Oscilloscopio con FFT o analizzatore di spettro?

Qualcuno potrebbe spiegarmi per favore quali applicazioni richiedono l'una o l'altra e perché? Per quanto ho letto, si tratta di "dB"; è vero? E perché?

All'inizio riesco a vedere gli oscilloscopi a memoria digitale (DSO) con funzione FFT e gli analizzatori di spettro (SA) come la stessa cosa ... riceveranno un segnale dal dominio del tempo e lo convertiranno nel dominio della frequenza e possiamo controllare tutto le armoniche e le componenti di frequenza di un segnale e analizzarlo in un modo completamente nuovo ....... Ma poiché i DSO di solito sono molto più economici di SA, continuo a chiedermi quali funzionalità la SA offrirà che un DSO non può. Riguarda la precisione, la velocità di calcolo (il mio DSO FFT è veramente lento), la larghezza di banda (i DSO economici di solito vanno solo fino a 100 MHz) o dipendono solo dai modelli e non dall'essere un DSO o una SA? C'è altro che non conosco e che puoi dirmi?

Per rispondere semplicemente: un oscilloscopio è uno strumento essenziale per qualsiasi laboratorio di elettronica, mentre una SA in genere non lo è (a meno che tu non sia un ingegnere RF, e anche allora hai bisogno di una buona portata) e per una buona qualità molto più costosa in confronto ( se Rigol ha appena presentato alcune società di sorveglianza abbastanza potenti a prezzi tipo portata decenti)
La funzione FFT sul tuo DSO media farà per la maggior parte il lavoro, quindi a meno che la vostra gamma di frequenza di interesse è per esempio> 500MHz o giù di lì (se si tratta di farci sapere) , quindi il DSO è lo strumento preferito.

Fondamentalmente uno fa l'ampiezza rispetto al tempo (ambito) e l'altro fa l'ampiezza rispetto alla frequenza (SA)

Esempio di ambito:
supponi di avere un segnale digitale che funziona in modo intermittente, puoi controllare l'oscilloscopio e cercare over / undershoot, squillo, rumore, gltiches, ecc.

(semplice) Esempio SA: supponi di avere un segnale e desideri controllarne le componenti armoniche, puoi guardare lo schermo SA e controllare le armoniche (ad esempio un'onda sinusoidale pura dovrebbe essere solo un singolo picco sullo schermo, a è frequenza, un'onda quadra sarebbe una serie decrescente di armoniche dispari)

Onda quadra su un analizzatore di spettro:

Lo stesso segnale su un ambito sarebbe simile al seguente:

Un oscilloscopio con funzione FFT utilizza un'analisi matematica integrata della forma d'onda memorizzata per calcolare il contenuto di frequenza e l'ampiezza del segnale. Viene visualizzato sullo schermo come un grafico della frequenza rispetto all'ampiezza, proprio come un analizzatore di spettro.

Un analizzatore di spettro di tipo analogico "vero", in realtà misura l'ampiezza ad ogni frequenza (passi) dal segnale e non ha bisogno di fare matematica sull'ampiezza misurata diversa da quella richiesta per mostrare i valori di misurazione con precisione sullo schermo.

È vero che molti oscilloscopi offrono una funzione FFT, ma a meno che non si stia utilizzando un nuovo ambito costoso, il display risultante è piuttosto più una guida che equivalente a un analizzatore di spettro reale.

Detto questo, la nuova generazione di strumenti digitali combinati offre veramente gli stessi risultati di analisi dello spettro e le misurazioni dell'oscilloscopio che gli strumenti a singola attività. Tuttavia non sono economici ma sono utili in quanto il contenuto frequenza / analogico può essere sincronizzato con la forma d'onda dell'oscilloscopio digitale per identificare quei segnali che causano problemi relativi alla RF o EMC.

