Помогите, пжл, новичку разобраться!

Допустим, есть генератор, на нём на выходе написано "50 Ом". Включаем синусоидальный сигнал размахом 0,2 В (Vpp), постоянная составляющая на уровне 0 В, постоянная частота Х Гц. Подключаем кабелем к анализатору, у него на входе тоже написано "50 Ом". Устанавливаем на анализаторе центральную частоту Х Гц. Вертикальные единицы измерения пусть будут вначале дБмкв.

Какую амплитуду покажет анализатор на частоте Х?

Привет.

У меня получилось примерно 97 дБмкв.

П.С. Но мне приходилось работать только с аудио анализаторами, а там с нормированием выхода-нагрузки м.б. несколько по-другому.

Это зависит от полосы BW и скорости развёртки SWEEP , точнее зависит если они между собой не согласованы.
Для надёжности развёртку помедленнее, а полосу пошире.

Да, я понимаю, всё так и сделал. Вопрос пока просто по амплитуде, при прочих настройках, не искажающих отображение.


Да, на калькуляторе оно так и получается, если брать действующее значение напряжения.
Один из основных вопросов - почму надо брать действующее? Я немного почитал об устройстве анализаторов, догадываюсь, что это всё из-за наличия детектора огибающей, который, фактически выпрямляет сигнал. Я правильно понимаю, что отсюда ноги растут? Но тогда почему везде пишут слово "амплитуда"? Я привык этим словом называть разницу между нулём и максимумом...

Теперь проводим всё это в реальности, видим на экране 90 с копейками дБмкв.
Почему, где ещё 6?
Взял другой анализатор, у него есть эталонный выход 50 МГц -20 дБм. Но не написано, сколько Ом. Подключаю к своему анализатору - показывает -19 с копейками дБм, и 85,6 дБмкв. Уже лучше. Может, дело в Омах?

..а какая у вас частота сигнала? Нет ли потерь на кабеле , поверен ли анализатор спектра?

Частоту специально перестраивал на несколько разных от 1 до 50 МГц, почти ничего не меняется. Кабель тоже пробовал разной длины. Анализатор только что из поверки (первый. Второй, на котором есть опорный выход, вернулся неповеренным, но у меня к нему исходно были претензии, правда только по приёму, выход смотрел осциллографом, было всё хорошо).

как Вы устанавливали 0,2V p-p? скопом при Rвх=1 МОм, или на показометре самого генератора ?

Проверял осциллографом при отсоединённом кабеле на генераторе и Rвх=1МОм. Прямо сейчас проверил ещё раз. Показывает даже больше, 220 мВ.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

ну вот Вам и ответ. при иной нагрузке ( конкретно в спектроанализаторе 50 Ом) напряжение провалится в 2 раза примерно ( не факт, зависит от вшивости генератора еще) , а это минус 6 дб.

В предыдущем посте EVS предлагает зачетную картинку. Так - правильно.
а вот измерять высокоомным входом амплитуду , а потом на согласованной нагрузке смотреть фокусы - в корне неверно.

Есть некое подозрение, что, если у генератора 50 Ом, и у анализатора 50 Ом, то сигнал тупо делится между ними пополам, что и образует 6 дб.

Проверил с помощью тройника на кабеле, так и есть: при подключённом анализаторе размах падает до 128 мВ.

Остаётся понять, почему это называется амплитудой, и почему надо брать действующее значение.

Подозреваю, что под амплитудой имеется ввиду размах не сигнала на даной частоте, а графика на экране. Это так?

У генератора ВЧ градуировка аттенюатора нормируется для согласованной нагрузки.

И там на картинке на экране генератора это указано.
200 mVpp -> 70.7 mVrms -> 70711 uVrms -> 97 dBuV

..амплитуда - это максимальное отклонение сигнала, его вы видете на осцилографе .
В анализаторе вы видите продетектированый отклик в узкой полосе .

