Máy hiện sóng với FFT hoặc Máy phân tích quang phổ?

Ai đó có thể giải thích cho tôi xin vui lòng ứng dụng nào yêu cầu cái này hay cái kia và tại sao? Theo như tôi đã đọc thì đó là tất cả về 'dB'; điều đó có đúng không Và tại sao?

Lúc đầu, tôi có thể thấy Máy hiện sóng lưu trữ kỹ thuật số (DSO) với chức năng FFT và Máy phân tích quang phổ (SA) giống nhau ... họ sẽ nhận được tín hiệu từ Miền thời gian và chuyển đổi nó thành Miền tần số và chúng tôi có thể kiểm tra tất cả các thành phần sóng hài và tần số của tín hiệu và phân tích nó theo một cách hoàn toàn mới ....... Nhưng vì DSO thường rẻ hơn nhiều so với SA, tôi cứ tự hỏi SA sẽ cung cấp những chức năng nào mà DSO không thể cung cấp. Có phải về độ chính xác, tốc độ tính toán (DSO FFT của tôi rất chậm), băng thông (DSO giá rẻ thường chỉ lên đến 100 MHz), hay nó chỉ phụ thuộc vào các mô hình chứ không phụ thuộc vào DSO hay SA? Có nhiều hơn những gì tôi không biết và bạn có thể cho tôi biết?

Để trả lời một cách đơn giản - máy hiện sóng là một công cụ thiết yếu cho bất kỳ phòng thí nghiệm điện tử nào, trong khi SA thường không (trừ khi bạn là kỹ sư RF, và thậm chí sau đó bạn cần một phạm vi tốt) và so với chất lượng tốt đắt hơn nhiều so với ( mặc dù Rigol vừa mới đưa ra một số SA khá mạnh với giá loại phạm vi khá)
Hàm FFT trên DSO trung bình của bạn sẽ hoạt động trong hầu hết các công việc, vì vậy trừ khi dải tần quan tâm của bạn là> 500 MHz hoặc hơn (nếu nó cho chúng tôi biết) , sau đó DSO là công cụ được lựa chọn.

Về cơ bản, một người không biên độ so với thời gian (phạm vi), và người kia không biên độ so với tần số (SA)

Ví dụ về phạm vi:
Giả sử bạn có tín hiệu kỹ thuật số đang hoạt động không liên tục, bạn có thể kiểm tra phạm vi và tìm kiếm trên / dưới, tiếng chuông, tiếng ồn, gltiches, v.v.

(đơn giản) Ví dụ SA: Giả sử bạn có tín hiệu và bạn muốn kiểm tra các thành phần sóng hài của nó, bạn có thể nhìn vào màn hình SA và kiểm tra sóng hài (ví dụ: sóng hình sin thuần túy chỉ là một mũi nhọn trên màn hình, tại đó là tần số, sóng vuông sẽ là một chuỗi các sóng hài lẻ giảm dần)

Sóng vuông trên Máy phân tích phổ:

Tín hiệu tương tự trên một phạm vi sẽ trông như thế này:

Máy hiện sóng có chức năng FFT sử dụng phân tích toán học được tích hợp trong dạng sóng được lưu trữ để tính toán nội dung tần số và biên độ của tín hiệu. Nó được hiển thị trên màn hình dưới dạng biểu đồ tần số so với biên độ - giống như máy phân tích phổ.

Máy phân tích phổ loại tương tự 'thật', thực sự đo biên độ ở mỗi tần số (bước) từ tín hiệu và không cần thực hiện bất kỳ phép toán nào trên biên độ đo được ngoài yêu cầu hiển thị chính xác các giá trị đo trên màn hình.

Đúng là nhiều máy hiện sóng cung cấp chức năng FFT - nhưng trừ khi bạn đang sử dụng một phạm vi đắt tiền mới - màn hình hiển thị kết quả giống như một hướng dẫn hơn là tương đương với máy phân tích phổ thực.

Điều đó nói rằng - thế hệ mới hơn của các công cụ kỹ thuật số kết hợp thực sự cung cấp kết quả phân tích phổ và phép đo dao động tương tự mà các công cụ đơn lẻ sẽ làm. Tuy nhiên, chúng không rẻ nhưng hữu ích ở chỗ nội dung tần số / tương tự có thể được đồng bộ hóa với dạng sóng dao động kỹ thuật số để xác định các tín hiệu gây ra sự cố liên quan đến RF hoặc EMC.

