Phenquestions
Съществуват спектрални анализатори за различни видове сигнали, но тази статия ще се фокусира главно върху радиочестотните (RF) спектрални анализатори.
Какво е RF спектроанализатор?
RF Spectrum Analyzer е широко използван тестов инструмент, който измерва мощността на спектъра на входния сигнал, като измерва неговата амплитуда, показана на вертикалната ос (ос y), спрямо честотата си, показана на хоризонталната ос (ос x ). Изходът се показва в честотната област. Той е ефективен при осигуряване на представа за радиочестотните характеристики на модулите или системите на схемите, тъй като с информацията за сигнала, получена от анализатора, може да се идентифицира вида на наличните сигнали и да се измерват техните честоти, честотни нива и амплитуда. Освен това могат да се наблюдават и други спектрални компоненти на сигнала, като доминираща честота, мощност, изкривяване, хармоници и честотна лента.
Какви са видовете спектрален анализатор?
Като цяло, спектроанализаторите се категоризират в два типа: изместен спектър анализатор и FFT спектър анализатор. Въпреки това, спектралните анализатори се развиха в различни форм фактори през годините, като непрекъснато напредваха с технологиите. Независимо от форм-факторите си, той все още служи за основната си цел - да анализира честотния спектър на всеки даден сигнал. По-долу са дадени различните видове и форм-фактори на спектроанализаторите, всеки от които е предназначен за различни приложения и приложения.
Анализатор на обхванатия спектър. Известен също като анализатор на суперхетеродинния спектър, типът swept е традиционната и най-старата форма на анализатора на спектъра. По-старите модели разчитат на аналогови техники и са служили като основа за тестване на спектров анализ в продължение на много години. Повечето от тези модели вече са остарели и са заменени от съвременни видове анализатори на обхванатия спектър, които използват цифрови техники.
Цифров FFT (Fast Fourier Transform) анализатор на спектъра. Както подсказва името, този тип анализатор на спектъра използва цифрова технология, преобразувайки аналогови сигнали в техния цифров формат, използвайки FFT техники. Накратко, FFT техниките използват математически процес за трансформиране на формата на вълната в компонентите на нейния честотен спектър.
Анализатор на спектъра в реално време. Този базиран на FFT анализатор на спектъра е хибрид от заметен и FFT тип. Използвайки суперхетеродинната техника, тя първо преобразува сигнала надолу в по-ниска честота, след това използва FFT техники за анализ на сигнала. Манипулацията с FFT се извършва бързо в реално време, без да се пропускат пропуски и информация в изчисления радиочестотен спектър. Освен това, този тип анализатор на спектъра може да взема входящи сигнали във времева област (както при осцилоскоп) и да ги преобразува в честотен домейн, използвайки FFT алгоритъма. Той улавя цяла честотна лента наведнъж, анализира я и след това показва спектъра.
Анализатор на спектъра PXI. PXI е стандарт, базиран на PCI eXtension Instrumentation и се използва широко за тестова апаратура, събиране на данни и контрол. Както подсказва името, този тип анализатор на спектъра се основава на стандарта PXI, като по този начин той може да бъде вграден в PXI шкаф.
USB анализатор на спектъра. Този тип анализатор на спектъра използва софтуер за анализ на спектъра, за да анализира, съхранява, показва и възпроизвежда данните. Софтуерът е инсталиран в компютър, където устройството е свързано чрез USB порт. Това е по-преносимо и рентабилно в сравнение с настолни анализатори на спектъра, тъй като трябва да бъде закупен само хардуерът за придобиване.
Ръчен анализатор на спектъра. Това е полезно в областта за наблюдение на радио или безжични предавания и за проверка на характеристиките на спектъра. Изработен в малки ръчни формати, този тип анализатор на спектъра няма същата производителност и възможности като по-големите видове спектроанализатор.
Анализатор на мрежов спектър. Този тип анализатор на спектъра е свързан към мрежа чрез Ethernet порта. Той наблюдава устройства в мрежа. Това е полезно за наблюдение на географски разпределени устройства и обикновено се инсталира в клъстери, за да обхване цялата география на устройствата, които ще се наблюдават, като по този начин, колкото по-голяма е географията, толкова повече са необходими анализатори на спектъра.
За какво се използват анализаторите на спектъра?
Спектърните анализатори се използват главно в електронни лаборатории за тестване и проверка на радиочестотните характеристики. Те се използват главно в радиочестотния дизайн, общия дизайн на електронни вериги, производството на електроника, базовото обслужване и ремонт, както и на място инсталиране и сервиз.[1]
Общите задачи, за които се използват анализатори на спектъра в лаборатория, са:
- проверка дали модулираният сигнал може да причини смущения
- проверка за наличие на шум или изкривяване
- проверка дали сигналът е в правилната честотна лента
- разследване на общи проблеми със сигнал
- измервателна мощност
- измерване на фазовия шум по сигнал
- измервателна честота
- извършване на EMI и EMI измервания
- начертаване на нивото на различни честоти една спрямо друга
Извън лабораторията анализаторите на спектъра също имат много практически приложения като отстраняване на грешки в безжични мрежи, тестване на техники за модулация / кодиране, наблюдение на радиосигналите и проверка на работата на антената, усилване на RF усилвателя, честотна лента на сигнала и използване на честотната лента. Например в областта на мобилните мрежи е изключително полезно при локализиране и елиминиране на смущения. По-специално ръчните анализатори на спектъра се използват от операторите на мобилни мрежи за търсене на смущения, за да им помогнат да установят и поддържат мрежови сигнали.
Той има приложение и в други области на науката като астрономия, геология и биохимия, наред с други. Като пример, спектроанализаторите се използват за анализ на химичния състав на материалите въз основа на спектралния модел на светлината в областта на спектрометрията.
Въпреки че анализаторът на спектъра има много приложения, той не е инструмент за всички. За да работи устройството, ще е необходим професионалист, който разбира как работи и как да интерпретира характеристиките на даден сигнал. Независимо от това, това е незаменим тестов инструмент, който има широк спектър от приложения, не само в областта на електрониката, но и в други области на науката.
Източници:
Какво е анализатор на спектъра: анализатор на радиочестотния спектър, Electronics-Notes.com
