Welches Messgerät für welche Anwendung
Oszilloskop oder Signal- und Spektrumanalysator?
Hochleistungsoszilloskope können mittlerweile Mikrowellen- und Millimeterwellensignale, die früher die unangefochtene Domäne der Signal- und Spektrumanalysatoren waren, direkt erfassen. Kann ein Oszilloskop also einen Analysator ersetzen? Wo liegen die Stärken, wo die Grenzen der beiden Geräte?
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Fehlersuche auf Systemebene
Während Signal- und Spektrumanalysatoren auf die Analyse von HF-Signalen spezialisiert sind, handelt es sich bei Oszilloskopen um Allzweckgeräte, die neben der Erfassung von HF-Signalen auch eine Reihe von Messungen ermöglichen. Es stehen verschiedene Optionen für die Triggerung und Decodierung von Bussen sowie für Leistungsmessungen und Messungen im Zeit- und Frequenzbereich zur Verfügung. Die konsistente Zeitabstimmung zwischen all diesen Messungen kann dem Benutzer helfen, die erfassten HF-Signale mit anderen Signalen zu korrelieren, z. B. mit der Versorgungsspannung oder digitalen Bussignalen. Ein Beispiel hierfür ist die gleichzeitige Erfassung von CAN- oder Ethernet-Signalen zusammen mit Radarsignalen bei der Entwicklung und Fehlersuche in Automotive-Radar-Modulen.
FFT und Zone Trigger
Die meisten modernen Oszilloskope bieten FFT-Funktionen, die eine Korrelation im Zeitbereich ermöglichen. Beispielsweise gewinnt der UWB-Standard 802.15.4z im Automobilbereich an Bedeutung, und die FFT-Funktionalität ermöglicht die gleichzeitige Untersuchung des UWB-Signals sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich. Die zeitbeschränkte FFT-Funktion der Oszilloskope von Rohde & Schwarz ermöglicht es, einen Signalabschnitt im Zeitbereich zu definieren und das Spektrum dieses spezifischen Abschnitts darzustellen. Auch Spektralmessungen wie die Messung der Kanalleistung und belegten Bandbreite sind möglich (Abbildung 4).
In Kombination mit einer speziellen Nahfeldsonde sind die FFT- und Trigger-Funktionen außerdem nützlich für die Untersuchung elektromagnetischer Störungen (EMI) in elektronischen Designs.
Einige High-End-Oszilloskope verfügen auch...
...über einen Zone Trigger, der ebenfalls bei der EMI-Fehlersuche hilft. Oft können mehrere Zonen im Zeit- und Frequenzbereich grafisch definiert und durch logische Operatoren kombiniert werden, um Phänomene wie z. B. Fading-Effekte bei einem WLAN-Signal zu untersuchen, die durch kurze oder intermittierende Störungen verursacht werden und sonst schwer aufzuspüren sind.
Fazit
Die wesentlichen Vorteile eines Signal- und Spektrumanalysators resultieren aus der Frequenzselektivität. Ein solcher Vorteil ist der hohe Dynamikbereich, der es ermöglicht, auch niederpegelige Signale in der Nähe eines starken Signals zu analysieren. Zudem sind normenkonforme ACLR- und SEM-Messungen in der Regel nur mit einem Spektrumanalysator möglich.
Durch Signaldemodulation kann ein Analysator wesentlich bessere Ergebnisse,...
...z. B. EVM-Werte, liefern – insbesondere bei Signalen mit großer Bandbreite und hohem Scheitelfaktor. Weitere Vorteile sind die hohe maximale Eingangsfrequenz und die Fähigkeit zum kontinuierlichen Sweepen von der Minimal- bis zur Maximalfrequenz sowie je nach Bandbreite sehr lange, lückenlose Aufzeichnungszeiten. Analysatoren werden in der Regel auch für die Messung von Phasenrauschen und Rauschzahl/Verstärkung sowie für die Echtzeit-Spektrumanalyse bevorzugt.
Die Hauptvorteile eines Oszilloskops...
...ergeben sich aus der hohen Analysebandbreite und der vollständigen Signalerfassung einschließlich der Gleichspannungsanteile sowie aus der Verfügbarkeit mehrerer (typischerweise zwei oder vier) phasenkohärenter Eingänge. Ein Oszilloskop wird in der Regel für Breitbandmessungen von Signalen im analogen Basisband, phasenkohärente Messungen mehrerer Quellen und zeitkorrelierte Multi-Domain-Messungen bevorzugt.
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