Figura 1
Transformata Fourier Rapidă (FFT) a osciloscopului și alte funcții matematice sunt valoroase atunci când se proiectază circuitele digitale și de RF. De exemplu, funcția FFT într-un osciloscop poate evidenția rapid conținutul spectrului de frecvență al semnalelor cuplate pe barele de alimentare, ceea ce poate ajuta la identificarea sursei acestor semnale perturbatoare. Acest lucru este important deoarece astfel de semnale se pot traduce în zgomot în alte părți ale proiectului și micşorează marginea de semnal și afectează proiectarea. O vizualizare spectrală FFT poate fi utilă atunci când privim semnalele RF pentru a vedea dacă se verifică caracteristicile adecvate impulsului sau modulaţiei. FFT cu poartă de declanşare evaluează și mai profund componentele spectrale ale unui semnal cum ar fi frecvența prezentă în anumite puncte ale impulsurilor RF. Funcțiile matematice, cum ar fi “tendința de măsurare” a frecvenței pot verifica rapid dacă o schemă de modulație clasică se desfășoară în mod corespunzător, cum ar fi o modulare liniară a frecvenței a impulsurilor RF într-un tren de impulsuri.
Exemplu simplu de măsurare FFT cu o undă sinusoidală de intrare
Osciloscopul MSO-X 3104T cu lățime de bandă de 1 GHz și o rată de eșantionare de până la 5 GSa/s este utilizat pentru măsurători asupra semnalului sinusoidal de intrare (portocaliu) cu amplitudine 0dBm pe 50Ω și rezul- tatul FFT (alb), așa cum se arată în figura 1.
Figura 2
Analiză FFT de bandă largă
Un număr tot mai mare de semnale de astăzi au modulație prezentă care poate crește lățimea spectrului la sute de MHz sau chiar mai mulţi GHz. Dacă lărgimile spectrale ale semnalelor sunt peste 500 MHz, atunci analizele de spectru sau analizoarele vectoriale de semnal disponibile astăzi nu dispun de o lățime de bandă suficientă pentru a efectua măsurători semnificative. În astfel de cazuri, este necesar un osciloscop sau un digitizer care are o lățime de bandă suficientă pentru analiză.
Frecvența purtătoare a unui semnal de interes este, de asemenea, importantă. Frecvența purtătoare a semnalului supus încercării plus jumătate din lărgimea spectrală a semnalului respectiv trebuie să fie mai mică sau egală cu lățimea de bandă a osciloscopului, pentru ca osciloscopul să fie utilizat singur pentru măsurare. Se va lua în considerare acum o măsurătoare de bandă largă de frecvență. Frecvența semnalului purtător variază de la 300 MHz, la începutul anvelopei pulsului RF, la 900 MHz la sfârșitul anvelopei pulsului şi osciloscopul capturează domeniul de timp al impulsului pe ecran. Trigger Holdoff este folosit pentru a se asigura că un eveniment declanșator nu se produce la jumătatea pulsului, deoarece aceasta ar crea instabilitate în forma de undă capturată. Trigger Holdoff este setat la un timp ceva mai scurt decât lățimea pulsului.
Apoi, butonul “FFT” este apăsat pentru a calcula o imagine spectrală a trenului de impulsuri RF din semnalul digitizat pe ecran. Există comenzi FFT pentru pornirea și oprirea calculului FFT, deoarece datele de pe ecran pornesc doar cu zgomot și se termină cu zgomot, iar întregul impuls RF se află în fereastra ecranului. Media FFT, cu un număr de 8, ajută, de asemenea, la optimizarea rezultatului măsurătorii. Răspunsul FFT care rezultă este prezentat în Figura 2.
Figura 3
Funcţia FFT cu poartă de achiziţie
O modalitate de a vedea rapid câteva valori ale frecvenței purtătoare ale pulsului este folosirea funcției FFT cu poartă de achiziţie în domeniul timp. După pornire în partea superioară a ecranului se vede durata porţii. O măsurare interesantă rezultă din crearea unei porţi foarte mici de timp funcție de fereastră și apoi trecerea acesteia de la începutul impulsului. FFT se calculează pornind de la datele conținute în fereastra de timp închisă, așa cum se arată în figura 3. Dacă se mută poarta la terminarea pulsului se poate vedea spectrul frecvenţei de 900 MHz
Măsurarea frecvenţei si a tendinţei frecvenţei cu funcţii matematice
În unele cazuri, funcția matematică “Measurement Trend” poate oferi o vizualizare utilă a celor 900 MHz într-un mod liniar. Funcția FFT este acum dezactivată și sunt efectuate măsurători în domeniul timp.
Figura 4
În primul rând, modul de achiziție al osciloscopului este schimbat de la modul “captură normală” la “captură maximă”. În al doilea rând, este selectată măsurarea frecvenței din lista măsurătorilor posibile.
Se selectează un prag intermediar pentru detectarea trecerii prin zero a putătoarei cu “Trend”. Marcatorii sunt desemnați ca sursa lor să fie rezultatul funcției matematice. O vizualizare interesantă a măsurătorilor de frecvență preluate din impulsul RF poate fi văzută în figura 4.
Concluzii
FFT utilizat în osciloscop este un instrument valoros pentru o vizualizare a semnalului în domeniul frecvență. Acest lucru se poate face în cele din urmă utilizând lățimea foarte largă de bandă a osciloscopului, inaccesibilă unui analizor de semnal vectorial care are banda mai restrânsă. În exemplele date cu măsurători FFT s-a reuşit punerea în evidenţă a chirp-ului FM liniar (schimbarea frecvenței purtătoare) a unui impus cu semnal RF. S-a folosit, de asemenea funcția matematică “tendința măsurării” care a permis o verificare foarte simplă a chirp-ului de frecvență într-un anumit interval de timp.
COMTEST SRL | www.comtest.ro | office@comtest.ro
