey var ve bana söyleyebilir misin?

Basitçe cevaplamak için - bir osiloskop herhangi bir elektronik laboratuvarı için önemli bir araçtır, ancak bir SA genellikle değildir (bir RF mühendisi değilseniz ve o zaman bile iyi bir kapsama ihtiyacınız yoksa) ve iyi bir kalite için karşılaştırıldığında çok daha pahalıdır ( Rigol, iyi kapsam tipi fiyatlarda oldukça güçlü SA'lar ortaya çıkardı)
Ortalama DSO'nuzdaki FFT işlevi çoğu iş için işe yarayacaktır, bu nedenle, ilgi sıklığınız> 500MHz veya daha fazla değilse (bize bildirin) , DSO tercih edilen araçtır.

Temelde biri zamana karşı genlik yapar (kapsam) ve diğeri frekansa karşı genlik yapar (SA)

Kapsam örneği:
Aralıklı olarak çalışan bir dijital sinyale sahip olduğunuzu, kapsamı kontrol edebileceğiniz ve aşırı / alt, zil, gürültü, gltiches vb.

(basit) SA örneği: Bir sinyaliniz olduğunu ve bunun harmonik bileşenlerini kontrol etmek istediğinizi varsayalım, SA ekranına bakabilir ve harmonikleri kontrol edebilirsiniz (örn. saf sinüs dalgası ekranda sadece tek bir artış olmalıdır frekansı, kare dalga azalan tuhaf harmonik serisidir)

Spektrum Analizöründe kare dalga:

Bir kapsamdaki aynı sinyal şöyle görünür:

FFT fonksiyonlu bir osiloskop, sinyalin frekans içeriğini ve genliğini hesaplamak için saklanan dalga formunun matematiksel analizini kullanır. Ekranda, tıpkı bir spektrum analizörü gibi, frekansa karşı genlik grafiği olarak görüntülenir.

'Gerçek' bir analog tip spektrum analizörü, aslında sinyalden her frekanstaki (adımlar) genliği ölçer ve ölçüm değerlerini ekranda doğru bir şekilde göstermek için gerekli olandan başka ölçülen genlikte herhangi bir matematik yapmasına gerek yoktur.

Birçok osiloskopun bir FFT işlevi sunduğu doğrudur - ancak yeni bir pahalı kapsam kullanmadığınız sürece, elde edilen ekran, gerçek bir spektrum analizörüne eşdeğer olmaktan çok bir kılavuzdur.

Bununla birlikte - yeni nesil kombine dijital enstrümanlar, tek bir görev enstrümanı ile aynı spektrum analiz sonuçlarını ve osiloskop ölçümlerini gerçekten sunuyor. Ancak bunlar ucuz değildir, ancak RF ile ilgili sorunlara veya EMC'ye neden olan sinyalleri tanımlamak için frekans / analog içeriğin dijital osiloskop dalga formu ile senkronize edilebilmesi açısından faydalıdır.

Kapsamlar genellikle şimdi dijital veya DSO'dur ve teknik özelliklere, performansa, bant genişliğine bağlı olarak 50 ila 5 bin dolar arasında satın alınabilir. USB, IEEE488, PCI ve diğer birçok bağlantı noktasında arayüzlenebilirler. Bunlar tekrarlayan ve 1 atış dalga formları ve matematik fonksiyonları için depolama alanı sunar.

Spektrum Analizörleri, spektrumu hesaplamak için Spektral Yoğunluk ve Dijital SA'nın FFT kullanımını ölçerken, RF SA'nın TV tuneri gibi çift veya üçlü dönüşüm taraması kullandığını, ancak ölçümler geniş bir dinamik aralık görüntülemek için daha uygun olduğundan, 100 dB olarak. Büyük türbinlerde sismik, ses, mekanik rulman analizörleri, radyo, mikrodalga, optik spektrum ve daha fazlası için kullanılırlar. Bode grafikleri, filtre grafikleri, RF yayma testi, Radyo testleri, anten tasarımı, Radar, Hücresel tasarım ve test doğrulaması yapmak için yararlı olabilirler.

Mühendislerin, mekanik, optik veya elektrik olsun, belirli bir cihazdaki spektrumu analiz etmeleri gereken Endüstrinin tüm alanlarında Radyo Mühendislerinin yanı sıra Spektrum Analizörleri için binlerce farklı uygulama vardır. Ürün kalitesi ve yaşlanma faktörlerinin güçlü bir göstergesi olan harmonikleri taşımak için Japonya'daki Gigawatt GE türbinlerini analiz etmek için birini kullanan bir aile akrabasını biliyorum.

Ağ Analizörleri SA'lardan bile daha hassastır ve bir transfer Fonksiyonunun ölçülebilmesi için çift girişli dahili izleme jeneratörlerine sahiptir. Geniş frekans aralıklarında gelirler ve kararlılık testleri veya PLL testi veya Ekleme kaybı, Geri dönüş kaybı, SMith Grafikleri vb. İçin SMPS'de faz marjını ölçmek için kullanılabilirler .1 ila 50 GHz veya a 0 ~ 1MHz gibi alt ilgi alanları Bunların her biri 100K $ 'a mal olabilir. HP ve Anritsu Amerika'nın en büyük iki tedarikçisidir.

Ancak düz ses için, MIC, Line IN veya dahili ses kullanarak Ses sinyallerini ve Spektrum Analizini görüntülemek için ücretsiz yazılım araçları vardır.

Örneğin Audacity bir programdır. Hala eski Cool Edit Pro 2. Sürümü var. Dalga Formu AC-DC'nin İzniyle (Cehennem Çanları)

Fark, spektrum analizörünün dinlediği frekans aralığını değiştirmesine izin veren bir mikser ön ucuna sahip olması ve bir osiloskopun alt ucunda sabit kalmasıdır.

