O osciloscop interesant pentru frecvente mari

[Gerula]

Osciloscoapele digitale pot face si FFT seemnalului.Adica descompum semnalul intr-o suma se sinusoide.Obtinem astfel un spectru.Pentru frecvente mari am putea face si invers.Baleiem frecventa, obtinem un spectru, si matematic invers, adunand sinusoidele putem reconstitui semnalul.Ca exemplu practic avem un semnal de 10Mhz. Daca forma este perfect sinus atunci voi gasi cu un cautand cu un radioreceptor doar 10MHz. Daca semnalul este putin deformat atunci voi gasi armonici si la 20Mhz, 40Mhz.Si totusi ce cred ca imi scapa in rationametul asta, si anume ca un anlizator de spectru nu da si defazajul intre "frecvente".

[d2134]

In principiu se poate masura si faza armonicelor dar metoda asta e total ne-practica fiindca pentru a reconstitui semnalul e nevoie de armonici pina pe la ordinul 20 si se sjunge la frecvente uriase daca se pleaca de la o frecven?? mare ceea ce presupune o aparatura complicat?.Pentru frecvente mari se folosesc osciloscoape cu esantionare (sampling oscilloscope), analogice sau digitale. E o metoda mai simpla si mai precisa.

[Vizitator]

Osciloscoapele digitale pot face si FFT seemnalului.Adica descompum semnalul intr-o suma se sinusoide.Obtinem astfel un spectru.Pentru frecvente mari am putea face si invers. Baleiem frecventa, obtinem un spectru, si matematic invers, adunand sinusoidele putem reconstitui semnalul.Ca exemplu practic avem un semnal de 10Mhz. Daca forma este perfect sinus atunci voi gasi cu un cautand cu un radioreceptor doar 10MHz. Daca semnalul este putin deformat atunci voi gasi armonici si la 20Mhz, 40Mhz.Si totusi ce cred ca imi scapa in rationametul asta, si anume ca un anlizator de spectru nu da si defazajul intre "frecvente".

Pai in primul rand, chiar exemplul cu armonicele este elocvent: nu este nevoie sa se masoare "defazajul intre frecvente" deoarece relatia dintre fundamentala unui semnal si toate armonicile sale este deja cunoscuta!Apoi iata o intrebare concreta legata chiar de exemplul tau: ce "defazaj" exista intre componenta fundamentala de 10 MHz si armonica a 2-a (20 MHz) de exemplu ? Dar daca semnalul contine si componente nearmonice si/sau necorelate cu fundamentala?! Raspuns: "defazajul" nu este o valoare constanta si daca studiem cu atentie obtinem un rezultat interesant care pe de alta parte era logic si de asteptat... Adica, relativ la observatia "adunand sinusoidele putem reconstitui semnalul" - tu stiai deja ce legatura (corelatie) trebuie sa existe intre acele semnale pentru a putea reconstitui semnalul, iar daca nu sunt corelate informatia rezultata in urma unei eventuale masuratori de faza (si a carei rezultat nu este o marime constanta "defazaj") nu este foarte utila.In plus, analizoarele de spectru (majoritatea lor si intotdeauna cele superheterodina si/sau cu demodulare analogica) sunt destinate masuratorilor scalare in domeniul frecventa, se masoara amplitudinea componentelor spectrale. Daca s-ar masura si "faza" lor ar fi deja analizoare vectoriale. Exista analizoare de semnal vectoriale (VSA) care dau ca rezultat si faza semnalelor, dar in general sunt destinate pentru aplicatii dedicate (semnale modulate digital, I/Q). Exista analizoare vectoriale (in speta de retea), dar majoritatea acestora sunt destinate a masura (2) semnale de aceeasi frecventa, rezultatul fiind afisat in marimi complexe in plan polar sau cartezien (marimile r, fi sau X, Y), etc., eventual afisate grafic, dar acestea sunt practic doar voltmetre vectoriale mai avansate cu aplicatii in analiza de retea si mai putin in analiza de frecventa.

[d2134]

Apoi iata o intrebare concreta legata chiar de exemplul tau: ce "defazaj" exista intre componenta fundamentala de 10 MHz si armonica a 2-a (20 MHz) de exemplu ? Dar daca semnalul contine si componente nearmonice si/sau necorelate cu fundamentala?!

