Analyse spectrale : Oscilloscope ou analyseur de spectre?...Exemple : Mesure de Jitter et bruit de...

Jean-François BraudIngénieur d’application

Oscilloscope

Analyse spectrale :

Oscilloscope ou analyseur de spectre?

Frédéric MolinaIngénieur d’application

Analyseur de spectre

COMPANY CONFIDENTIAL

Différences entre Oscilloscope et analyseur de spectre?

2

L’analyse d’un signal sinusoïdal peut être facilement réalisée dans le domaine temporel

09/04/2018Analyse spectrale :


Différences entre Oscilloscope et analyseur de spectre? Oscilloscope : Echantillonnage et acquisition

ı Etage de conversion du signal analogique en signal numérique

ı La plupart des oscilloscopes utilisent des CAN 8-bits rapide

(flash) spécialement conçus

ı Paramètres:

Fréquence d’échantillonnage

Résolution

ENOB

09/04/2018 3Analyse spectrale :




5

am

pli

tud

e

time domain



Différences entre Oscilloscope et analyseur de spectre?Block Diagramme d’un analyseur de spectre

7

Display

Input

Mixer

IF- Amplifier

Local Oscillator

(swept)

IF-Filter Log Amp Video-Filter

Envelope detector

Detector

AD



Exemple :

Mesure dans le domaine fréquentiel à l’aide d’un oscilloscope?

809/04/2018

Domaine temporel

Domaine fréquentiel

Zoom

Domaine temporel

Analyse spectrale :


COMPANY RESTRICTED

Vitesse d’acquisition et d’analyseFFT conventionnelle d’un oscilloscope

Le domaine temporel défini le domaine fréquentiel

Paramétrage compliqué

Un zoom dans le spectre n’implique pas plus de résolution et de détail

Impossibilité de corréler temps fréquence

09/04/2018 9

t

Domaine temporel

Record length T

Windowing FFT

Data acquisition

Zoom

(f1…f2)f


Dt = 1/Fs

f

Displayf2f1

Fmax = Fs/2

S(f) S(f)x(t)

Df = 1/T

f1 f2

Analyse spectrale :



Vitesse d’acquisition et d’analyseFFT des oscilloscope RTE et RTO

ı Menu façon analyseur de spectreı Le domaine fréquentiel contrôle le domaine temporel:

Longueur d’acquisition et le taux d’échantillonnage sont rafraichis

automatiquement

ı Down conversion FFT (DDC) pour une performance

maximaleı Zoom fréquentiel avant la FFT:

exemple 500 MHz center / 10 MHz span 20 MS/s au lieu de1 GS/s

Domaine

temporel

t

Record length T

Data acquisition

Fs=

2*BW

x(t)

Domaine

fréquentiel

f

Displayf2f1

BW=f2-f1

S(f)

Df = 1/T

Windowing FFT

HW Zoom (DDC)

NCO

Decim-

ation

LP

09/04/2018 10Analyse spectrale :



Exemple :

Mesure d’un signal temporal à l’aide d’un analyseur de spectre?

1109/04/2018


Analyse spectrale :


COMPANY RESTRICTED

Block Diagramme d’un analyseur de spectre

12

Display

Input

Mixer

IF- Amplifier

Local Oscillator

(swept)

IF-Filter Log Amp Video-Filter

Envelope detector

Detector

AD



Exemple : Mesure d’un signal temporal à l’aide d’un analyseur de

spectre?

