Осцилоскоп з FFT або аналізатор спектра?

Може хтось пояснить мені, будь ласка, які програми вимагають того чи іншого і чому? Наскільки я прочитав, це все про 'dB'; це правда? І чому?

Спочатку я бачу осцилограми цифрового зберігання (DSO) з функцією FFT та аналізатори спектру (SA) як те саме ... вони отримають сигнал із часового домену та перетворять його в частотний домен, і ми можемо перевірити все гармонічні та частотні компоненти сигналу та аналізують його зовсім по-новому ....... Але оскільки DSO зазвичай набагато дешевше SA, мені цікаво, які функції SA може запропонувати, що DSO не може. Це про точність, швидкість обчислення (мій DSO FFT дійсно повільний), пропускну здатність (дешеві DSO зазвичай йдуть лише до 100 МГц), чи це просто залежить від моделей, а не від того, щоб бути DSO чи SA? Чи є ще щось, про що я не знаю, і ви можете мені сказати?

Якщо відповісти просто - осцилограф є важливим інструментом для будь-якої лабораторії з електроніки, тоді як СА зазвичай не є (якщо ви не інженер з радіочастот, і навіть тоді вам потрібен хороший обсяг) і для хорошої якості порівняно набагато дорожче ( хоча Rigol щойно випустив кілька досить потужних СА за пристойними цінами типу дії)
Функція FFT на середньому DSO буде виконувати більшу частину роботи, тому, якщо ваш частотний діапазон, який представляє інтерес, є, наприклад,> 500 МГц або так (якщо це повідомте нам) , тоді DSO є інструментом вибору.

В основному один робить амплітуду по відношенню до часу (область), а інший робить амплітуду по відношенню до частоти (SA)

Приклад сфери застосування:
Скажімо, у вас цифровий сигнал, який працює з перервами, ви можете перевірити сферу дії та шукати над / нижню стрілку, дзвінок, шум, гліс та ін.

(простий) приклад SA: Скажімо, у вас є сигнал, і ви хочете перевірити гармонічні компоненти його, ви можете подивитися на екрані SA і перевірити гармоніки (наприклад, чиста синусова хвиля повинна бути лише одним шипом на екрані, на це частота, квадратна хвиля - це зменшується серія непарних гармонік)

Квадратна хвиля на спектральному аналізаторі:

Той самий сигнал на області буде виглядати приблизно так:

Осцилоскоп з функцією FFT використовує вбудований математичний аналіз збереженої форми хвилі для обчислення вмісту частоти та амплітуди сигналу. Він відображається на екрані як графік частоти проти амплітуди - як аналізатор спектра.

Справжній аналізатор спектру аналогового типу фактично вимірює амплітуду на кожній частоті (кроках) від сигналу і не потрібно робити ніяких математичних даних на вимірюваній амплітуді, окрім тієї, що потрібна для точного відображення значень вимірювань на екрані.

Це правда, що багато осцилоскопів пропонують функцію FFT - але, якщо ви не використовуєте нову дорогу область застосування - відображуваний дисплей є скоріше орієнтиром, ніж еквівалентом реального аналізатора спектру.

Це означає, що нове покоління комбінованих цифрових приладів дійсно пропонує ті самі результати спектрального аналізу та вимірювання осцилоскопа, що і єдині інструменти завдання. Однак вони недешеві, але корисні тим, що вміст частоти / аналога може бути синхронізовано з цифровою осцилоскопною хвилею для виявлення тих сигналів, які викликають проблеми, пов'язані з радіочастотним зв'язком або ЕМС.

Області застосування зазвичай є цифровими або DSO, і їх можна придбати від 50 до 5 000 доларів США, залежно від специфікацій, продуктивності, пропускної здатності. Вони можуть поєднуватися на USB, IEEE488, PCI та багатьох інших портах. Вони пропонують сховище для повторюваних та 1-х пострільних форм хвиль та математичних функцій.

Спектральні аналізатори вимірюють спектральну густину та використання Digital SA FFT для обчислення спектру, тоді як використання RF SA з подвійним або потрійним перетворенням здійснює сканування, як телевізійний тюнер, але з дуже точними попередніми підсилювачами, фільтрами та перетворювачами журналу, оскільки вимірювання зручніше відображати широкий динамічний діапазон, наприклад як 100 дБ. Вони використовуються для сейсмічних, звукових, механічних аналізаторів підшипників у великих турбінах, радіо, мікрохвильовій печі, оптичному спектрі тощо. Вони можуть бути корисними для виконання графіків Bode, графіків на фільтрах, випромінювання радіочастотного випромінювання, радіовипробувань, дизайну антен, радіолокаторів, стільникового дизайну та перевірки тесту.

Окрім радіоінженерів, буквально тисячі різноманітних застосувань мають спеціально тисячі різних застосувань у всіх галузях промисловості, де інженерам необхідно проаналізувати спектр у конкретному пристрої, будь то механічний, оптичний чи електричний. Я знаю одного родича, який використовує один для аналізу турбін Gigawatt GE в Японії на несучі гармоніки, що є сильним показником якості продукції та факторів старіння.

Мережеві аналізатори навіть більш точні, ніж SA, і мають вбудовані генератори відстеження з подвійними входами, щоб можна було виміряти функцію передачі. Вони бувають у широких діапазонах частоти і можуть бути використані для вимірювання запасу фази в SMPS для тестів на стабільність або тестування на PLL або втрати вставки, втрати повернення, діаграми SMith тощо. Вони можуть бути точними як 0,1 дБ від 0,11 до 50 ГГц або під-діапазон, що цікавить, як 0 ~ 1 МГц. Вони можуть коштувати 100 000 доларів кожен. HP і Anritsu - два провідних постачальника в Америці.

