Oscyloskop 10-15 MHz a radio: pomiar sygnałów, fale radiowe, częstotliwość liniowa, Rigol, Siglent

Pytanie

czy oscyloskopem z zakresem 10-15 Mhz mogę sprawdzić radio, tzn. fale radiowe, co się stanie jeśli podłącze większy sygał poza zakresem, i co to jest częstotliwość liniowa?

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Tak, oscyloskop 10-15 MHz pozwoli Ci diagnozować radio, ale tylko w zakresie sygnałów ≤ ≈10 MHz (audio, tor pośredniej częstotliwości 455 kHz/10,7 MHz). Nośnych UKF 88-108 MHz nie zobaczysz bez konwertera lub detektora.
• Sygnał o częstotliwości wyższej od pasma oscyloskopu zostanie silnie wytłumiony i zniekształcony; samo urządzenie nie ulegnie uszkodzeniu, o ile nie przekroczysz dopuszczalnego napięcia wejściowego.
• „Częstotliwość liniowa” nie jest ustalonym terminem. Najczęściej oznacza:
  1. liniowe przemiatanie częstotliwości (linear sweep/chirp);
  2. liniową charakterystykę częstotliwościową układu;
  3. rzadziej – „line frequency” = częstotliwość sieci 50/60 Hz lub odchylania poziomego w kineskopach.

Szczegółowa analiza problemu

1. Pomiar radia oscyloskopem 10-15 MHz
   • Tor AF (audio 20 Hz–20 kHz): pełna diagnostyka z dużym zapasem pasma.
   • Tor p.cz. AM (455 kHz / 465 kHz): wygodne strojenie filtrów, pomiar poziomu sygnału.
   • Tor p.cz. FM (10,7 MHz): graniczne, ale przy poprawnej kalibracji widoczna amplituda i modulacja.
   • Tor w.cz. HF (3-10 MHz): możliwy pomiar dolnych pasm krótkofalowych; powyżej 15 MHz wiarygodność szybko spada.
   • Tor w.cz. VHF/UKF (≥ 30 MHz): bezpośredni pomiar niemożliwy – potrzebny mieszacz (down-converter), demodulator lub analizator widma.

2. Skutki podania sygnału powyżej pasma
   • Tłumienie – spadek amplitudy ~20 dB/dekadę powyżej punktu –3 dB.
   • Deformacja – filtr dolnoprzepustowy wejścia „obcina” harmoniczne, prostokąt zamienia się w sinus.
   • Błędy czasowe – wydłużony czas narastania (≈0,35/f-3dB), przesunięcia fazowe.
   • Aliasing (w oscyloskopach cyfrowych) – sygnał może „udawać” niższą częstotliwość, jeśli próbkowanie < 2×fsyg.
   • Bezpieczeństwo – częstotliwość nie niszczy przyrządu; przekroczenie napięcia kat. /CAT-xx tak.

3. Wyjaśnienie „częstotliwości liniowej”
   a) Linear frequency sweep: f(t)=f₀+kt, stosowany w wobulacji filtrów, radarach FMCW.
   b) Liniowa charakterystyka częstotliwościowa: wzmocnienie stałe w funkcji f (tzw. płaski tor).
   c) Line frequency 50/60 Hz lub 15,625 Hz (TV PAL) – nazewnictwo anglosaskie.

Teoretyczne podstawy: pasmo oscyloskopu definiuje równania filtru I-rzędu; powyżej f-3dB sygnał maleje ∝(f-3dB/f). Czas narastania τ_r ≈ 0,35/fBW determinuje zdolność odwzorowania zboczy.

Aktualne informacje i trendy

• Budżetowe oscyloskopy cyfrowe 50-70 MHz (Rigol, Siglent) stały się tańsze niż klasyczne 10-15 MHz analogowe, co praktycznie rozwiązuje problem pomiaru HF.
• Popularne są przystawki down-converter 100-500 MHz → 10 MHz, pozwalające wykorzystać stary oscyloskop jako prosty analizator IF.
• Coraz częściej wykorzystuje się SDR (Software Defined Radio) i analizatory widma USB jako uzupełnienie oscyloskopu w serwisie radiowym.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Pasmo −3 dB: granica, gdzie |Vout/Vin| spada do 0,707.
• Do wiernego odwzorowania sygnału przepisy praktyczne: fBW ≥ 1,5×fmax (sinus), ≥ 5×fmax (prostokąt).
• Sonda ×10 zmniejsza pojemność wejściową (≈10–15 pF) i wydłuża pasmo układu.
• Oscyloskop nie „odbiera” fal z anteny – potrzebne tłumiki 50 Ω i dopasowanie impedancji.

Aspekty etyczne i prawne

• Podłączanie oscyloskopu do żywych obwodów RF nadajnika wymaga zgodności z homologacją i przepisami radiowymi (UKE).
• Bezpieczeństwo: przestrzegaj kategorii przepięciowych CAT i izolacji sond przy pracy z siecią 230 V oraz z końcówkami mocy nadajników.

Praktyczne wskazówki

• Do strojenia filtrów p.cz. używaj generatora z modulacją 1 kHz AM/FM i obserwuj sygnał na wyjściu detektora.
• Jeśli musisz zobaczyć nośną 100 MHz, zastosuj mieszacz diodowy z lokalnym generatorem 90 MHz → (100-90)=10 MHz w paśmie oscyloskopu.
• Kalibruj sondę (compensation trimmer) – niewyrównanie powoduje błędy amplitudy już przy kilku MHz.
• Uziemienie: jedna wspólna masa urządzeń; unikniesz pętli masy i wzbudzeń RF.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Analogowe oscyloskopy 10 MHz mają zwykle realne pasmo bliższe 12-13 MHz; egzemplarze zużyte mogą mieć parametry gorsze o 20-30 %.
• Down-conversion wprowadza własne artefakty (lustra częstotliwości, szum fazowy).
• Wysokie napięcia RF (np. w nadajnikach lampowych) wymagają sond 100:1 i zachowania odstępów bezpieczeństwa.

Sugestie dalszych badań

• Przetestuj tani SDR (np. RTL-SDR v3) jako analizator widma do 1,7 GHz; porównaj z pomiarami oscyloskopu.
• Zbuduj prosty mieszacz diodowy i generator VFO, aby poszerzyć zakres Twojego oscyloskopu.
• Przeanalizuj wpływ aliasingu na pomiary w oscyloskopach DSO przy różnych częstotliwościach próbkowania.

Krótkie podsumowanie

Oscyloskop 10-15 MHz świetnie sprawdza się przy audio i pośredniej częstotliwości radia, natomiast nie wystarcza do bezpośredniego pomiaru nośnych FM czy VHF. Wyższe częstotliwości na jego wejściu będą osłabione i zniekształcone, choć niegroźne dla sprzętu, jeśli napięcie pozostaje w specyfikacji. Pojęcie „częstotliwość liniowa” odnosi się zwykle do liniowego przesuwania częstotliwości w czasie lub płaskiej charakterystyki układu. Rozszerzenie możliwości pomiarowych wymaga konwertera, analizatora widma lub nowocześniejszego oscyloskopu o szerszym paśmie.