Gli ambiti in genere sono digitali o DSO e possono essere acquistati da $ 50 a $ 5K a seconda delle specifiche, delle prestazioni e della larghezza di banda. Possono essere interfacciati su USB, IEEE488, PCI e molte altre porte. Questi offrono memorizzazione per forme d'onda ripetitive e 1 colpo e funzioni matematiche.

Gli analizzatori di spettro misurano la densità spettrale e la Digital SA utilizza FFT per calcolare lo spettro, mentre la RF SA utilizza la scansione a doppia o tripla conversione come un sintonizzatore TV ma con preamplificatori, filtri e convertitori di registro molto precisi poiché le misurazioni sono più convenienti per visualizzare un'ampia gamma dinamica come come 100 dB. Sono utilizzati per analizzatori di cuscinetti sismici, audio e meccanici in grandi turbine, radio, microonde, spettro ottico e altro. Possono essere utili per eseguire diagrammi di Bode, grafici di filtri, test di emanazione RF, test radio, progettazione di antenne, radar, progettazione cellulare e verifica di test.

Esistono letteralmente migliaia di diverse applicazioni per analizzatori di spettro oltre agli ingegneri radio in tutti i settori dell'industria in cui gli ingegneri devono analizzare lo spettro in un particolare dispositivo, sia esso meccanico, ottico o elettrico. Conosco un parente di famiglia che ne usa uno per analizzare le turbine Gigawatt GE in Giappone per i cuscinetti armonici, che è un forte indicatore della qualità del prodotto e dei fattori di invecchiamento.

Gli analizzatori di rete sono ancora più precisi di quelli di SA e hanno generatori di tracciamento integrati con doppi ingressi in modo da poter misurare una funzione di trasferimento. Sono disponibili in ampie gamme di frequenza e possono essere utilizzati per misurare il margine di fase in SMPS per test di stabilità o test PLL o perdita di inserzione, perdita di ritorno, grafici SMith ecc. E possono essere precisi come 0,1 dB da 0,1 a 50 GHz o un sottointervallo di interesse come 0 ~ 1MHz Questi possono costare $ 100K ciascuno. HP e Anritsu sono i due principali fornitori in America.

Ma per l'audio semplice, ci sono strumenti software gratuiti per visualizzare i segnali audio e l'analisi dello spettro usando il MIC, Line IN o audio interno.

ad es. Audacity è un programma. Ho ancora la vecchia versione Cool Edit Pro 2.. Forma d'onda per gentile concessione di AC-DC (Hell's Bells)

La differenza è che l'analizzatore di spettro ha un frontend del mixer che gli consente di spostare la gamma di frequenza che sta ascoltando, mentre un oscilloscopio rimane fisso all'estremità inferiore.

Ciò significa che è possibile vedere segnali a frequenze più alte e, allo stesso tempo, i segnali al di fuori dell'area esaminata vengono filtrati, in modo da poter regolare il prescaler ADC per una migliore risoluzione.

D'altra parte, ai mixer non piace affatto la DC, quindi nel normale lavoro EE, non sarai nemmeno in grado di usare un analizzatore di spettro al posto di un oscilloscopio.

Gli analizzatori di spettro del giorno corrente (SA) raramente sono completamente sintonizzati. La maggior parte esegue insieme canali FFT e punti per formare un intervallo di frequenza.

Oltre a una classe di moderne misurazioni SA come l'analisi del segnale vettoriale, non ricama i canali, ma piuttosto misura l'intera base dei canali sulla frequenza di campionamento IF. La larghezza di banda dell'analisi, che di solito è intorno a [Frequenza di campionamento IF / 1,25], è fino a 1 GHz, per la fascia più alta SA - Keysight UXA .

