Analizator widma

Analizator widma w oscyloskopie MDO4104C wydaje się być największą tajemnicą producenta. Czy tajemnicą? Wszystko na to wskazuje gdyż, jak było to już powiedziane, jest to rozwiązanie niekopiowane jak dotąd przez żadną firmę konkurencyjną. Analizator widma to fizyczny przyrząd w przyrządzie i może być traktowany jako niezależne urządzenie. Byłoby to jednak niweczeniem intencji producenta, który specjalnie opracował przyrząd pomiarowy pracujący równocześnie w dwóch dziedzinach. Dodatkowo dziedzina częstotliwości jest skorelowana czasowo z pomiarami wykonywanymi z wejść analogowych lub cyfrowych, i zaznaczając kursorem miejsce na ekranie analizatora, mamy również wskazanie, gdzie ten fragment znajduje się w dziedzinie czasu, co doskonale sprawdza się przy wyszukiwaniu przyczyn anomalii w sygnałach.

Pomiary, prowadzone za pomocą analizatora widma oscyloskopu MDO4104C są zbliżone do spotykanych w urządzeniach autonomicznych. Oprogramowanie analizatora nie zawiera aż tylu funkcji i opcji pomiarowych, jakie można spotkać w analizatorach klasycznych, ale jest wystarczające do wykonania podstawowych pomiarów urządzeń radiowych, a nawet prowadzenia przedcertyfikacyjnych badań EMI. Warunkiem jest oczywiście zastosowanie odpowiednich sond pomiarowych pola bliskiego, anten, czy też choćby najprostszych komór bezechowych. Menu pomiarów RF zawiera 3 pozycje: Channel Power (moc w kanale), Adjacent Channel Power Ratio (stosunek mocy w kanale sąsiednim) i Occupied Bandwidth (pasmo zajmowane).

Zasada obsługi analizatora widma oscyloskopu MDO4104C niczym nie odbiega od analizatorów autonomicznych. Zakresy przemiatania częstotliwości, mierzonych poziomów itp. są ustalane parametrami: Center Frequency, Span, Reference Level, Resolution Bandwidt. Pomiary widma prowadzi się z użyciem markerów ekranowych. Markery pozwalają określać częstotliwość i poziom zmierzonego sygnału w.cz. we wskazywanym przez nie punkcie widma (rys. 8). Możliwe jest płynne przesuwanie ich wzdłuż osi częstotliwości, mogą być też umieszczane w punktach, w których automatycznie wykryto piki w widmie.

Rys. 8. Pomiar widma z użyciem markerów

Widmo wyświetlane na ekranie w pewnym stopniu jest zależne od przyjętej metody śledzenia. I pod tym względem analizator oscyloskopu MDO4104C nie różni się zasadniczo od przyrządów klasycznych, udostępniając śledzenie typu: Normal, Average, Max Hold i Min Hold. Podobnie jest z detekcją: +Peak, -Peak, Average i Sample.

Jedną z funkcji analizatora widma oscyloskopu MDO4104C jest „Spectrogram”. Jest to narzędzie przeznaczone do badania wolnozmiennych fluktuacji widma sygnałów w.cz. Poziom sygnału jest symbolizowany kolorem, oś pozioma odpowiada częstotliwościom, a na osi pionowej jest odkładany czas. Każda powolna zmiana zarówno poziomu sygnału, jak i częstotliwości jest doskonale widoczna na wykresie (rys. 9).

Rys. 9. Spektrogram

Analizator widma może pracować z wyzwalaniem lub w trybie Free Run. Zawsze jednak, gdy oscyloskop jest wykorzystywany do synchronicznych pomiarów w dziedzinie czasu i częstotliwości, analizator jest wyzwalany. Potrzebny do tego sygnał pochodzi z systemowego układu wyzwalania części oscyloskopowej, a zdarzenie wyzwalające może być definiowane w oparciu o sygnały analogowe oraz cyfrowe.

Na podkreślenie zasługuje ultraszeroki zakres przechwytywania widma analizatora MDO4104C większy od 1 GHz. Dzięki temu pomiary widma dla szerokiego zakresu częstotliwości są wykonywane tylko w jednym cyklu akwizycji.

Dodatkowo dostępny opcjonalnie adapter do złącza RF, umożliwia dołączenie sondy aktywnej i pomiar sygnałów bezpośrednio na ścieżkach testowanego układu.