Termenul defazaj e gresit, termenul corect este faza armonicii.La analiza Fourier a unui semnal periodic se obtine o suma de termeni de tipul:Ak sin(k x omega + fik) unde k este ordinul armoniciiMajoritatea analizoarelor de sepectru masoara Ak (amplitudinea armonicii de ordin k) deoarece ea intereseaza in primul rind fiind purtatoare de putere (ea deranjeaza daca ajunge in antena unui emitator interferind cu comunicatiile din alte benzi sau ea se aude in difuzor sub forma de distorsiuni la amplificatoarele audio).Pentru masurarea lui fik (faza armonicii de ordin k) ar trebui selectata fundmentala, multiplicata de k ori, cu pastrarea fazei, si comparata cu armonica de ordin k.Daca semnalul contine si termeni nearmonici atunci nu mai este periodic si e alta gisca in alta traista ( nu se mai poate vizualiza nici cu osciloscop cu esantionare).

[Vizitator]

In mod special am intrebat care este "defazajul", inclusiv pentru semnale oarecare, deoarece dincolo de teorie, raspunsul la aceasta intrebare releva raspunsul legat de masuratoarea ""defazajelor" si mai ales de aspectul practic al "reconstituirii" semnalului.Analizoarele spectrale heterodina de uz general nu fac masuratori directe de genul celei specificate initial, adica aceste analizoare nu indica vreo marime de faza relativa intre componentele spectrale afisate in regim de analiza de spectru. Ideea de multiplicare a fundamentalei si de comparat fazele armonicilor este cam dificil de aplicat in practica analogica. Ceea ce se (poate) face practic este masurare de faza in regim de analizor de comunicatie, adica masuratori asupra modulatiei de faza, dar care de obicei nu se face in regim de analizor spectral ci in regim de receptor (zero span), respectiv de analizor de modulatie, dar care este cu totul altceva decat masurarea fazei relative intre componentele spectrale ale aceluiasi semnal oarecare.Cel mai important aspect este insa al (in)utilitatii practice.Chiar in cazul aratat, al analizei distorsiunilor armonice sau de IMD, nu cred ca in urma analizei ce pune in evidenta distorsiunile cineva sa aiba nevoie sa reconstituie exact acel semnal oarecare distorsionat intr-un mod oarecare; cel mai adesea in practica este nevoie si se depun eforturi pentru a obtine si genera fie semnale foarte curate fie semnale standard cu un anumit tip si/sau nivel impus de distorsiuni.In particular, in cazul analizoarelor FFT, semnalul exista deja esantionat si convertit A/D, deci scopul unei masuratori a "fazelor" in genul celei enuntate la inceput nu-si are rostul, deoarece o eventuala "reconstituire" a semnalului s-ar putea face -daca ar fi nevoie- direct printr-o conversie inversa D/A, deci foarte simplu. La urma urmei, ca si caz particular, unele analizoare audio moderne (de genul UPV de la R&S) permit asta, si astfel chiar inregistrarea si redarea semnalelor analizate. In cazul celor analogice, chiar si daca ar exista informatia legata de faze, "reconstituirea" practica ar fi mult mai dificila decat pare in teorie, sinteza "analogica" exacta a "n" semnale cu frecvente, amplitudini si faze impuse nefiind deloc simpla.In foto 1 este analiza spectrala unui semnal "dreptunghiular" cu frecventa de 5 kHz, care pentru un ochi experimentat evidentiaza imediat legatura cu analiza in domeniul timp (osciloscop) respectiv SR-ul finit reflectat in abaterea amplitudinii armonicilor vizibile de la distributia teoretica, similara actiunii unui FTJ (1 pol la 150 kHz), abatere evidentiata in foto 2.Chiar daca ar fi cunoscute amplitudinile si fazele necesare, ma indoiesc ca sinteza "analogica" in modul enuntat la inceput a unui asemenea semnal ar fi simpla (si nici fezabila dpdv economic), armonicile impare vizibile extinzandu-se pana la ordinul 67 (!) si asta masurat la BW de 300 Hz si fara a considera celelalte componente spectrale... Iar acesta este un "simplu" semnal dreptunghiular simetric de 5 kHz, deci mai "cunoscut" si relativ usor de generat in practica prin metode traditionale...Nu trebuie uitat ca aparatura de masura este destinata a satisface nu neaparat necesitatile "teoretice" ci necesitati/nevoi practice...