S Tektronixem na spektrum
Kde jsou doby, kdy FFT nebylo standardní funkcí a za velké peníze uměly ukázat spektrum jen některé
a drahé osciloskopy ? Ano přesně tam, jsou v … historii. Ukázat spektrum signálu umí skoro všechny
osciloskopy, otázkou pak už je jen jak moc dobře a jak rychle. Přiznejme si, že většina uživatelů
osciloskopů nevyužije ani všechny možnosti nastavení, které matematická funkce FFT nabízí, a pokud
dojte na okénkovou funkci pro zpřesnění zobrazovaných údajů, málokdo tuší, které okno je lepší
v amplitudové a které ve frekvenční oblasti. A tak se použije to, které je tam jako první volba
nastavené výrobcem – to bývá nepřesné v amplitudové i kmitočtové oblasti, ale tak nějak
snesitelně…
Autor tohoto článku se ty z Vás, kteří to dočetli až sem, pokusí vyburcovat – z principu v této části
bývají prezentace a vychvalování nových produktů, chci se tedy zeptat, nevadí Vám, že se občas
snažím na toto místo dát nějaké „drobné poučení“ ? Velkých myšlenek naštěstí nejsem schopen.
Dejte vědět prosím panu šéfredaktorovi, že mám pokračovat, a nebo naopak, že mám raději vypnout
napájení. Pokud byste měli téma z oblasti měření elektrických veličin, které byste chtěli zpracovat,
rád se toho s větší časovou odezvou ujmu.
V minulých číslech jsme si trochu rozebrali principy funkcí spektrálních analyzátorů, ať už klasických,
tak se vzorkovači. Ovšem je třeba říci, že ač stroje jsou to drahé, dokáží toho stále víc, je třeba si
dávat pozor na různé fantomové jevy, které vznikají zrcadlením spektra, neideálními vlastnostmi
filtrů, vzorkováním a nakonec i vlastním vyzařováním. Současné digitální stroje jsou stále těžké jako
za starých časů, aby vliv EMI byl minimalizován, ale „Nobody perfekt“. Zvláště při měření spektrálního
pozadí nelze minout spektrální čáry, které vyzařuje sám přístroj – zdroj, procesor(y), sběrnice,
vzorkovače. Pokud není měřicí anténa mimo dosah vln z přístroje nebo signál není přiveden kabelem
přímo, může být měřený signál skryt. Zvlášť oblíběné jsou ve vzduchu kmitočty 1 GHz a podobné,
které bývají procesory v počítačem řízeném měřicím aparátku. Zavřete-li se tedy do EMC komory i
s měřicí aparaturou, naměříte velmi pestré spektrum od kHz (zdroj) po taktovaci hodiny procesoru
(GHz). Protože schopnosti spektrálních analyzátorů už popsány ve stručnosti byly, zaměříme se dnes
na možnost použití osciloskopů pro tyto účely.
Ač se to nezdá, osciloskopy se pro měření silných signálů skutečně použít dají. Pro signály slabé jejich
8 bitové převodníky nestačí, ale pro přímá měření na nebo blízko u měřeného objektu nám základní
informace poskytnou. Základní funkcionalitou je amplitudové spektrum. Osciloskopy se pak liší tím,
z kolika vzorků se spektrum počítá a zda lze nad vzorky ještě před algoritmem FFT použít nějakou
metodu průměrování. Ač se to zdá jen jako triviální, u FFT je možnost výběru vzorků z paměti pro FFT
nedostupná, ne každý osciloskop nabízí volit mezi logaritmickým a lineárním měřítkem na vertikální
ose. Maximální možné zobrazované pásmo je limitováno vzorkovacím teorémem, tedy zobrazované
spektrum nemůže přesáhnout polovinu vzorkovací rychlosti a samozřejmě je zde limitace na aktuální
pásmo měřicího systému. Tímto způsobem lze snadným trikem zjistit vlastnosti vstupních obvodů.
FFT při maximální vzorkovací rychlosti ukáže zhruba přenos obvodů a jednotlivé špičky ukáží vliv
vnitřní architektury. Uvedené měření je aktuální zvláště pro osciloskopy nejvyšších řad, 5 GHz a výše.
Lepší osciloskopy umí ukázat i fázové spektrum, můžete použít kurzory, automatická měření…
Unikátem jsou osciloskopy MDO, kde je jeden vstup speciální RF, pracující až do 6 GHz. Ostatní
kanály v této řadě jsou max. 1 GHz, MDO propojuje časové souvislosti v analogové, digitální a
frekvenční doméně. Kromě rozšíření funkcionality RF vstupu je podstatné to, že dynamika je vyšší
než u klasických analogových vstupů a činí ca 60 dB a šířka pásma 6 GHz je za mnohem nižší cenu, než
by byla cena osciloskopu s pásmem 6 GHz. Pro vývoj rádiových ovládání a podobných věcí, kde
součástí designu je již hotový RF díl není nic lepšího. Poslední možností použití osciloskopu je použít
ho v podstatě pouze jako sampler. Zde nastupují další tři výhody osciloskopů – délka paměti,
schopnost spouštění a počet kanálů je více než jeden. Jako SW je možné pak využít vlastní
algoritmus, Matlab, případně některý se SW specializovaných firem. Tektronix nabízí SignalVu, který
je klonem SW odvozeným od jejich realtime spektrálních analyzátorů. Z principu funkce mají realtime
spektrální analyzátory omezenou šířku pásma v realtime nebo analyzovatelném modu na desítky až
něco přes 100 MHz. S osciloskopem máte k dispozici šířku pásma odpovídající šířce pásma
osciloskopu. Pokud tedy budete vyvíjet komunikaci s frekvenčním skokem třeba 1 GHz, nebo třeba
sledovat přepnutí Wi-Fi zařízení z 2,4 na 5 GHz, osciloskop je Vaše naděje. Značku Tektronix zastupuje
u nás i na Slovensku firma T&M Direct, sro.
Download

S Tektronixem na spektrum