Generator funkcyjny/arbitralny

Integracja generatora z oscyloskopem była naturalnym etapem ewolucji przyrządów cyfrowych. W tym przypadku idea ta została zastosowana przez większość liczących się producentów. W oscyloskopie MDO4104C umieszczono generator jednokanałowy, za to o bardzo dobrych parametrach. Maksymalna częstotliwość sygnałów jest zależna od ich kształtu, co nie powinno dziwić biorąc pod uwagę charakterystyki widmowe. Największą częstotliwość 50 MHz ma oczywiście sygnał sinusoidalny. W generatorze zapisano 13 przebiegów predefiniowanych (rys. 10), ale użytkownik może ponadto definiować własne przebiegi arbitralne. Ważną z praktycznego punktu widzenia zaletą tego przyrządu jest możliwość kopiowania sygnałów z wejść analogowych do pamięci generatora. W ten sposób można definiować sygnały pochodzące z urządzeń rzeczywistych, które będą następnie wykorzystywane w badaniach niewymagających fizycznego dołączania tych urządzeń. Każdy przebieg arbitralny może składać się ze 128 k punktów i jest zapisywany w wewnętrznej pamięci oscyloskopu (generatora) lub w pamięciach USB. Może być też importowany np. z komputera przez interfejs USB lub LAN. Oprogramowanie firmowe zawiera edytor przebiegów, który jest uruchamiany bezpośrednio na oscyloskopie. Do tego celu może być też wykorzystywane specjalne oprogramowanie „Tektronix’ ArbiExpress”.

Rys. 10. Menu wyboru przebiegów generatora arbitralnego

Multimetr cyfrowy

Ten wirtualny przyrząd można uznać za gadżet dodawany do oscyloskopu. Firmware zawiera przecież funkcje związane z pomiarami automatycznymi, więc wskazania multimetru dublują je. Spora grupa użytkowników – może nawet nie tylko tych, którzy pamiętają z dawnych lat multimetry cyfrowe nadbudowywane na oscyloskopach analogowych – z pewnością będzie jednak z niego korzystać. Duże cyfry z wyraźną informacją o parametrze mierzonym zapewniają wysoki komfort prowadzenia pomiarów szczególnie w takich przypadkach, gdy użytkownik musi co chwilę przenosić wzrok z badanego urządzenia na ekran oscyloskopu. Funkcje multimetru są ograniczone do pomiarów AC_RMS, DC, (AC+DC)_RMS oraz częstotliwości.

Rys. 11. Wirtualny multimetr oscyloskopu MDO4104C

Interfejsy złączy wejściowych

To kolejne unikalne rozwiązanie Tektronixa o nazwie „VPI”. Umożliwia komunikację dwustronną sonda-oscyloskop i oscyloskop-sonda. Czyli możliwość zdalnej zmiany nastaw nie tylko na korpusie sondy, ale również z menu oscyloskopu np. na sondzie prądowej (rozmagnesowanie, zmiana zakresu), jak również przez zdalne sterowanie z PC.

Sondy pasywne

W standardzie z wersją 1GHz są dostarczane również sondy pasywne o takim paśmie z pojemnością 3,9 pF. Jest to również unikalny parametr dla sond pasywnych. Oczywiście można również użyć sond aktywnych lub różnicowych, ale są to dodatkowe koszty dla kupującego.

Informacje dodatkowe

Oscyloskop MDO4104C znajduje bardzo szerokie zastosowanie wynikające z jego doskonałych parametrów technicznych i licznych cech funkcjonalnych. Można go znaleźć w pracowniach konstruktorów sprzętu wykorzystującego najbardziej zaawansowane podzespoły elektroniczne, w którym występują sygnały mieszane, zróżnicowane interfejsy komunikacyjne, a nawet sygnały w.cz. Użytkownicy już po krótkim okresie posługiwania się oscyloskopem przekonują się do wygody, jaką zapewnia im zintegrowany analizator widma oraz generator arbitralny. Zawarcie 6 przyrządów w jednym nie tylko zmniejsza powierzchnię, jaką należy zapewnić dla aparatury pomiarowej na stanowisku pracy, ale redukuje też koszt organizacji laboratorium. W artykule opisano – w stopniu jaki był możliwy dla ograniczonej objętości artykułu – wszystkie wewnętrzne przyrządy oscyloskopu MDO4104C. Należy jednak pamiętać, że jest to urządzenie konfigurowane przez użytkownika przy zakupie. Ostateczna funkcjonalność może być zatem dobierana w zależności od potrzeb, co znajduje oczywiście odbicie w kosztach. Wszystkie opcje są jednak aktywowane programowo, a to oznacza, że mogą być zmieniane w dowolnym momencie, nawet po długotrwałej eksploatacji.