Non esaustivo di portata vs spettro

1. Scope digitalizza dalla banda base alla gamma di frequenza desiderata. SA down-converte i segnali RF e digitalizza su IF
2. Essere in grado di digitalizzare in IF consente a SA di avere una migliore risoluzione verticale. Una risoluzione verticale dell'ambito è principalmente di 8 bit, mentre SA è fino a 14 bit. (I progettisti del digitalizzatore scambiano la frequenza di campionamento con risoluzione verticale)
3. Un ambito è utile per l'analisi del dominio del tempo. Uno spettro è migliore per l'analisi del dominio della frequenza. SA con una migliore risoluzione verticale avrà prestazioni migliori nel rapporto S / N, consentendo di vedere il segnale a un livello di potenza molto basso. Mentre l'oscilloscopio con una frequenza di campionamento più elevata consentirà una migliore risoluzione temporale di alcuni tipi di misurazione come il tempo di salita.
4. Un ambito può essere più di una porta mentre SA è una porta. Quindi un ambito è in grado di eseguire confronti nel dominio del tempo multicanale come fase, tempo di salita dell'impulso ... ecc

Sopra: ambito di misura degli impulsi multicanale

C'erano alcune differenze corrette sopra menzionate, cercherò di sistemare:

1) Larghezza di banda (la larghezza di banda dell'oscilloscopio di solito è più ampia, ma la banda di lavoro non può essere spostata). Ad esempio, le modalità oscilloscopio sono: 0-1kHz, 0-10kHz, 0-50kHz, 0-250kHz, 0-500kHz, 0-2MHz, 0-20MHz, 0-100MHz, con frequenza di campionamento massima a 500 MSamp / sec. Quando si guarda a FFT, può vedere solo queste bande 0-100 MHz. Spectrum Analyzer può avere una larghezza di banda più stretta, ma può scorrere su una scala di frequenza: ad esempio, larghezza di banda 40 MHz, frequenza di campionamento 200 MSamp / sec e frequenze di lavoro: 0-6,3 GHz. Ad esempio, le modalità degli analizzatori di spettro saranno: 0-40 MHz, 10-50 MHz, 20-60 MHz, 30-70 MHz .... 6260..6300 MHz. Quindi si può vedere che SA ha un filtro a banda sintonizzabile invece di LPF anti-aliasing nell'oscilloscopio.

2) Gamma dinamica. L'ADC di un analizzatore di spettro ha una risoluzione molto migliore.

3) L'analizzatore di spettro ha un amplificatore a basso rumore, l'oscilloscopio non ce l'ha. L'amplificatore a basso rumore, è uno speciale amplificatore a radiofrequenza, che funziona in una vasta gamma di frequenze, aggiunge un rumore molto basso al segnale.

4) L'oscilloscopio e l'analizzatore di spettro hanno diversi modi per impostare i trigger. L'oscilloscopio è orientato su una forma di segnale nel dominio del tempo, SA è orientato a catturare determinate forme nel dominio della frequenza.

5) L'oscilloscopio non può demodulare i segnali, di solito un analizzatore di spettro (perché è praticamente un ricevitore SDR).

Riassumendo: un oscilloscopio è un millivoltmetro a banda extra-larga. l'analizzatore di spettro è un ricevitore a banda piuttosto stretta, il cui obiettivo principale è quello di convertire le onde radio nel segnale in banda base (componenti I e Q) con perdita e rumore il più bassi possibile.

Un'altra applicazione per un analizzatore di spettro è quella in cui vorresti dare la caccia a una fonte di interferenza. Anche i palmari di ultima generazione lo rendono molto più semplice. Ad esempio, oltre alle misure dello spettrogramma e dell'analizzatore di spettro standard, questi strumenti possono effettuare misurazioni specifiche dell'interferenza come vettore / rumore (C / N) e vettore / interferenza (C / I). Una traccia matematica (modalità diff) può aiutarti a trovare, monitorare e caratterizzare i segnali interferenti. Un'altra caratteristica è la possibilità di registrare lo spettro in un tempo specificato. Ciò consente di trovare nel tempo guasti intermittenti e variazioni di frequenza. Grande caratteristica. Personalmente, sceglierei entrambi: Scope + SA. Rende la tua panchina più utile, a lungo termine.