Bu, sinyallerin daha yüksek frekanslarda görülebileceği ve aynı zamanda bakılan alanın dışındaki sinyallerin filtrelendiği anlamına gelir, böylece ADC ön ölçekleyiciyi daha iyi bir çözünürlük için ayarlayabilirsiniz.

Öte yandan, mikserler DC'yi hiç sevmez, bu nedenle normal EE çalışmasında, osiloskop yerine bir spektrum analizörü kullanamazsınız.

Mevcut gün spektrumu analizörleri (SA) nadiren tam tarama melodisidir. Çoğu, FFT ve dikiş kanallarını birlikte bir frekans aralığı oluşturmak için yapar.

Vektör Sinyal Analizi gibi bir modern SA ölçümü sınıfının yanı sıra, kanalları birleştirmez, aksine tüm kanalları IF örnekleme oranına göre ölçer. En yüksek uç SA - Keysight UXA için genellikle [IF örnekleme oranı / 1.25] civarında olan analiz bant genişliği 1 GHz'e kadardır .

Kapsam ve spektrum karşılaştırması

1. Kapsam, taban bandından arzu frekans aralığına kadar sayısallaştırılır. SA RF sinyallerini aşağıya çevirir ve IF'de sayısallaştırır
2. IF'de sayısallaştırmak SA'nın daha iyi dikey çözünürlüğe sahip olmasını sağlar. Kapsam dikey çözünürlüğü çoğunlukla 8 bit, SA ise 14 bit'e kadardır. (Sayısallaştırıcı tasarımcıları örnekleme oranını dikey çözünürlükle değiştirir)
3. Kapsam, zaman alanı analizi için kullanışlıdır. Frekans etki alanı analizi için bir spektrum daha iyidir. Daha iyi bir dikey çözünürlüğe sahip SA, S / N oranında daha iyi bir performansa sahip olacak ve bu da sinyalin çok düşük güç seviyesinde görmesine izin verecektir. Daha yüksek örnekleme oranına sahip kapsam, yükselme süresi gibi belirli bir ölçüm türünün daha iyi zaman çözünürlüğüne izin verecektir.
4. SA bir bağlantı noktası iken, kapsam birden fazla bağlantı noktası olabilir. Böylece kapsam, faz, darbe yükselme süresi vb. Gibi çok kanallı zaman alanı karşılaştırması yapabilir.

Yukarıda: Çok kanallı darbeleri ölçen kapsam

Yukarıda belirtilen birkaç doğru farklılık vardı, sistemleştirmeye çalışacağım:

1) Bant genişliği (osiloskopun bant genişliği genellikle daha geniştir, ancak çalışma bandı kaydırılamaz). Örneğin osiloskop modları şunlardır: 0-1kHz, 0-10kHz, 0-50kHz, 0-250kHz, 0-500kHz, 0-2MHz, 0-20MHz, 0-100MHz sinyalleri, 500 MSamp / sn'de maksimum örnekleme hızına sahiptir. Biri FFT'ye baktığında, sadece bu 0-100 MHz bandını görebilir. Spektrum Analizörü daha dar bant genişliğine sahip olabilir, ancak frekans ölçeğinde dönebilir: örneğin, bant genişliği 40 MHz, örnekleme frekansı 200 MSamp / sn ve çalışma frekansları: 0-6.3 GHz. Ie Spectrum analizör modları: 0-40MHz, 10-50MHz, 20-60MHz, 30-70MHz .... 6260..6300MHz. Görülebileceği gibi, SA'nın osiloskopta kenar yumuşatma LPF yerine ayarlanabilir bir bant filtresi vardır.

2) Dinamik aralık. Bir spektrum analizörünün ADC'si çok daha iyi bir çözünürlüğe sahiptir.

3) Spektrum analizör düşük gürültülü bir amplifikatöre sahiptir, osiloskop buna sahip değildir. Düşük gürültü amplifikatörü, geniş bir frekans aralığında çalışan özel bir radyo frekansı amplifikatörüdür, sinyale çok düşük gürültü ekler.

4) Osiloskop ve spektrum analizörü tetikleyicileri ayarlamak için farklı yollara sahiptir. Osiloskop zaman alanındaki bir sinyal şekline, SA ise frekans alanındaki belirli şekilleri yakalamaya yöneliktir.

5) Osiloskop sinyalleri demodüle edemez, bir spektrum analizörü genellikle yapabilir (çünkü neredeyse bir SDR alıcısıdır).

Özetleme: Bir osiloskop, ekstra geniş bant millivoltmetredir. spektrum analizörü, radyo dalgalarını mümkün olduğunca düşük kayıp ve gürültü ile temel bant sinyaline (I ve Q bileşenleri) dönüştürmek için oldukça dar bantlı bir alıcıdır.

Bir spektrum analizörü için başka bir uygulama, bir parazit kaynağını avlamak istediğiniz yerdir. En yeni nesil el bilgisayarları da bunu çok daha kolay hale getiriyor. Örneğin, spektrogram ve standart spektrum analizör ölçümlerine ek olarak, bu aletler taşıyıcı / gürültü (C / N) ve taşıyıcı / girişim (C / I) gibi parazite özgü ölçümler yapabilir. İzleme matematiği (fark modu), karışan sinyalleri bulmanıza, izlemenize ve karakterize etmenize yardımcı olabilir. Başka bir özellik, spektrumu belirli bir süre boyunca kaydetme yeteneğidir. Bu, zaman içinde kesintili arızaları ve frekans değişimlerini bulmanızı sağlar. Harika özellik. Şahsen, ikisine de giderdim: Scope + SA. Sadece tezgahınızı daha kullanışlı, uzun vadede yapar.