FFT 또는 스펙트럼 분석기가있는 오실로스코프?

누군가 나에게 어떤 응용 프로그램이 하나를 요구하는지 설명 할 수 있습니까? 내가 읽은 한 'dB'에 관한 것입니다. 그게 사실입니까? 그리고 왜?

처음에는 FFT 기능이있는 DSO (Digital Storage Oscilloscope)와 SA (Spectrum Analyzers)가 동일한 것으로 보입니다 ... 시간 도메인에서 신호를 받아 주파수 도메인으로 변환하면 모두 확인할 수 있습니다. 신호의 고조파와 주파수 성분을 완전히 새로운 방식으로 분석합니다. ... 그러나 DSO는 일반적으로 SA보다 훨씬 저렴하기 때문에 SA가 DSO가 제공 할 수없는 기능은 무엇인지 궁금합니다. 정밀도, 계산 속도 (DSO FFT가 실제로 느림), 대역폭 (저렴한 DSO는 일반적으로 최대 100MHz까지만 해당)입니까, 아니면 DSO 또는 SA가 아닌 모델에만 의존합니까? 내가 모르는 것이 더 있고 당신이 말해 줄 수 있습니까?

간단히 말해 오실로스코프는 모든 전자 실험실에 필수적인 도구이지만 SA는 일반적으로 (RF 엔지니어가 아니고 좋은 범위가 필요하지 않은 한) SA와 비교할 때 훨씬 비쌉니다. 비록 Rigol이 적절한 범위의 가격으로 꽤 강력한 SA를 내놓았지만)
평균 DSO의 FFT 기능은 대부분의 작업에 적용되므로 관심있는 주파수 범위가> 500MHz 정도가 아니라면 (우리에게 알려주는 경우) 그런 다음 DSO가 선택 도구입니다.

기본적으로 하나는 진폭 대 시간 (범위)이고 다른 하나는 진폭 대 주파수 (SA)입니다.

스코프 예 :
간헐적으로 작동하는 디지털 신호가 있다고 가정하면 스코프를 확인하고 오버 / 언더 슈트, 링잉, 노이즈, 글리치 등을 찾을 수 있습니다.

(단순) SA 예 : 신호가 있고 신호의 고조파 성분을 확인하려면 SA 화면을보고 고조파를 확인할 수 있습니다 (예 : 순수한 사인파는 화면에서 하나의 스파이크 여야 함). 주파수, 구형파는 일련의 홀수 고조파 감소합니다)

스펙트럼 분석기의 구형파 :

스코프에서 동일한 신호는 다음과 같습니다.

FFT 기능이있는 오실로스코프는 내장 파형의 수학적 분석 기능을 사용하여 신호의 주파수 내용과 진폭을 계산합니다. 스펙트럼 분석기처럼 주파수 대 진폭 그래프로 화면에 표시됩니다.

'진정한'아날로그 유형 스펙트럼 분석기는 실제로 신호에서 각 주파수 (단계)의 진폭을 측정하며, 화면에 측정 값을 정확하게 표시하는 데 필요한 것 이외의 측정 된 진폭에 대해 수학을 수행 할 필요가 없습니다.

많은 오실로스코프가 FFT 기능을 제공한다는 것은 사실입니다. 그러나 값 비싼 새로운 범위를 사용하지 않는 한 결과 디스플레이는 실제 스펙트럼 분석기와 동등한 것보다 더 많은 가이드입니다.

즉, 차세대 결합 디지털 기기는 단일 작업 기기와 동일한 스펙트럼 분석 결과 및 오실로스코프 측정을 제공합니다. 그러나 저렴하지는 않지만 주파수 / 아날로그 내용을 디지털 오실로스코프 파형과 동기화하여 RF 관련 문제 또는 EMC를 유발하는 신호를 식별 할 수 있다는 점에서 유용합니다.

스코프는 일반적으로 현재 디지털 또는 DSO이며 사양, 성능, 대역폭에 따라 $ 50에서 $ 5K까지 구입할 수 있습니다. USB, IEEE488, PCI 및 기타 여러 포트에서 인터페이스 할 수 있습니다. 반복 및 1 회의 샷 파형과 연산 기능을위한 스토리지를 제공합니다.

