Не так давно компания Tektronix добавила в свои осциллографы смешанных сигналов 5 и 6 серии новую функцию для частотного анализа под названием “Спектральное представление”. На официальном сайте Tektronix выходила статья “Новый подход к частотному анализу с помощью осциллографов” в двух частях (1 и 2), в которой рассказано о разнице между данным подходом и использованием быстрого преобразования Фурье в стандартных осциллографах. Вот что изменилось с того времени:
- Компания Tektronix выпустила новый осциллограф смешанных сигналов MSO серии 4. В нем реализована функция спектрального представления, что впервые реализовано для прибора в ценовой категории до $10000
- Выпущено обновление ПО для осциллографов серий 4, 5 и 6, в котором добавилась возможность строить временную РЧ-зависимость.
Из этой статьи вы узнаете, что из себя представляют такие зависимости и чем они могут быть полезны.
Описание временной РЧ-зависимости
Если вкратце, временная РЧ-зависимость показывает, как изменяются ключевые параметры РЧ-сигнала в течение всего периода захвата осциллографа. Доступны три типа зависимостей:
- Амплитудная – зависимость мгновенной амплитуды спектра от времени
- Частотная – временная зависимость мгновенной частоты спектра относительно центральной частоты
- Фазовая – временная зависимость мгновенной фазы спектра относительно центральной частоты
Все три типа зависимостей можно вывести на экран одновременно, а также включить/отключить каждый по отдельности.
Рассмотрим пример генератора широкополосного сигнала. Ниже изображены три типа зависимостей и рассказано, какую полезную информацию можно почерпнуть из каждой. Спектральное представление расположено в верхней части каждого изображения. На каждом из них показаны четыре временных зависимости в режиме формы сигнала. Сверху вниз:
- Аналоговый вид сигнала генератора (стандартная зависимость напряжения от времени)
- Зависимость амплитуды РЧ-сигнала от времени
- Зависимость частоты РЧ-сигнала от времени
- Зависимость фазы РЧ-сигнала от времени
Рассмотрим более подробно стартовую последовательность генератора. На рисунке выше показан весь процесс запуска. Опять же, сверху вниз:
- Триггер (“T” оранжевого цвета) расположен на зависимости напряжения от времени
- На зависимости амплитуды от времени видно, как в момент срабатывания триггера запускается тактовый импульс малой амплитуды
- Частотная зависимость показывает, что сигнал остается на постоянной частоте
- В самом низу расположена фазовая характеристика, однако для данного примера она не столь важна
Видно, как примерно через 300 мс после запуска триггера амплитуда сигнала значительно увеличивается, и начинает проявляться частотная модуляция. Присмотримся поближе.
Мы увеличили на экране интересующий нас участок зависимости (примерно 300-320 мс после запуска триггера). Рассматриваемая область выделена серым прямоугольником в правой части представления формы сигнала. Четко прослеживаются колебания амплитуды и изменения частоты в широком диапазоне. Как в спектральном представлении сигнала в верхней части дисплея, так и на частотно-временной зависимости легко заметить более высокую степень частотной модуляции.
Увеличим изображение еще сильнее на том участке зависимости, где тактовый импульс стабилизируется, примерно через 324 мс после запуска триггера. Теперь мы можем уверенно определить дельтовидную частотную модуляцию и с помощью функции автоматических измерений вычислить частоту модуляции – 39,07 кГц.
Данный пример показывает, как новые возможности временных РЧ-представлений помогают достигать более глубокого понимания взаимосвязи сигналов. Эти представления подобны зависимостям, которые способен строить осциллограф модели MDO4000C – первый прибор с функцией синхронизированного анализа нескольких представлений сигнала. С момента выхода на рынок этого осциллографа инженеры используют временные представления для нахождения причинно-следственных зависимостей между высокочастотной активностью, полосой и сигналами в системах. Иными словами, задача поиска и устранения неисправностей стала существенно проще.
Чтобы прочитать более подробное описание работы со спектральным представлением сигналов, скачайте статью Spectrum View: A New Approach to Frequency Domain Analysis on Oscilloscopes (англ. яз.).
Более подробно о различиях между спектральным представлением и использованием БПФ в традиционных осциллографах, прочитайте первую и вторую части данной статьи (англ. яз.).
