baybakov

Почему измерения во временной и частотной областях – не совсем одно и то же?

Blog Post created by baybakov Employee on Sep 4, 2018

Любой разработчик рано или поздно сталкивается с необходимостью испытания своего устройства, чтобы убедиться в его соответствии заявленным характеристикам. Существуют разные способы исследования сигналов, что поднимает вопрос о том, почему измерения во временной и частотной областях ничем не отличаются, и всё же не одинаковы. Это связано с тем, что оба типа измерений имеют дело с одним и тем же сигналом, но работают с ним по-разному.

 

Рисунок 1. Слева показан сигнал во временной области, а справа тот же сигнал в частотной области. Представление сигнала во временной области показывает зависимость амплитуды от времени, тогда как представление сигнала в частотной области показывает зависимость амплитуды от частоты.

 

Сложив соответствующим образом спектральные составляющие (или набор синусоидальных сигналов), вы можете наблюдать сигнал во временной области. Во временной области сигнал представлен зависимостью амплитуды от времени. Такое представление мы видим обычно на экране осциллографа. А зачем вообще рассматривать сигнал во временной области? Представление сигнала во временной области показывает изменение сигнала во времени. Это позволяет видеть моменты времени с разными значениями амплитуды.

 

Но наблюдение сигнала во временной области не всегда даёт всю необходимую информацию. Например, во временной области можно увидеть, что сигнал не является чистой синусоидой, однако нельзя понять, почему это происходит. Вот тут то и наступает время перейти в частотную область. В частотной области сигнал представлен зависимостью амплитуды от частоты синусоидальных компонентов спектра. Это помогает понять, почему сигнал не является чистой синусоидой, которую вы надеялись получить.

 

Рисунок 2. Измерение гармонических искажений передатчика лучше всего выполнять с помощью анализатора спектра в частотной области.

 

Частотная область помогает получить ответы, недоступные во временной области. Но это не значит, что можно полностью отказаться от измерений сигнала во временной области. Временная область остаётся более удобной для многих измерений, а некоторые измерения можно выполнить только во временной области. Примерами таких измерений являются измерения длительности фронтов, выбросов или "звонов".

 

Но как и временная область, частотная область тоже обладает своими преимуществами. Во-первых, частотная область лучше подходит для определения гармонического состава сигнала (см. рисунок 2). Поэтому, если вам нужно измерять паразитные излучения в беспроводной системе связи, то лучше делать это в частотной области. В качестве другого примера можно привести мониторинг спектра. Органы государственного регулирования закрепляют определённые частоты за различными службами. Затем этот спектр контролируется, поскольку важно, чтобы каждая служба работала на присвоенной ей частоте и не выходила за пределы указанной полосы канала.

 

И хотя измерения сигналов во временной и частотной областях во многом похожи, они всё же сильно отличаются. Каждая область показывает один и тот же сигнал, но с разных точек зрения. Это позволяет инженерам лучше понять поведение проектируемых устройств и в конечном итоге разрабатывать лучшие продукты для потребителей.

 

Чтобы укрепить свои познания в области анализа сигналов и правильно использовать их на практике, познакомьтесь с рекомендациями по применению Основы анализа спектра

 

Outcomes