스펙트럼 분석기는 스펙트럼 밀도를 측정하기 위해 Spectral Density 및 Digital SA의 FFT 사용을 측정하는 반면, RF SA는 TV 튜너와 같은 이중 또는 삼중 변환 스위프 스캐닝을 사용하지만 매우 정밀한 프리 앰프, 필터 및 로그 변환기를 사용하여 측정이보다 넓은 동적 범위를 표시하기에 더 편리하므로 100dB로. 대형 터빈, 라디오, 마이크로 웨이브, 광학 스펙트럼 등의 지진, 오디오, 기계적 베어링 분석기에 사용됩니다. 보드 플롯, 필터 플롯, RF 발산 테스트, 무선 테스트, 안테나 설계, 레이더, 셀룰러 설계 및 테스트 검증에 유용합니다.

엔지니어가 기계, 광학 또는 전기 등 특정 장치의 스펙트럼을 분석해야하는 모든 산업 분야의 무선 엔지니어 외에 스펙트럼 분석기는 문자 그대로 수천 가지가 있습니다. 저는 고조파 베어링에 대해 일본의 Gigawatt GE 터빈을 분석하기 위해 하나를 사용하는 가족 친척을 알고 있습니다. 이는 제품 품질과 노화 요인에 대한 강력한 지표입니다.

네트워크 분석기는 SA보다 훨씬 정확하며 전송 기능을 측정 할 수 있도록 이중 입력을 가진 내장 추적 생성기가 있습니다. 광범위한 주파수 범위에서 제공되며 안정성 테스트 또는 PLL 테스트 또는 삽입 손실, 리턴 손실, SMith 차트 등을 위해 SMPS에서 위상 마진을 측정하는 데 사용할 수 있으며 0.1 ~ 50GHz 또는 0.1GHz의 정확도를 제공합니다. 0 ~ 1MHz와 같은 관심 하위 범위 이들은 각각 $ 100K입니다. HP와 Anritsu는 미국에서 두 가지 최고의 공급 업체입니다.

그러나 일반 오디오에는 MIC, Line IN 또는 내부 오디오를 사용하여 오디오 신호 및 스펙트럼 분석을 표시하는 무료 소프트웨어 도구가 있습니다.

예를 들어 Audacity는 하나의 프로그램입니다. 여전히 기존의 Cool Edit Pro 2 버전이 있습니다. AC-DC 파형 제공 (Hell 's Bells)

차이점은 스펙트럼 분석기에 믹서 프런트 엔드가있어 듣고있는 주파수 범위를 이동할 수 있고 오실로스코프는 하단에 고정되어 있다는 것입니다.

즉, 더 높은 주파수의 신호를 볼 수 있으며 동시에보고있는 영역 외부의 신호가 필터링되므로 ADC 프리스케일러를 더 나은 해상도로 조정할 수 있습니다.

반면에 믹서는 DC를 전혀 좋아하지 않으므로 일반적인 EE 작업에서는 오실로스코프 대신 스펙트럼 분석기를 사용할 수 없습니다.

현재의 주간 스펙트럼 분석기 (SA)는 거의 완전한 스위프 튜닝이 아닙니다. 대부분 주파수 스팬을 형성하기 위해 FFT와 스티치 채널을 함께 수행합니다.

벡터 신호 분석과 같은 최신 SA 측정 클래스 외에도 채널을 스티칭하지 않고 IF 샘플링 속도를 기준으로 전체 채널을 측정합니다. 최고급 SA 인 Keysight UXA의 경우 일반적으로 약 [IF 샘플링 속도 /1.25 ] 인 분석 대역폭은 최대 1GHz 입니다 .

