A spektrum analizátorok a mérés egyik fontos tesztje frekvenciák és sok más paraméter. Érdekes módon a spektrum analizátorokat olyan jelek mérésére használják, amelyeket ismerünk, és olyan jeleket találunk, amelyeket nem ismerünk. Pontosságának köszönhetően a spektrum analizátor rengeteg alkalmazást nyert az elektromos és elektronikus mérések területén. Számos áramkör és rendszer tesztelésére szolgál. Ezek az áramkörök és rendszerek rádiófrekvenciás szinten működnek.
Különböző modellkonfigurációival ez az eszköz saját sokoldalúsággal rendelkezik a műszerezés és a mérés terén. Különböző specifikációkkal, méretekkel érkezik, sőt adott alkalmazások alapján is elérhető. Az eszköz egyenletes nagyfrekvenciás tartományban való használata ultrarádiófrekvencia szintjén jelenleg kutatás. Akár számítógépes rendszerhez is csatlakoztatható, és a mérések rögzíthetők a digitális platformon.
Mi az a Spectrum Analyzer?
A Spectrum Analyzer alapvetően egy tesztelő eszköz, amely egy áramkör vagy egy rendszer különböző paramétereit méri rádiófrekvenciás tartományban. Egy normál tesztberendezés a mennyiséget az amplitúdója alapján méri az idő függvényében. Például egy voltmérő az időtartomány alapján méri a feszültség amplitúdóját. Tehát kapunk egy szinuszos görbét AC feszültség vagy egyenes vonal a DC feszültség . De egy spektrum analizátor a mennyiséget az amplitúdó és a frekvencia függvényében mérné.
Frekvencia tartomány válasza
Amint a diagramon látható, a spektrum analizátor méri az amplitúdót a frekvenciatartományban. A magas csúcsjelek jelentik a nagyságrendet, és közöttük vannak zajjelek is. Használhatjuk a spektrumelemzőt a zajjelek kiküszöbölésére és a rendszer hatékonyabbá tételére. A zaj-visszavonási tényezők (SNR) napjainkban az elektronikus alkalmazások egyik fontos jellemzője. Például a fejhallgatóhoz zajcsökkentési szempont tartozik. Az ilyen berendezések teszteléséhez spektrum analizátorokat használnak.
Elemző blokk diagram
Blokk diagramm
A spektrum analizátor blokkdiagramját fentebb mutatjuk be. Ez egy bemeneti csillapítóból áll, amely csillapítja a bemenő rádiófrekvenciás jelet. A csillapított jelet egy aluláteresztő szűrőbe vezetik, hogy kiküszöböljék a hullámosságot.
A szűrt jelet összekeverjük egy feszültségre hangolt oszcillátorral, és egy erősítőbe tápláljuk. A erősítő a katódsugár oszcilloszkópba táplálják. A másik oldalon van egy sweep generátorunk is. Mindkettőt a CRO kapja függőleges és vízszintes lehajlásokhoz.
Spektrumelemző működési elve
A spektrumelemző alapvetően méri a jel spektrumtartalmát, vagyis az analizátorba táplálja. Például, ha egy szűrő kimenetét mérjük, mondjuk aluláteresztő szűrőt, akkor a spektrumelemző a kimeneti szűrő spektrumtartalmát méri a frekvenciatartományban. Ebben a folyamatban a zajtartalmat is megmérné és megjelenítené a CRO-ban,
Amint azt a blokkdiagram mutatja, a spektrum analizátor működése alapvetően úgy kategorizálható, hogy a katódsugár oszcilloszkópon vertikális és vízszintes söpörést eredményez. Tudjuk, hogy a mért jel vízszintes sweepje a frekvencia, a függőleges sweep pedig az amplitúdója.
Dolgozó
A mért jel vízszintes söpörésének előállításához a rádiófrekvenciás jelet a bemeneti csillapítóhoz vezetik, amely a jelet a rádiófrekvencia szintjén csillapítja. A csillapító kimenetét az aluláteresztő szűrőbe vezetik, hogy kiküszöböljék a jel hullámzási tartalmát. Ezután egy erősítőbe táplálják, amely egy bizonyos szintre felerősíti a jel nagyságát.
Ebben a folyamatban keverik az oszcillátor kimenetével is, amelyet egy bizonyos frekvencián hangolnak. Az oszcillátor segít előidézni a táplált hullámforma váltakozó jellegét. Miután összekeveredett az oszcillátorral és felerősítette, a jel a vízszintes detektorba kerül, amely a jelet frekvenciatartománygá alakítja. Itt a spektrum analizátorban a jel spektrális mennyisége a frekvenciatartományban jelenik meg.
A függőleges söpöréshez az amplitúdó szükséges. Az amplitúdó megszerzéséhez a jel a feszültségre hangolt oszcillátorba kerül. A feszültségre hangolt oszcillátort a rádiófrekvencia szintjén hangolják. Általában ellenállások és kondenzátorok kombinációját használják az oszcillátor áramkörök előállításához. Ezt RC oszcillátoroknak nevezik. Az oszcillátor szintjén a jel fázisa 360 fokkal elmozdul. Ehhez a fáziseltoláshoz különböző szintű áramköröket használnak. Általában 3 szintünk van.
