Близнюки-брати

Магазин Gtest(R) пропонує широку номенклатуру Осцилографів та Аналізаторів Спектру на сторінці сайту в самому кінці цього Розділу, а також рекомендовані прилади та статті для самоосвіти

OWON XSA1036TG аналізатор спектру, від 9 кГц до 3.6 ГГц

Будь то наземна зйомка у пошуках корисних копалин на Землі або космічні дослідження у пошуках інопланетних форм життя, аналіз будь-якого сигналу зводиться до перегляду його часової та частотної інформації. У той час, як осцилограф відображає сигнал щодо часу, аналізатор спектру відображає його щодо частоти. Обидва ці інструменти є дуже важливими в будь-якому додатку аналізу сигналів. У цій статті на прикладах пояснюється різниця між осцилографом та аналізатором спектра.

Рис.1: Синусоїда 5 МГц на осцилографі.

Осцилографи часто використовуються для отримання детальної інформації про час сигналу або тимчасові співвідношення між кількома сигналами. Ми можемо використовувати осцилограф для визначення відносної затримки часу між двома сигналами. З іншого боку, спостереження за частотними властивостями сигналу потрібен аналізатор спектра. Наприклад, ми можемо використовувати спектральний аналізатор для розгляду гармонік сигналу. У цій статті ми розглянемо як тимчасову, так і частотну області за допомогою осцилографа, оснащеного супутнім аналізатором спектра та вбудованим генератором довільних форм сигналів.

Тимчасова область проти частотної області

Рис.2: Синусоїда 5 МГц на аналізаторі спектра.

Спочатку ми налаштовуємо генератор виведення синусоїдального сигналу 5 МГц 1 VPP або .707 VRMS.

CH1 показує цей сигнал, як показано на малюнку 1. Крім його базової форми та амплітуди, більше нічого не можна дізнатися про сигнал, використовуючи тільки осцилограф. Давайте розглянемо аналізатор спектра. Оскільки ідеальна синусоїда має лише одну частотну складову, ми маємо очікувати побачити імпульс на частоті 5 МГц, що відповідає .707 VRMS вхідного сигналу, з усіма іншими частотними складовими на нулі. Будь-які інші імпульси обумовлені домішками синусоїди. На малюнку 2 показані аналізатори спектра та осцилографічні графіки для цього сигналу.

Справжня природа сигналу

Однак у реальному житті природа сигналів наперед невідома. Припустимо, що натомість сигнал є FM-сигнал від радіостанції з несучою частотою 5 МГц, що модулюється синусоїдою частотою 10 кГц. На перший погляд, осцилограф (рисунок 3) та аналізатор спектру обидва покажуть схожий вихідний сигнал, як і раніше. Однак, використовуючи аналізатор спектру, ми можемо розглянути його ближче, збільшивши пік сигналу на частоті 5 МГц, що дозволить нам виявити справжню природу сигналу, як показано на малюнку 4. основного піку з інтервалами 10 кгц. Це легко розглянути за допомогою аналізатора спектра, але практично неможливо спостерігати за допомогою тимчасового графіка осцилографа.

Рис.3: FM-сигнал на осцилографі.                                                                 Рис. 4: FM сигнал на аналізаторі спектру.

Характеристика фільтрів

Щоб ще раз проілюструвати різницю між приладами, розглянемо фільтр нижніх частот із частотою зрізу 300 кГц. Щоб знайти час встановлення або тимчасову характеристику цього фільтра, ми подаємо на його вхід прямокутну хвилю і дивимося на вихід. На малюнку 5 показано тимчасову поведінку фільтра з часом встановлення близько 16 мкс. Однак це дає нам лише одну точку даних щодо продуктивності фільтра. Щоб повністю охарактеризувати фільтр на різних частотах, ми можемо змінити вхід фільтра на сигнал білого шуму (тобто ввести всі частоти) і подивитися на його частотну характеристику, як показано на малюнку 6. Використовуючи аналізатор спектру, ми можемо переконатися, що фільтр дійсно є гідним фільтром нижніх частот 300 кгц.

Рис.5: Оцінка фільтра за допомогою осцилографа.

Рис.6: Оцінка фільтра за допомогою спектрального аналізатора.

Обидва в одному інструменті

Осцилографи та аналізатори спектру є двома з найважливіших приладів у будь-якій електронній лабораторії. Вони служать багатьом цілям в аналізі сигналів у широкому діапазоні додатків, таких як аудіо, відео, зв'язок, радіолокація та багато інших конструкцій. Зазвичай вартість аналізаторів діапазону була непереборним чинником деяких користувачів. З появою нових доступних осцилографів з вбудованою функцією аналізатора спектру ця вартість знизилася до прийнятного рівня навіть для любителів, студентів та інженерів-початківців своєї діяльності.

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