Але для звичайного аудіо існують безкоштовні програмні засоби для відображення аудіосигналів та аналізу спектру за допомогою MIC, Line IN або внутрішнього звуку.

наприклад, Audacity - це одна програма. У мене ще є стара версія Cool Edit Pro 2. Версія. Надано хвилі за допомогою змінного струму (дзвони пекла)

Різниця полягає в тому, що аналізатор спектра має передню частину змішувача, що дозволяє йому зміщувати діапазон частот, який він слухає, при цьому осцилограф залишається фіксованим на нижньому кінці.

Це означає, що можна бачити сигнали на більш високих частотах, і в той же час сигнали поза зоною, на яку розглядаються, відфільтровані, тож ви можете налаштувати дошкільний пристрій ADC для кращої роздільної здатності.

З іншого боку, змішувачі взагалі не люблять постійного струму, тому при звичайній роботі ЕЕ ви також не зможете використовувати аналізатор спектру замість осцилографа.

Аналізатори спектру поточного дня (SA) рідко повністю змінюються. Більшість роблять FFT і зшивають канали разом, щоб утворювати проміжок частоти.

Окрім класу сучасних вимірювань SA, таких як Vector Signal Analysis, не зшиваються канали, а, швидше, вимірюється вся база каналів за частотою вибірки ІЧ. Пропускна здатність аналізу, яка зазвичай становить приблизно [коефіцієнт вибірки / 1,25], становить до 1 ГГц, для найвищого кінця SA - Keysight UXA .

Не вичерпний обсяг та спектр

1. Обсяг оцифрування від базової смуги до діапазону частот бажання. SA знижує випромінювання РЧ сигналів і оцифровується на ПЧ
2. Можливість оцифрування в ІФ дозволяють SA мати кращу вертикальну роздільну здатність. Діапазон вертикальної роздільної здатності в основному становить 8 біт, а SA - до 14 біт. (Дизайнери Digitizer торгують частотою вибірки з вертикальною роздільною здатністю)
3. Область корисна для аналізу часової області. Спектр краще для аналізу частотної області. SA з кращою вертикальною роздільною здатністю матиме кращі показники у співвідношенні S / N, дозволяючи бачити сигнал при дуже низькому рівні потужності. Хоча область, що має більш високу частоту вибірки, дозволить краще вирішити час певного виду вимірювання, такого як час підйому.
4. Обсяг може бути більше одного порту, тоді як SA - один порт. Отже, область здатна виконати багатоканальне порівняння часової області, наприклад фаза, час імпульсу ... тощо

Вгорі: Область вимірювання багатоканальних імпульсів

Згадано кілька правильних відмінностей, я спробую систематизувати:

1) Ширина смуги (пропускна здатність осцилографа зазвичай ширша, але робочу смугу неможливо змістити). Наприклад, режими осцилоскопа: 0-1кГц, 0-10кГц, 0-50кГц, 0-250кГц, 0-500кГц, 0-2МГц, 0-20МГц, 0-100МГц сигналів, що мають максимальну швидкість вибірки при 500 МСamp / сек. Якщо дивитися на FFT, він може бачити лише ці діапазони 0-100 МГц. Спектральний аналізатор може мати більш вузьку пропускну здатність, але він може котитися по частотній шкалі: наприклад, смуга пропускання 40 МГц, частота дискретизації 200 МСамп / с і робоча частота: 0-6,3 ГГц. Тобто режими аналізаторів спектра будуть: 0-40МГц, 10-50МГц, 20-60МГц, 30-70МГц .... 6260..6300МГц. Тож можна побачити, що SA має регульований смуговий фільтр замість згладжування LPF в осцилоскопі.

2) Динамічний діапазон. АЦП спектрального аналізатора має набагато кращу роздільну здатність.

3) У спектральному аналізаторі є малошумовий підсилювач, осцилоскоп його не має. Підсилювач низького рівня шуму - це спеціальний радіочастотний підсилювач, який працює у великому діапазоні частот, додає сигнал дуже низького шуму.

4) Осцилоскоп і аналізатор спектру мають різні способи встановлення тригерів. Осцилоскоп орієнтований на форму сигналу у часовій області, SA орієнтований на захоплення певних фігур у частотній області.

5) Осцилоскоп не може демодулювати сигнали, як правило, може аналізатор спектра (тому що це практично приймач SDR).

Підсумовуючи: осцилоскоп - надзвичайно широкий смуговий мілівольтметр. Аналізатор спектра - це досить вузькосмуговий приймач, головна мета якого - перетворити радіохвилі в сигнал базової смуги (I та Q компоненти) з максимально низькими втратами та шумом.

Ще одна програма для аналізатора спектру - це те, де ви хочете знайти джерело перешкод. Портативні пристрої останнього покоління також роблять це набагато простіше. Наприклад, крім спектрограми та стандартних вимірювань спектрального аналізатора, ці прилади можуть проводити специфічні для інтерференції вимірювання, такі як носій / шум (C / N) та носій / перешкода (C / I). Математика слідів (різний режим) може допомогти вам знайти, контролювати та характеризувати перешкоджаючі сигнали. Ще одна особливість - це можливість запису спектру протягом визначеного часу. Це дозволяє з часом знаходити переривчасті несправності та зміни частоти. Відмінна особливість. Особисто я б хотів за обома: Scope + SA. Це просто робить вашу лавку більш корисною, довгостроковою.