Что-то я совсем запутался.
Как мне получить то же, что и на картинке?
У меня генератор почти такой же, но, вот показывает пик никак не 97, а 91 примерно. Анализатор сдох?

вот что я вижу

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

законы знать нужно , например закон Ома обязателен для специалистов Вашего профиля.

У вас что в генераторе ?
"Hi-Z" видите на экране ? вот оно вам и мешает.
Включите пожалуйста там 50 Ом для начала

И для начала, и наконец. Больше ничего не нужно.

О! Спасибо!
Ну не видел я его, думал, раз написано 50 Ом на корпусе возле разъёма, то 50 и есть.

50 Ом есть, но последовательно с выходом генератора. Надпись на экране означает, на какую нагрузку работает генератор. Если нагрузка 50 Ом, сигнал с генератора поделится пополам. Поэтому генератор увеличивает его в 2 раза, чтобы на нагрузке было, сколько заказано.

Больше не буду.
Теперь уж Вы объясняйте для ТС его непонятку с амплитудой спектра (спектральной составляющей) и взаимосвязью её с действующим значением напряжения синусоиды.

Эх... Ну Вы поняли...
Большое спасибо ещё раз!

Дык, децибелам все едино.

не сдох - у вас на генераторе стоит выходное сопротивление 1 МОм, а не 50 Ом

а что Ваш любимый ЛТспайс , которому Вы верите больше чем себе , покажет не 97дБмкв а все 100 (-20+120).

Просветите. Спектроанализатор измеряет спектр мощности?

мучайтесь! работая с приборами, смотрите чтоб они Вас не покусали, а то будет вона что:

они на хозяина не кидаются

Еще окна БПФ могут забрать несколько децибел. Также, как и сколько периодов сигнала попадает в окно.

жуть какая как же им тогда измерять?


и это все у анализатора спектра последовательного действия?

Измеряй но проверяй. А кому сейчас легко?

Я не знаю, какого оно действия, но знаю, что такое спектр, полученный путем БПФ. Если в вашем спектроанализаторе иначе, расскажите топикстартеру, почему у него децибелы не сходятся. Небось, не мешки ворочать?

не "проверяй", а "поверяй"


БПФ в анализаторах спектра может использоваться в НЧ области, там где раньше присутствовали анализаторы спектра параллельного действия ; но выбор типа окна больше присущ осциллографам, чем анализаторам спектра


в нормальном анализаторе спектра погрешность измерений уровня - это 0.5 dB. в хорошем 0.1 dB; и даже в дешевом это 1 dB
проблемы у ТС:
1. несогласованная нагрузка 50 Ом на 1 МОм
2. его генератор не эталон уровня, поэтому анализатор скорее всего показывает более точно, чем цифры на генераторе
3. уровень на генераторе нормирован для 1 кГц, а он смотрит до 50 МГц без учета неравномерности АЧХ генератора; там может набегать до 2..3 dB
4. у него не генератор синуса, а генератор DSS, который обладает повышенным уровнем гармоник; уровень он ставит СКЗ для всех гармоник, а смотрит уже одну гармонику, уровень которой меньше
5. уровень на генераторе надо поставить в единицах dBm и единицы измерения на анализаторе спектра выбрать dBm и сравнивать однотипные единицы измерения, а не разнотипные
6. анализатор у него хороший (пользоваться правда им не умеет) и он предназначен для измерения параметров сигналов с генератора, а не наоборот

Хм.... а в каком именно "хорошем" такая погрешность? В нашем лучшем FSW не лучше всего лишь ±0.27 dB от 0.01 до 3.6GHz

Тау правильно заострил вопрос - почему спектр в спектроанализаторе соответствует действующему значению напряжения, а не амплитудному? Я не знаю. И я работаю именно с осциллографами, которые вычисляют БПФ.

На мой взгляд, это не верно.