1309/04/2018

Analyseur de spectre : Zero SpanDomaine fréquentiel

Rappel : Oscilloscope

Analyse spectrale :


COMPANY RESTRICTED

Exemple : Mesure d’harmoniques d’un signal à -40dBm (2.24mV RMS)

09/04/2018 14

-125dBm

Avec un oscilloscope :

Analyse spectrale :


COMPANY RESTRICTED


09/04/2018 15

-125dBm

Analyse spectrale :


Avec un analyseur de

spectre :

COMPANY RESTRICTED


09/04/2018 16

-135dBm


spectre :

Analyse spectrale :


COMPANY RESTRICTED


09/04/2018 17

Saturation

Analyse spectrale :



COMPANY RESTRICTED


09/04/2018 18

-112dBm

Analyse spectrale :



COMPANY RESTRICTED


09/04/2018 19

-135dBm

Analyse spectrale :



spectre :

COMPANY RESTRICTED

Exemple : Utilisation de sondes

2009/04/2018

Oui

mais uniquement sondes actives

Oscilloscope : Analyseur de spectre :

Oui

Passive et active,

single ou différentielle

Tension ou courant

Analyse spectrale :


COMPANY RESTRICTED

Exemple : Démodulation de signaux numériques

2109/04/2018


EVM=0.50%

Analyse spectrale :


COMPANY RESTRICTED

Exemple : Démodulation de signaux numériques

2209/04/2018

+

RTO + K11

R&S VSE :

Vector Signal Explorer

EVM=1.86%

Analyse spectrale :


COMPANY RESTRICTED

Exemple : Mesure de Jitter et bruit de phase

ı Instabilité de la période du signal, de sa fréquence,

de sa phase, de son rapport cyclique et d’autre

caractéristiques temporelles

ı Le jitter est intéressant d'un cycle à l'autre, sur

plusieurs cycles consécutifs ou sous forme d’une

variation à plus long terme

ı Jitter est composé de plusieurs types de jitter

ı Le jitter aléatoires est constitué de 5 types de jitter

différents

23

Total

Jitter

Data Dependent

Jitter (DDJ)

Duty Cycle

Distorion (DCD)

Random

Jitter

Deterministic

Jitter

Periodic Jitter (PJ)




Oscilloscope



COMPANY RESTRICTED





COMPANY RESTRICTED


26

Periodic Jitter des spurious

Discrete Jitter & Random Jitter

Integrated Phase Noise and

Jitter over defined range



Analyse spectrale :

Oscilloscope ou analyseur de spectre?ı L‘Oscilloscope est l‘équipement de mesure universel (domaine temporel).

ı Utilisé pour un très grand nombre de types de mesures (mesure de signaux

transitoires)

ı Avantages:

Simple d‘utilisation(Base de temps, niveau, trigger)

Les équipements modernes intègrent des

FFT (analyse spectrale), signaux mixes (CAN,I2C,etc)

Bande d‘analyse (max BW= Plage de fréquence)

Multivoies

ı Inconvénients:

Plage de fréquence limitée (DC à qq MHz …. 6 GHz)

Sensibilité/dynamique limitée (ADC: 8bits > ~7ENOBS)



Analyse spectrale :

Oscilloscope ou analyseur de spectre?ı L‘analyseur de spectre est l‘équipement de mesure universel (domaine fréquentiel)

ı Utilisé pour un très grand nombre de types de mesures (sweep en fréquence)

ı Avantages:

Simple d‘utilisation (Fréquence, Span, Amplitude, Trigger)

Les équipements modernes intègrent des modes de mesures dédiés :

WLAN, LTE, VSA, etc

Plage de fréquences très élevée (jusqu‘à 85 GHz / 325GHz avec ext. mixers)

Sensibilité/dynamique élevée (ADC: 16Bit /14Bit)

Possibilité de mesure en temps réel

ı Inconvénients:

Bande d‘analyse limitée (2GHz max.)

Une seule voie( sauf pour quelques applications MIMO)



Analyse spectrale :

Oscilloscope ou analyseur de spectre?ı Conclusion:

Utilisez un oscilloscope si :

1. Vous avez besoin d‘une large bande d‘analyse

2. Vous souhaitez identifier des signaux transitoires

Utilisez un analyseur de spectre si :

1. Vous avez besoin de mesurer de très hautes fréquences

2. Vous avez besoin d‘une grande sensibilité/dynamique



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