Phạm vi thường là kỹ thuật số ngay bây giờ hoặc DSO và có thể được mua từ $ 50 đến $ 5K tùy thuộc vào thông số kỹ thuật, hiệu suất, băng thông. Chúng có thể được giao tiếp trên USB, IEEE488, PCI và nhiều cổng khác. Chúng cung cấp lưu trữ cho các dạng sóng lặp và lặp lại và các hàm toán học.

Máy phân tích quang phổ đo mật độ phổ và kỹ thuật số SA sử dụng FFT để tính toán phổ trong khi RF SA sử dụng quét quét chuyển đổi kép hoặc ba như bộ chỉnh TV nhưng với tiền khuếch đại, bộ lọc và bộ chuyển đổi Nhật ký rất chính xác vì các phép đo thuận tiện hơn để hiển thị dải động rộng như vậy là 100 dB. Chúng được sử dụng cho các máy phân tích địa chấn, âm thanh, ổ trục cơ học trong các tuabin lớn, radio, lò vi sóng, quang phổ và nhiều hơn nữa. Chúng có thể hữu ích để thực hiện các sơ đồ Bode, các sơ đồ lọc, kiểm tra phát xạ RF, kiểm tra vô tuyến, thiết kế ăng ten, Radar, thiết kế tế bào và xác minh kiểm tra.

Có hàng ngàn ứng dụng khác nhau cho Máy phân tích quang phổ bên cạnh Kỹ sư vô tuyến trong tất cả các lĩnh vực Công nghiệp nơi Kỹ sư cần phân tích phổ trong một thiết bị cụ thể, cho dù đó là cơ học, quang học hoặc điện. Tôi biết một người họ hàng sử dụng một người để phân tích tuabin Gigawatt GE ở Nhật Bản để mang sóng hài, đây là một chỉ số mạnh mẽ về chất lượng sản phẩm và các yếu tố lão hóa.

Máy phân tích mạng thậm chí còn chính xác hơn SA và có bộ tạo theo dõi tích hợp với đầu vào kép để có thể đo được chức năng truyền. Chúng có dải tần số rộng và có thể được sử dụng để đo biên độ pha trong SMPS để kiểm tra độ ổn định hoặc kiểm tra PLL hoặc Mất chèn, Mất trở lại, Biểu đồ SMith, v.v. và có thể chính xác như 0,1dB từ .1 đến 50 GHz hoặc a phạm vi quan tâm phụ như 0 ~ 1 MHz Chúng có thể có giá 100 nghìn đô la mỗi cái. HP và Anritsu là hai nhà cung cấp hàng đầu ở Mỹ.

Nhưng đối với âm thanh đơn giản, có các công cụ phần mềm miễn phí để hiển thị tín hiệu Âm thanh và Phân tích phổ bằng cách sử dụng MIC, Line IN hoặc âm thanh bên trong.

ví dụ Audacity là một chương trình. Tôi vẫn có phiên bản Cool Edit Pro 2. cũ. Dạng sóng lịch sự của AC-DC (Chuông địa ngục)

Sự khác biệt là máy phân tích phổ có mặt trước máy trộn cho phép nó dịch chuyển dải tần mà nó đang nghe, trong khi máy hiện sóng vẫn cố định ở đầu dưới.

Điều này có nghĩa là có thể nhìn thấy các tín hiệu ở tần số cao hơn, đồng thời, các tín hiệu bên ngoài khu vực được nhìn sẽ được lọc ra, do đó bạn có thể điều chỉnh bộ tổng hợp ADC để có độ phân giải tốt hơn.

Mặt khác, các bộ trộn không thích DC chút nào, vì vậy trong công việc EE bình thường, bạn sẽ không thể sử dụng máy phân tích phổ thay cho máy hiện sóng.

Máy phân tích phổ ngày nay (SA) hiếm khi được điều chỉnh hoàn toàn. Hầu hết làm FFT và ghép các kênh lại với nhau để tạo thành một dải tần số.

Bên cạnh một lớp đo SA hiện đại như Phân tích tín hiệu Vector, không khâu các kênh, mà thay vào đó, đo toàn bộ kênh dựa trên tốc độ lấy mẫu IF. Băng thông phân tích, thường ở khoảng [Tốc độ lấy mẫu IF / 1,25] lên tới 1 GHz, đối với SA - Keysight UXA cao cấp nhất .