Спектральная функция типичного окна представляет собой узкий лепесток с максимумом на нулевой частоте и низким уровнем боковых лепестков на частотах больших половины ширины основного лепестка. Максимальное значение K_w(0) спектральной функции окна на нулевой частоте известно заранее и от свойств анализируемого сигнала никак не зависит. Спектр вещественной синусоиды умноженной на оконную функцию представляет собой сумму двух спектральных функций окна сдвинутых на +/- частоту этой синусоиды: K_sin(w) = A_sin* [K_w(w+w_sin)/2 + K_w(w-w_sin)/2]. Амплидуда обоих пиков в полученном спектре будет равна амплитуде синусоиды A_sin умноженной на половину амплитуды исходной спектральной функции окна: K_sin(max) = A_sin* K_w(0)/2. Нормировав весь спектр БПФ к амплитуде спектральной функции окна на нулевой частоте, мы получим реальное значение амплитуды синусоиды A_sin и без всяких потерь.

Кроме того, поскольку операция преобразования Фурье является линейной операцией, спектр суммы двух гармоник с разными частотами w₁ и w₂ представляет собой сумму спектров обеих гармоник. И поскольку оба спектра нормируются с помощью одного и того же множителя K_w(0)/2, соотношение между амплитудами обоих пиков в области положительных частот (как, впрочем, и отрицательных) сохранится. Так будет всегда, пока разность частот между двумя гармониками больше ширины главного лепестка спектральной функции окна, то есть, пока эта разность частот превышает разрешающую способность спектроанализатора.


На мой взгляд, это тоже не верно.

Если частота несущей гармоники превышает половину ширины основного лепестка спектральной функции окна, влиянием комплексно сопряженной половины спектра вещественной синусоиды можно пренебречь, так как её вклад в спектр на положительных частотах будет определяться уровнем боковых лепестков спектральной функции окна, то есть, заведомо мал.

Низкий уровень боковых лепестков - это сколько? Если посмотреть на кучу окон, то там есть лепестки - мама не горюй.
Я вчера на осциллографе Агилент посмотрел спектр 1 кГц. Так основная палка прыгала, в зависимости от выбранного окна и от количества периодов сигнала, на пару децибел.

А еще есть гребешковые искажения.

Вы писали, что:

Даже если представить себе, что уровень боковых лепестков равен -20 дБ от основного, их вклад в основной лепесток составит:

K_err = 20*lg(1 + 0.1) = 0.83 дБ

Как видим, "несколькими децибелами" тут и не пахнет..

PS. Ну и "ценность" спектроанализатора с динамическим диапазоном 20 дБ весьма сомнительна.

А почему не написали 10 дБ? ;-) 8 разрядов - это 48 дБ.

Как я вижу. Оконные функции служат для того, чтобы ослабить ошибки, возникающие из-за того, что в окно попадает не целое число периодов сигнала. Любое окно на краях сходит к нулю. И если в окно попадает один период, то он исказится (ослабится) сильнее, чем если в окно попадает 100 периодов. Т. е. АЧХ у окна неравномерная. Если потерю общего к-та передачи можно скомпенсировать, то АЧХ - сложнее.

Факт - Агилент показал уровень ниже ожидаемого на пару децибел. Не на 6, как было бы для мощности, но и не 0.

Не вопрос!

K_err = 20*lg(1 + 1/256) = 0.034 дБ

Не ответ.

Ну, влияние шума! Очевидно же!

Окна с узким основным лепестком имеют, при прочих равных, более высокий уровень боковых лепестков. При вычислении спектра через эти боковые лепестки пролазит больший уровень шума. Прыгает ведь не только амплитуда основной гармоники, но и уровень шума на всех остальных частотах в спектре.

Если взять сигнал с уровнем шума меньше ДД спектроанализатора, то при смене окна ничего прыгать не будет.

Нет, не шума. Палка стоит неизменно. Меняется при выборе типа окна. К тому же, включил режим усреднения.

