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Gerät "Oszilloskop" (Fortsetzung)
IV - 36
Die begrenzte Dauer des Testintervalls zeigt sich durch eine Faltung im
Frequenzbereich des Signals mit einer Funktion sin/x.
Diese Faltung ändert die grafische Darstellung der FFT aufgrund der
seitlichen Nebenkeulen (Merkmal der Funktion sinx/x), außer wenn die
untersuchten Intervalle eine ganze Zahl von Perioden umfasst.
Fünf Typen von Gewichtungsfenstern stehen zur Verfügung:
•
Rechteckig
•
Hamming
•
Hanning
•
Blackmann
•
Flat Top
Die folgende Tabelle dient zur Auswahl des Fenstertyps in Abhängigkeit
vom Signal, von der gewünschten Spektralauflösung und von der
Genauigkeit der Amplitudenmessung:
Fenster
Signaltyp
vorüber-
Rechteckig
gehend
Hamming
zufällig
Hanning
zufällig
zufällig oder
Blackmann
gemischt
Flat Top
sinusförmig
Die folgende Tabelle zeigt für jeden Fenstertyp den maximalen
theoretischen Amplitudenfehler:
Fenster
Max. theoretischer Fehler in dB
Rechteckig
3,92
Hamming
1,75
Hanning
1,42
Blackmann
1,13
Flat Top
< 0,01
Dieser Fehler tritt bei der FFT-Berechnung auf, wenn es keine ganze Zahl
von Signalperioden im Beobachtungsfenster gibt.
Es ist darauf zu achten, dass der Lehrsatz von Shannon beachtet wird.
Dies bedeutet, dass die Abtastfrequenz "Fe" mindestens doppelt so groß
wie die größte im Signal enthaltene Frequenz sein muss.
Wird diese Bedingung nicht eingehalten, können Umklappungen des
Spektrums beobachtet werden.
Ist die Abtastfrequenz "Fe" beispielsweise zu niedrig, erhält man:
- eine Abschneidung des Spektrums oberhalb von "Fe/2"
- eine Veränderung des Spektrums unterhalb von "Fe/2" (aufgrund von
Überlagerungen der verschiedenen verschobenen Spektren)
Gerät Oszilloskop - Anzeige der Fenster
Frequenz-
Spektral-
auflösung
auflösung
beste
schlecht
gut
befriedigend befriedigend - 42 dB
gut
gut
schlecht
beste
schlecht
gut
Virtuelle Digital-Oszilloskope, 150 MHz
Genauigkeit
Höchste
der
Seitenkeule
Amplitude
schlecht
- 13 dB
befriedigend - 32 dB
gut
- 74 dB
beste
- 93 dB
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