스코프 대 스펙트럼의 전체

1. 스코프는베이스 밴드에서 원하는 주파수 범위로 디지털화합니다. SA가 RF 신호를 은폐하고 IF에서 디지털화
2. IF에서 디지털화 할 수 있으면 SA의 수직 해상도가 향상됩니다. 스코프 수직 해상도는 대부분 8 비트이며 SA는 최대 14 비트입니다. (디지타이저 설계자는 수직 해상도로 샘플링 속도를 거래)
3. 범위는 시간 도메인 분석에 유용합니다. 주파수 영역 분석에 스펙트럼이 더 좋습니다. 더 나은 수직 해상도를 가진 SA는 S / N 비율에서 더 나은 성능을 가지므로 매우 낮은 전력 레벨에서 신호를 볼 수 있습니다. 샘플링 속도가 더 높은 스코프는 상승 시간과 같은 특정 종류의 측정에서 더 나은 시간 분해능을 허용합니다.
4. 범위는 둘 이상의 포트 일 수 있지만 SA는 하나의 포트입니다. 따라서 스코프는 위상, 펄스 상승 시간 등과 같은 다중 채널 시간 도메인 비교를 수행 할 수 있습니다.

위 : 다 채널 펄스 측정 범위

위에서 언급 한 몇 가지 올바른 차이점이 있었으므로 체계화하려고합니다.

1) 대역폭 (오실로스코프의 대역폭은 일반적으로 더 넓지 만 작동 대역은 이동할 수 없습니다). 예를 들어 오실로스코프 모드는 0-1kHz, 0-10kHz, 0-50kHz, 0-250kHz, 0-500kHz, 0-2MHz, 0-20MHz, 0-100MHz 신호이며 최대 샘플 속도는 500MSamp / sec입니다. FFT를 보면 이러한 0-100 MHz 대역 만 볼 수 있습니다. 스펙트럼 분석기는 더 좁은 대역폭을 가질 수 있지만, 예를 들어, 대역폭 40 MHz, 샘플링 주파수 200 MSamp / sec 및 작동 주파수 : 0-6.3 GHz와 같이 주파수 스케일에서 롤링 할 수 있습니다. 즉, 스펙트럼 분석기 모드는 0-40MHz, 10-50MHz, 20-60MHz, 30-70MHz .... 6260..6300MHz입니다. 따라서 SA는 오실로스코프에 앤티 앨리어싱 LPF 대신 튜너 블 밴드 필터가 있음을 알 수 있습니다.

2) 다이나믹 레인지. 스펙트럼 분석기의 ADC는 훨씬 더 나은 분해능을 갖습니다.

3) 스펙트럼 분석기에는 저잡음 증폭기가 있으며 오실로스코프에는 없습니다. 저잡음 증폭기는 넓은 주파수 범위에서 작동하며 신호에 매우 낮은 잡음을 추가하는 특수한 무선 주파수 증폭기입니다.

4) 오실로스코프와 스펙트럼 분석기에는 트리거를 설정하는 방법이 다릅니다. 오실로스코프는 시간 영역에서 신호의 모양에 맞춰지고 SA는 주파수 영역에서 특정 모양을 캡처하는 데 중점을 둡니다.

5) 오실로스코프는 신호를 복조 할 수 없으며, 스펙트럼 분석기는 일반적으로 (실제로 SDR 수신기이기 때문에) 할 수 있습니다.

요약 : 오실로스코프는 광역 대역 밀리 볼트 미터입니다. 스펙트럼 분석기는 아주 좁은 대역 수신기로, 손실과 노이즈를 최소화하면서 전파를 기저 대역 신호 (I 및 Q 구성 요소)로 변환하는 주된 목표입니다.

스펙트럼 분석기의 또 다른 응용 분야는 간섭 원을 찾아 내고자하는 곳입니다. 최신 핸드 헬드 덕분에 훨씬 쉽게 사용할 수 있습니다. 예를 들어 스펙트로 그램 및 표준 스펙트럼 분석기 측정 외에도 이러한 계측기는 반송파 / 잡음 (C / N) 및 반송파 / 간섭 (C / I)과 같은 간섭 관련 측정을 수행 할 수 있습니다. 트레이스 수학 (diff mode)은 간섭 신호를 찾고 모니터하고 특성화하는 데 도움이됩니다. 다른 기능은 지정된 시간 동안 스펙트럼을 기록하는 기능입니다. 이를 통해 시간이 지남에 따라 간헐적 결함 및 주파수 변동을 찾을 수 있습니다. 훌륭한 기능. 개인적으로, 나는 Scope + SA 둘 다 갈 것입니다. 그것은 당신의 벤치를 더 유용하고 장기적으로 만듭니다.