да перегрел немного, у N9030A это 0.14 dB



потому что анализатор спектра предназначен для измерения параметров спектра сигнала (частотная область), а не формы сигнала, в отличии от осциллографа (временная область)
у спектральных составляющие не такого понятия как "амплитуда", есть понятие "уровень"
возьмете импульсный сигнал (со скважностью 50%) для его целостной формы сигнала вы можете применить понятие "амплитуда" или "размах" или "СКЗ", но при разложении этого сигнала на спектр, но одна из гармоник не будет соответствовать его амплитуде и каждая из гармоник будет иметь свой "уровень"


это приспособленная функция
выбором окна вы может точно измерять частоту и плохо уровень; или точно измерять уровень и плохо частоту; или так себе уровень и так себе частоту
анализатор спектра точно измеряет и уровень и частоту

Вот когда я выбирал, считал так (гарантированные значения, не типовые):

Total absolute amplitude accuracy At all frequencies ± (0.24 dB + frequency response)

Frequency response 20 MHz to 3.6 GHz ± 0.35 dB

Итого ± 0.59 dB

Где-то ошибся ?

Однако, гармоники синусоидальные, и к ним можно применить понятие амплитуды. Просто этого, почему-то не делают. И ладно бы, я ничего против не имею, пусть отображает уровень, который на самом деле есть СКЗ, но зачем тогда повсюду упоминать слово "амплитуда"? Оно просто везде, во всех документах, статьях и даже на самом приборе. Это как бы сбивает с толку, особенно поначалу.

Всё-таки пазл до конца не сложился пока. Поставил я 50 Ом на генераторе, получил 97 дБмкв, но измерение осциллографом (одновременно с анализатором с помощью тройника на кабеле) показывает, что с генератора идёт больше, чем 200 мВ п-п. Почему?

Вот так выглядит в MATLAB'е спектр суммы двух синусоид одинаковой амплитуды, но с разными частотами: 1013 Гц и 1031 Гц:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Частота дискретизации: 10 кГц, число точек в БПФ: 16384.

Видно, что ошибка измерения амплитуды каждой синусоиды не превышает 0,6 дБ для самого узкого окна.

возьмите описание типа СИ и пользуйтесь им

изначальная погрешность - это погрешность измерения уровня на 50 МГц
есть погрешность измерения уровня 50 МГц от изменения значения аттенюатора
есть неравномерность АЧХ
вы правильно сложили две составляющие, не забывайте про третью

А с другими окнами как? Выберите на свой вкус:
https://en.wikipedia.org/wiki/Window_function
Например, Бартлетта-Ханна.
И еще ошибка БПФ, видимо, зависит от количества выборок. Для 4К будет поболее, чем для 16К.

Сами выбирайте.. Для меня ответ и так очевиден..

Что ошибка зависит от окна? Ага.
А вас не смущает, что для двух ваших частот уровни разные? А если покопаться, то можно найти и похуже частоты?

ничего оно не сбивает; найдите ГОСТ "сигналы радиотехнические" там есть описание радиотехнических сигналов и их параметров.
Повторюсь еще раз - вы используете генератор сигналов произвольной формы, при положительном смещении, допустим, синусоидального сигнала на значение его амплитуду (русское понятие амплитуды, а не английское; у нас это разные термины) его амплитуда в русском понимании, "+" (положительная) станет в два раза больше и "-" (отрицательная) станет равной нулю; но размах останется одним и тем же; уровни всех гармонических составляющих останутся без изменения (хотя формально должна присутствовать нулевая гармоника, хотя ноль это не гармоника )
если вы возьмете генератор сигнала синусоидальной формы или ВЧ генератор , то там уже нет никаких смещений и выходной уровень устанавливается или в Вольтах или относительных единицах и нет там никакой "амплитуды"



да, поскольку у вас это не анализатор спектра

Я вчера сел покрутить некий Риголовский спектроанализатор, подал тот же 1 кГц 1В, так ничего не увидел. Слишком много кнопок. Может, он неисправный? Кинул дурное.