Современная электроника №2/2026

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 34 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 2 / 2026 Анализ зашумлённых сигналов на осциллографах VESNA серии OVS3 В статье анализируются способы повышения качества результатов измерений сигналов в присутствии аддитивного шума различной природы. В работе выделены типовые источники шума, а также выполнен обобщающий анализ способов, реализация которых позволяет тем или иным образом снизить уровень шума либо повысить уровень полезного сигнала. Для одного из таких способов, основанного на построении автокорреляционных функций, оценена эффективность в части измерения амплитуды и частоты синусоидального сигнала на фоне гауссовского шума. Приведены примеры измерений зашумлённых сигналов, выполненных с использованием осциллографа VESNA OVS3, позволяющие наглядно судить о потенциальных возможностях снижения уровня гауссовского шума при усреднении осциллограмм, ограничении полосы пропускания и при использовании внешнего фильтра. Николай Лемешко, Александр Агуреев Введение Настоящий период развития электро - ники отличается широким использова - нием сигналов всё меньшей мощности, что продиктовано эволюцией микро - электронной компонентной базы в направлении уменьшения технологи - ческих норм. С другой стороны, повы - шается плотность монтажа и трасси - ровка проводников печатных узлов, что приводит к возникновению пере - крёстных помех, способных иметь шумовой или импульсный непериоди - ческий характер. Такие составляющие являются аддитивными по отношению к измеряемым сигналам и часто име - ют с ними перекрывающиеся полосы частот. Они могут наблюдаться при инструментальном анализе сигналов во временно́й и в частотной областях. Следующей причиной появления шума при измерениях могут быть кондуктивные и излучаемые поме - хи, порождённые вне объекта изме - рений. К этой группе помех относятся и те, которые образованы наводка - ми на измерительную оснастку или цепи объекта измерений, вызван - ные сторонними электромагнитны - ми полями. Классическим примером в этом смысле является распростране - ние помехонесущих токов по цепям заземления ввиду их повышенного полного сопротивления [2]. В резуль - тате такие цепи приобретают плава - ющий потенциал, колебания которо - го проявляются на осциллограммах в виде аддитивной составляющей. Для сигналов сравнительно малого уровня она может иметь существенное отно - сительное значение. Наконец, третья возможная причи - на появления дополнительного шума кроется в трактах самого осциллогра - фа и состоит в очевидном снижении отношения «сигнал/шум» при анализе сигналов с амплитудными характери - стиками на уровне чувствительности прибора. При этом на экране прибо - ра при минимально возможной цене деления по амплитуде наблюдается аддитивный случайный процесс с нор - мальным распределением и среднеква - дратичным отклонением, зависящим от эффективного числа разрядов анало - го-цифрового преобразования и мощ - ности привнесённого трактом широ - кополосного шума. Таким образом, выполнение реаль - ных измерений, в особенности по месту эксплуатации электронных устройств, весьма часто сопровожда - ется наличием аддитивного шума в измеряемых сигналах. Очевидно, что даже если шумовая составляющая не маскирует полезный сигнал, её нали - чие всё равно негативно влияет на точность результатов измерений и их качество в целом: больший раз - брос приобретают значения результа - тов автоматических измерений, а для периодических сигналов снижается межпериодная корреляция. Ввиду это - го целесообразно рассмотреть методы, позволяющие снизить влияние адди - тивного шума на качество результа - тов приборного анализа сигналов во временно́й области. Основные способы снижения влияния шумов на результаты анализа сигналов во временно́й области Номенклатура способов снижения влияния шума на результаты анализа сигналов во временно́й области и каче - ство их наблюдения на экране осцил - лографа оказывается весьма широкой, однако применимость каждого из них определяется причиной появления нежелательных аддитивных составля - ющих и частными условиями решения измерительной задачи. Важно подчер - кнуть, что все рассматриваемые ниже методы не будут эффективными, если сигнал и шум образованы их свёрткой [3]. Для таких случаев должна приме - няться гомоморфная обработка. Усреднение, реализуемое современ - ными цифровыми осциллографами по заданному количеству осциллограмм, позволяет уменьшить уровень ото - бражаемого шума за счёт его стати - стической компенсации. Это хорошо работает, если речь идёт о шуме с нор - мальным или, по крайней мере, сим - метричным распределением и нуле - вым математическим ожиданием. Способ в основном применяется для периодических сигналов, однако при специальных типах запуска развёрт - ки применим и для непериодических сигналов. В [4] отмечается, что такое усреднение позволяет получить улуч - шение отношения сигнал/шум поряд - ка 1,4 дБ, или 28%. Ограничение полосы пропуска - ния также является базовой функци - ей современных осциллографов. Для распространённых любительских при - боров с полосой 100 МГц частота сре - за обычно соответствует 20 МГц, что позволяет снизить уровень широко - полосного шума в 5 раз, или на 7 дБ. Более дорогие профессиональные осциллографы имеют настраиваемую частоту среза, что позволяет адапти - ровать ограничение полосы пропу - скания под конкретный измеряемый