Néha még transzformátorokat is használnak fáziseltolásos célokra. A legtöbb esetben az oszcillátorok frekvenciáját is rámpagenerátor segítségével szabályozzák. A rámpagenerátort néha impulzusszélesség-modulátorhoz is csatlakoztatják, hogy impulzus-rámpát kapjanak. Az oszcillátor kimenete a függőleges sweep áramkörbe kerül. Ami amplitúdót biztosít a katódsugár oszcilloszkópon.
A spektrumelemző típusai
A spektrum analizátorok két kategóriába sorolhatók. Analóg és digitális
Analóg spektrum analizátor
Az analóg spektrum analizátorok a szuperheterodin elvet alkalmazzák. Sweep vagy sweep analizátoroknak is nevezik őket. Amint azt a blokkdiagram mutatja, az elemző készüléknek különböző vízszintes és függőleges söpörési áramkörei lesznek. A kimenet decibelben történő megjelenítéséhez logaritmikus erősítőt is használnak a vízszintes sweep áramkör előtt. Videószűrő is rendelkezésre áll a videotartalom szűrésére. A rámpa generátor használata minden frekvenciának egyedi helyet biztosít a kijelzőn, amelyen keresztül megjelenítheti a frekvencia választ.
Digitális spektrumelemző
A digitális spektrum analizátor gyors Fourier transzformációs (FFT) blokkokból és analóg-digitális átalakító (ADC) blokkokból áll, amelyek az analóg jelet digitális jellé alakítják. A blokkdiagram ábrázolásával
Digitális spektrumelemző
Amint azt a blokkdiagram ábrázolása mutatja, a jelet a csillapítóba táplálják, amely csillapítja a jel szintjét, majd az LPF-be táplálják a hullámtartalom kiküszöbölése érdekében. Ezután a jelet egy analóg-digitális átalakítóba (ADC) táplálják, amely a jelet digitális tartományba konvertálja. A digitális jelet az FFT analizátorhoz vezetik, amely a jelet frekvencia tartományba konvertálja. Segít mérni a jel frekvenciaspektrumát. Végül a CRO segítségével jelenik meg.
Az elemző előnyei és hátrányai
Számos előnye van, mivel a rádiófrekvenciás tartományban lévő jel spektrális mennyiségét méri. Számos mérést is biztosít. Az egyetlen hátrány a költsége, amely magasabb a szokásos hagyományos mérőkhöz képest.
Az Analyzer alkalmazásai
A vizsgálati célokra alapvetően használt spektrumelemző különféle mennyiségek mérésére használható. Mindezeket a méréseket rádiófrekvenciás szinten végezzük. A spektrum analizátorral gyakran mért mennyiségek
- Jelszintek - A jel amplitúdója a frekvenciatartomány alapján mérhető a spektrum analizátorral
- Fázis zaj - Mivel a méréseket a frekvenciatartományon végezzük, és mérjük a spektrumtartalmat, a fáziszaj könnyen mérhető. Hullámként jelenik meg a katódsugár oszcilloszkóp kimenetében.
- Harmonikus torzítás - Ez a jel minőségének meghatározása szempontjából fontos tényező. A harmonikus torzítás alapján kiszámítják a teljes harmonikus torzítást (THD) a jel teljesítményminőségének értékelésére. A jelet meg kell menteni a megereszkedéstől és a duzzanattól. A harmonikus torzítások csökkentése még a felesleges veszteségek elkerülése érdekében is fontos.
- Intermodulációs torzítás - A jel modulálása közben az amplitúdó (amplitúdó moduláció) vagy a frekvencia (frekvencia moduláció) alapján torzulásokat okoz a középszint. Ezt a torzítást el kell kerülni, hogy feldolgozott jel legyen. Ehhez spektrum analizátort használnak az intermodulációs torzítás mérésére. Miután a torzítás külső áramkörök segítségével csökkent, a jel feldolgozható.
- Hamis jelek - Ezek nem kívánt jelek, amelyeket észlelni és kiküszöbölni kell. Ezeket a jeleket nem lehet közvetlenül megmérni. Ezek ismeretlen jelek, amelyeket meg kell mérni.
- Jelfrekvencia - Ez is fontos értékelendő tényező. Mivel az elemzőt rádiófrekvenciás szinten használtuk, a frekvenciasáv nagyon magas, és fontossá válik az egyes jelek frekvenciatartalmának mérése. Ehhez a spektrumhoz kifejezetten analizátorokat használnak.
- Spektrális maszkok - A spektrum analizátorok szintén hasznosak a spektrális maszkok elemzéséhez
Ezért láttuk a működési elvét, kialakítását, előnyeit és alkalmazását spektrum elemző. Gondolkodni kell, hogyan lehet tárolni a mért adatokat egy spektrum analizátorban? És hogyan lehet átvinni más adathordozókra, például a számítógépre további mérés céljából.