Không đầy đủ phạm vi so với phổ

1. Phạm vi số hóa từ dải tần cơ sở đến dải tần số mong muốn. SA bảo vệ các tín hiệu RF và số hóa tại IF
2. Có thể số hóa tại IF cho phép SA có độ phân giải dọc tốt hơn. Độ phân giải dọc phạm vi chủ yếu là 8 bit, trong khi SA lên tới 14 bit. (Nhà thiết kế số hóa giao dịch tỷ lệ lấy mẫu với độ phân giải dọc)
3. Một phạm vi hữu ích cho phân tích miền thời gian. Một phổ là tốt hơn để phân tích miền tần số. SA có độ phân giải dọc tốt hơn sẽ có hiệu suất tốt hơn trong tỷ lệ S / N, cho phép người ta nhìn thấy tín hiệu ở mức năng lượng rất thấp. Trong khi phạm vi có tốc độ lấy mẫu cao hơn sẽ cho phép giải quyết thời gian tốt hơn đối với một số loại đo lường nhất định như thời gian tăng.
4. Một phạm vi có thể nhiều hơn một cổng trong khi SA là một cổng. Do đó, một phạm vi có thể thực hiện so sánh miền thời gian đa kênh như pha, thời gian tăng xung ... vv

Trên: Phạm vi đo xung đa kênh

Có một vài sự khác biệt chính xác được đề cập ở trên, tôi sẽ cố gắng hệ thống hóa:

1) Băng thông (băng thông của máy hiện sóng thường rộng hơn, nhưng dải làm việc không thể thay đổi). Ví dụ, các chế độ dao động là: 0-1kHz, 0-10kHz, 0-50kHz, 0-250kHz, 0-500kHz, 0-2 MHz, 0-20 MHz, 0-100 MHz, có tốc độ mẫu tối đa ở 500 MSamp / giây. Khi một người nhìn vào FFT, anh ta chỉ có thể thấy các dải 0-100 MHz này. Máy phân tích phổ có thể có băng thông hẹp hơn, nhưng nó có thể cuộn theo thang tần số: ví dụ: băng thông 40 MHz, tần số lấy mẫu 200 MSamp / giây và tần số làm việc: 0-6,3 GHz. Các chế độ phân tích Ie Spectrum sẽ là: 0-40 MHz, 10-50 MHz, 20-60 MHz, 30-70 MHz .... 6260..6300 MHz. Vì vậy, người ta có thể thấy, SA có bộ lọc băng tần có thể điều chỉnh thay vì LPF khử răng cưa trong máy hiện sóng.

2) Phạm vi động. ADC của máy phân tích phổ có độ phân giải tốt hơn nhiều.

3) Máy phân tích phổ có bộ khuếch đại nhiễu thấp, máy hiện sóng không có nó. Bộ khuếch đại nhiễu thấp, là bộ khuếch đại tần số vô tuyến đặc biệt, hoạt động trong dải tần số lớn, thêm tín hiệu nhiễu rất thấp.

4) Máy đo dao động và máy phân tích phổ có nhiều cách khác nhau để thiết lập kích hoạt. Máy hiện sóng được định hướng trên một hình dạng tín hiệu trong miền thời gian, SA được định hướng để nắm bắt các hình dạng nhất định trong miền tần số.

5) Máy hiện sóng không thể giải điều chế tín hiệu, máy phân tích phổ thường có thể (vì nó hầu như là máy thu SDR).

Tóm tắt: một máy hiện sóng là một millivoltmeter băng rộng. máy phân tích phổ là một máy thu băng tần khá hẹp, mục tiêu chính là chuyển đổi sóng vô tuyến thành tín hiệu băng cơ sở (thành phần I và Q) với mức độ mất và nhiễu càng thấp càng tốt.

Một ứng dụng khác cho máy phân tích phổ là nơi bạn muốn tìm kiếm nguồn nhiễu. Thiết bị cầm tay thế hệ mới nhất cũng làm cho điều này dễ dàng hơn nhiều. Ví dụ, ngoài các phép đo phân tích phổ và phân tích phổ tiêu chuẩn, các thiết bị này có thể thực hiện các phép đo đặc hiệu nhiễu như sóng mang / nhiễu (C / N) và sóng mang / nhiễu (C / I). Một toán học dấu vết (chế độ khác) có thể giúp bạn tìm, theo dõi và mô tả các tín hiệu gây nhiễu. Một tính năng khác là khả năng ghi phổ trong một thời gian xác định. Điều này cho phép bạn tìm thấy các lỗi không liên tục và các biến thể tần số, theo thời gian. Tính năng tuyệt vời. Cá nhân, tôi sẽ đi cho cả hai: Phạm vi + SA. Nó chỉ làm cho băng ghế của bạn hữu ích hơn, lâu dài.