Близнецы- братья

Магазин Gtest(R) предлагает широкую номенклатуру Осциллографов и Анализаторов Спектра на приводимой страничке сайта в самом конце настоящего Раздела, а также рекомендуемые приборы и статьи для самообразования

OWON XSA1036TG анализатор спектра, от 9 кГц до 3.6 ГГц

Будь то наземная съемка в поисках полезных ископаемых на Земле или космические исследования в поисках инопланетных форм жизни, анализ любого сигнала сводится к просмотру его временной и частотной информации. В то время как осциллограф отображает сигнал относительно времени, анализатор спектра отображает его относительно частоты. Оба эти инструмента очень важны в любом приложении анализа сигналов. В этой статье на примерах объясняется разница между осциллографом и анализатором спектра.

Рис.1: Синусоида 5 МГц на осциллографе.

Осциллографы часто используются для получения подробной информации о времени сигнала или временных соотношениях между несколькими сигналами. Мы можем использовать осциллограф для определения относительной задержки по времени между двумя сигналами. С другой стороны, для наблюдения за частотными свойствами сигнала требуется анализатор спектра. Например, мы можем использовать анализатор спектра для рассмотрения гармоник сигнала. В этой статье мы рассмотрим как временную, так и частотную области с помощью осциллографа, оснащенного сопутствующим анализатором спектра и встроенным генератором произвольных форм сигналов.

Временная область против частотной области

Рис.2: Синусоида 5 МГц на анализаторе спектра.

Сначала мы настраиваем генератор на вывод синусоидального сигнала 5 МГц 1 VPP или .707 VRMS. 

CH1 показывает этот сигнал, как показано на рисунке 1. Помимо его базовой формы и амплитуды, больше ничего нельзя узнать о сигнале, используя только осциллограф. Давайте теперь рассмотрим анализатор спектра. Поскольку идеальная синусоида имеет только одну частотную составляющую, мы должны ожидать увидеть импульс на частоте 5 МГц, соответствующий .707 VRMS входного сигнала, со всеми другими частотными составляющими на нуле. Любые другие импульсы обусловлены примесями синусоиды. На рисунке 2 показаны анализаторы спектра и осциллографические графики для этого сигнала.

Истинная природа сигнала

Однако в реальной жизни природа сигналов заранее неизвестна. Предположим, что вместо этого сигнал представляет собой FM-сигнал от радиостанции с несущей частотой 5 МГц, модулируемый синусоидой частотой 10 кГц. На первый взгляд, осциллограф ( рисунок 3) и анализатор спектра оба покажут похожий выходной сигнал, как и раньше. Однако, используя анализатор спектра, мы можем рассмотреть его поближе, увеличив пик сигнала на частоте 5 МГц, что позволит нам обнаружить истинную природу сигнала, как показано на рисунке 4. Эффект модуляции на сигнал несущей частотой 5 МГц заключается в добавлении пиков по обе стороны от основного пика с интервалами 10 кГц. Это легко рассмотреть с помощью анализатора спектра, но это практически невозможно наблюдать с помощью временного графика осциллографа.

Рис.3: FM-сигнал на осциллографе.                                                                Fig. 4: FM-сигнал на анализаторе спектра.

Характеристика фильтров

Чтобы еще раз проиллюстрировать различия между приборами, рассмотрим фильтр нижних частот с частотой среза 300 кГц. Чтобы найти время установления или временную характеристику этого фильтра, мы подаем на его вход прямоугольную волну и смотрим на его выход. На рисунке 5 показано временное поведение фильтра со временем установления около 16 мкс. Однако это дает нам только одну точку данных относительно производительности фильтра. Чтобы полностью охарактеризовать фильтр на разных частотах, мы можем изменить вход фильтра на сигнал белого шума (т. е. ввести все частоты) и посмотреть на его частотную характеристику, как показано на рисунке 6. Используя анализатор спектра, мы можем убедиться, что фильтр действительно является достойным фильтром нижних частот 300 кГц.

Рис.5: Оценка фильтра с помощью осциллографа.

Рис.6: Оценка фильтра с помощью анализатора спектра.

Оба в одном инструменте

Осциллографы и анализаторы спектра являются двумя из самых важных приборов в любой электронной лаборатории. Они служат многим целям в анализе сигналов в широком диапазоне приложений, таких как аудио, видео, связь, радиолокация и многие другие конструкции. Традиционно цена анализаторов спектра была непреодолимым фактором для некоторых пользователей. С появлением новых доступных осциллографов со встроенной функцией анализатора спектра эта стоимость снизилась до приемлемого уровня даже для любителей, студентов и начинающих свою деятельность инженеров.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник осцилографів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy

Магазин Gtest® - авторизований постачальник Аналізаторів Спектру в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelne-pribory/analizatory-radiochastotnoho-spektra