Phenquestions
Існують аналізатори спектра для різних типів сигналів, але в цій статті основна увага приділяється аналізаторам радіочастотного спектру.
Що таке РЧ-аналізатор?
РЧ-аналізатор спектра - широко використовуваний прилад для тестування, який вимірює потужність спектра вхідного сигналу, вимірюючи його амплітуду, відображену на вертикальній осі (вісь y), проти частоти, що відображається на горизонтальній осі (вісь x ). Вихідні дані відображаються в частотній області. Це ефективно для отримання уявлення про ВЧ-характеристики модулів або систем схем, оскільки за допомогою інформації про сигнал, отриманої від аналізатора, можна визначити тип наявних сигналів та виміряти їх частоти, рівні частоти та амплітуду. Крім того, можна спостерігати інші спектральні компоненти сигналу, такі як домінуюча частота, потужність, спотворення, гармоніки та смуга пропускання.
Які існують типи аналізатора спектра?
Як правило, аналізатори спектра поділяються на два типи: змінений спектр-аналізатор і аналітик спектру БПФ. Однак аналізатори спектра протягом багатьох років еволюціонували в різних форм-факторах, постійно вдосконалюючись разом із технологіями. Незалежно від форм-факторів, він все ще виконує свою основну мету - аналіз частотного спектру будь-якого даного сигналу. Нижче наведено різні типи та форм-фактори аналізаторів спектра, кожен призначений для різного використання та застосування.
Помітний аналізатор спектра. Також відомий як супергетеродинний аналізатор спектра, підмітаний тип є традиційною і найстарішою формою аналізатора спектра. Старі моделі покладаються на аналогові методи і служать основою тестування спектрального аналізу протягом багатьох років. Більшість з цих моделей вже застарілі і замінені сучасними типами аналізаторів спектра, що застосовують цифрові технології.
Цифровий аналізатор спектра ШВФ (швидке перетворення Фур'є). Як випливає з назви, цей тип аналізатора спектра використовує цифрову технологію, перетворюючи аналогові сигнали в їх цифровий формат за допомогою методів ШПФ. У двох словах, методи ШПФ використовують математичний процес для перетворення форми хвилі в компоненти її частотного спектра.
Аналізатор спектра в реальному часі. Цей аналізатор спектра, що базується на ШПФ, є гібридом вимірювального та ШПФ типу. Використовуючи техніку супергетеродин, він спочатку перетворює сигнал на нижчу частоту, потім використовує методи БПФ для аналізу сигналу. Маніпуляції з БПФ здійснюються швидко в режимі реального часу, не залишаючи прогалин та інформації, пропущеної в розрахунковому ВЧ-спектрі. Крім того, цей тип аналізатора спектра може відбирати вхідні сигнали в часовій області (як з осцилографом) і перетворювати їх в частотну область за допомогою алгоритму БПФ. Він фіксує відразу цілу смугу частот, аналізує її, а потім відображає спектр.
Аналізатор спектра PXI. PXI - це стандарт, заснований на PCI eXtension Instrumentation і широко застосовується для контрольних приладів, збору даних та контролю. Як випливає з назви, цей тип аналізатора спектра заснований на стандарті PXI, отже, його можна вбудувати в стійку PXI.
USB-аналізатор спектра. Цей тип аналізатора спектра використовує програмне забезпечення аналізатора спектра для аналізу, збереження, відображення та відтворення даних. Програмне забезпечення встановлюється на комп'ютері, де пристрій підключено через порт USB. Це є більш портативним та економічно вигідним, ніж настільні аналізатори спектра, оскільки потрібно придбати лише обладнання для придбання.
Портативний аналізатор спектра. Це корисно в галузі для моніторингу радіо- чи бездротових передач та для перевірки характеристик спектру. Виконаний у невеликих портативних форматах, цей тип аналізатора спектра не має такої ж продуктивності та можливостей, як більші типи аналізатора спектра.
Мережевий аналізатор спектра. Цей тип аналізатора спектра підключений до мережі через порт Ethernet. Він контролює пристрої в мережі. Це корисно для моніторингу географічно розподілених пристроїв і зазвичай встановлюється в кластери для охоплення всієї географії пристроїв, що підлягають моніторингу, отже, чим більша географія, тим більше аналізаторів спектру потрібно.
Для чого використовується аналізатори спектра?
Аналізатори спектра в основному використовуються в електронних лабораторіях для тестування та перевірки радіочастотних характеристик. Вони в основному використовуються в радіочастотному проектуванні, загальному проектуванні електронних схем, виробництві електроніки, базовому сервісному обслуговуванні та ремонті, а також у польових установках та сервісному обслуговуванні.[1]
Загальними завданнями, для яких використовуються аналізатори спектра в лабораторії, є:
- перевірка того, чи модульований сигнал може спричинити перешкоди
- перевірка наявності шуму або спотворень
- перевірка, чи сигнал знаходиться в потрібній смузі частот
- розслідування загальних проблем із сигналом
- вимірювальна потужність
- вимірювання фазового шуму за сигналом
- вимірювання частоти
- проведення вимірювань EMI та EMI
- побудова графіку рівня різних частот відносно один одного
За межами лабораторії аналізатори спектра також мають багато практичних застосувань, таких як налагодження бездротових мереж, тестування методів модуляції / кодування, моніторинг радіосигналів та перевірка роботи антени, підсилення РЧ підсилювача, пропускна здатність сигналу та використання смуги. Наприклад, у сфері мобільних мереж це надзвичайно корисно для пошуку та усунення перешкод. Зокрема, портативні аналізатори спектра використовуються операторами мобільних мереж для пошуку перешкод, щоб допомогти їм встановити та підтримувати мережеві сигнали.
Він також застосовується в інших галузях науки, таких як астрономія, геологія та біохімія, серед інших. Як приклад, спектральні аналізатори використовуються для аналізу хімічного складу матеріалів на основі спектральної картини світла в області спектрометрії.
Хоча аналізатор спектра має багато застосувань, він не є інструментом для всіх. Для роботи пристрою знадобиться професіонал, який розуміє, як це працює і як інтерпретувати характеристики сигналу. Тим не менше, це незамінний випробувальний прилад, який має широкий спектр використання, не тільки в галузі електроніки, а й в інших галузях науки.
Джерела:
Що таке аналізатор спектра: РЧ-аналізатор спектру, Electronics-Notes.ком
