Анализатори спектра су једно од важних испитивања које се користе за мерење фреквенције и многи други параметри. Занимљиво је да се анализатори спектра користе за мерење сигнала које познајемо и проналажење сигнала које не знамо. Захваљујући својој тачности, анализатор спектра стекао је много примена у области електричних и електронских мерења. Користи се за испитивање многих кола и система. Ови кругови и системи раде на нивоима радио фреквенција.
Са различитим конфигурацијама модела, овај уређај има своју свестраност у пољу инструментације и мерења. Долази са различитим спецификацијама, величинама, па чак и доступан на основу одређених апликација. Тренутно се истражује употреба уређаја у чак високофреквентном опсегу на нивоу ултрафреквенције. Може се чак повезати са рачунарским системом, а мерења се могу снимати на дигиталној платформи.
Шта је анализатор спектра?
Спектрални анализатор је у основи инструмент за испитивање који мери различите параметре у кругу или у систему у опсегу радио фреквенција. Комад уобичајене опреме за испитивање мерио би количину на основу њене амплитуде у односу на време. На пример, волтметар би мерио амплитуду напона на основу временског домена. Тако ћемо добити синусну кривуљу од АЦ напон или права линија за Једносмерни напон . Али анализатор спектра мерио би количину у смислу амплитуде и фреквенције.
Одговор фреквенцијског домена
Као што је приказано на дијаграму, анализатор спектра мери амплитуду у фреквенцијском домену. Сигнали високог врха представљају величину, а између њих имамо и сигнале шума. Можемо користити анализатор спектра да елиминишемо сигнале шума и систем учинимо ефикаснијим. Сигнал на факторе поништавања буке (СНР) једна је од важних карактеристика данас за електронске апликације. На пример, слушалице долазе са аспектом пригушивања шума. За испитивање такве опреме користе се анализатори спектра.
Блок дијаграм анализатора
Блок дијаграм
Блок дијаграм анализатора спектра приказан је горе. Састоји се од улазног пригушивача, који пригушује улазни радиофреквенцијски сигнал. Пригушени сигнал се доводи у нископропусни филтер да би се елиминисао таласни садржај.
Филтрирани сигнал се меша са осцилатором подешеним на напон и доводи у појачало. Тхе појачало напаја се на катодни осцилоскоп. Са друге стране имамо и генератор замаха. Обоје се доводе до ЦРО ради вертикалних и хоризонталних угиба.
Принцип рада анализатора спектра
Анализатор спектра у основи мери садржај спектра у сигналу, тј. Напаја се у анализатор. На пример, ако меримо излаз филтера, рецимо нископропусни филтер, онда би анализатор спектра мерио садржај спектра излазног филтера у фреквенцијском домену. У овом процесу, такође би мерио садржај буке и приказивао га у ЦРО,
Као што је приказано на блок дијаграму, рад анализатора спектра може се у основи категорисати као производ вертикалног и хоризонталног замаха на катодном осцилоскопу. Знамо да би хоризонтални замах измереног сигнала био у односу на фреквенцију, а вертикални замах у односу на његову амплитуду.
Рад
Да би се произвео хоризонтални замах измереног сигнала, сигнал на нивоу радио фреквенције се доводи у улазни пригушивач, који пригушује сигнал на нивоу радио фреквенције. Излаз атенуатора доводи се на нископропусни филтер да би се елиминисао било који таласни сигнал у сигналу. Затим се доводи на појачало, које појачава величину сигнала до одређеног нивоа.
У овом процесу се такође меша са излазом осцилатора који је подешен на одређену фреквенцију. Осцилатор помаже у генерисању наизменичне природе напајаног таласног облика. Након мешања са осцилатором и појачања, сигнал се доводи у хоризонтални детектор, који претвара сигнал у фреквенцијски домен. Овде је у анализатору спектра спектрална количина сигнала представљена у фреквенцијском домену.
За вертикални замах потребна је амплитуда. Да би се добила амплитуда, сигнал се доводи на осцилатор подешен на напон. Осцилатор подешен на напон подешава се на нивоу радио фреквенције. Генерално, комбинација отпорника и кондензатора користи се за добијање осцилаторних кола. Ово је познато као РЦ осцилатори. На нивоу осцилатора, сигнал се помера за 360 степени. За ово фазно померање користе се различити нивои РЦ кола. Обично имамо 3 нивоа.
Понекад се чак и трансформатори такође користе у сврхе померања фазе. У већини случајева фреквенција осцилатора се такође контролише помоћу рамп генератора. Генератор рампе је такође понекад повезан са модулом ширине импулса да би се добила рампа импулса. Излаз осцилатора доводи се у вертикални круг померања. Који обезбеђује амплитуду на катодном осцилоскопу.
Врсте спектралног анализатора
Анализатори спектра могу се класификовати у две категорије. Аналогни и дигитални
Аналогни анализатор спектра
Аналогни анализатори спектра користе принцип суперхетеродина. Они се називају и пометачки или замашни анализатори. Као што је приказано на блок дијаграму, анализатор ће имати различите хоризонталне и вертикалне кругове померања. Да би се приказао излаз у децибелима, користи се и логаритамско појачало пре хоризонталног круга премотавања. За филтрирање видео садржаја обезбеђен је и видео филтер. Коришћење рамп генератора пружа свакој фреквенцији јединствено место на дисплеју, помоћу којег може приказати фреквенцијски одзив.
Дигитални анализатор спектра
Дигитални анализатор спектра састоји се од блокова брзе Фоуриер-ове трансформације (ФФТ) и блокова аналогно-дигиталних претварача (АДЦ) за претварање аналогног сигнала у дигитални сигнал. Приказом блок дијаграма
Дигитални анализатор спектра
Као што је приказано приказом блок шеме, сигнал се доводи у пригушивач, који умањује ниво сигнала, а затим у ЛПФ за уклањање садржаја таласа. Тада се сигнал доводи у аналогно-дигитални претварач (АДЦ) који претвара сигнал у дигитални домен. Дигитални сигнал се доводи у ФФТ анализатор који претвара сигнал у фреквенцијски домен. Помаже у мерењу фреквенцијског спектра сигнала. Коначно, приказује се помоћу ЦРО.
Предности и недостаци анализатора
Има много предности, јер мери спектралну количину у сигналу у опсегу радио фреквенција. Такође пружа бројна мерења. Једини недостатак је његов трошак, који је већи у поређењу са уобичајеним конвенционалним бројилима.
Примене анализатора
Анализатор спектра који се у основи користи за испитивање може се користити за мерење различитих величина. Сва ова мерења се врше на нивоу радио фреквенција. Често мерене величине помоћу анализатора спектра су-
- Нивои сигнала - Амплитуда сигнала заснована на фреквенцијском домену може се мерити помоћу анализатора спектра
- Фазни шум - Како се мерења врше на фреквенцијском домену и мери спектрални садржај, фазни шум се лако може измерити. Изгледа као мрешкање на излазу осцилоскопа катодних зрака.
- Хармонска дисторзија - Ово је главни фактор који треба утврдити за квалитет сигнала. На основу хармонског изобличења израчунава се укупно хармонијско изобличење (ТХД) да би се проценио квалитет снаге сигнала. Сигнал се мора сачувати од пропадања и бубрења. Смањење нивоа хармонијских изобличења је чак важно како би се избегли непотребни губици.
- Интермодулационо изобличење - Током модулације сигнала, на средњем нивоу настају изобличења на основу амплитуде (модулације амплитуде) или фреквенције (модулација фреквенције). Ово изобличење мора се избегавати да би се добио обрађени сигнал. За ово се користи анализатор спектра за мерење интермодулационих изобличења. Једном када се изобличење смањи коришћењем спољних кола, сигнал се може обрадити.
- Лажни сигнали - То су нежељени сигнали које треба открити и елиминисати. Ови сигнали се не могу мерити директно. Они су непознати сигнал који треба мерити.
- Фреквенција сигнала - Ово је такође важан фактор који треба оценити. Пошто смо анализатор користили на нивоу радио фреквенција, опсег фреквенција је веома висок и постаје важно мерити садржај фреквенције сваког сигнала. За овај спектар се посебно користе анализатори.
- Спектралне маске - Спектрални анализатори су такође корисни за анализу спектралних маски
Отуда смо видели принцип рада, дизајн, предности и примену спектра анализатор. Човек мора да помисли, како податке који се мере чувати у анализатору спектра? И како га пренети на друге медије попут рачунара за даље мерење.
