Analizatorji spektra so eno pomembnih preskusov, ki se uporabljajo za merjenje frekvence in veliko drugih parametrov. Zanimivo je, da se z analizatorji spektra merijo signali, ki jih poznamo, in najdemo signale, ki jih ne poznamo. Analizator spektra je zaradi svoje natančnosti pridobil veliko aplikacij na področju električnih in elektronskih meritev. Uporablja se za preizkušanje številnih vezij in sistemov. Ta vezja in sistemi delujejo na radijskih frekvencah.
S svojimi različnimi konfiguracijami modelov ima ta naprava svojo raznolikost na področju instrumentacije in merjenja. Na voljo je z različnimi specifikacijami, velikostmi in celo na voljo glede na posebne aplikacije. Trenutno se v raziskavah uporablja naprava v enakomerno visokofrekvenčnem območju na ravni ultrafrekvenc. Lahko ga celo povežete z računalniškim sistemom, meritve pa lahko beležite na digitalni platformi.
Kaj je spektralni analizator?
Spektralni analizator je v osnovi testni instrument, ki meri različne parametre v vezju ali sistemu v radiofrekvenčnem območju. Del običajne preskusne opreme bi meril količino glede na njeno amplitudo glede na čas. Na primer, voltmeter izmeri amplitudo napetosti glede na časovno domeno. Tako bomo dobili sinusno krivuljo Izmenična napetost ali ravna črta za Enosmerna napetost . Toda analizator spektra bi meril količino glede na amplitudo in frekvenco.
Odziv frekvenčne domene
Kot je prikazano na diagramu, analizator spektra meri amplitudo v frekvenčnem območju. Signali visokih vrhov predstavljajo velikost, vmes pa imamo tudi signale hrupa. Z analizatorjem spektra lahko odpravimo šumne signale in sistem naredimo bolj učinkovit. Dejavniki signala za odpravo hrupa (SNR) so danes ena od pomembnih lastnosti elektronskih aplikacij. Slušalke so na primer opremljene z odpravljanjem šuma. Za testiranje takšne opreme se uporabljajo analizatorji spektra.
Blokovni diagram analizatorja
Blok diagram
Blokovni diagram analizatorja spektra je prikazan zgoraj. Sestavljen je iz vhodnega dušilnika, ki oslabi vhodni radiofrekvenčni signal. Oslabljeni signal se dovaja v nizkoprepustni filter, da se odstrani valovanje.
Filtrirani signal se zmeša z napetostno nastavljenim oscilatorjem in se napaja v ojačevalnik. The ojačevalnik se napaja v katodni osciloskop. Na drugi strani imamo tudi generator pometanja. Oba se napajata v CRO za navpične in vodoravne deformacije.
Načelo delovanja analizatorja spektra
Analizator spektra v osnovi meri spektralno vsebnost signala, tj. Dovaja se v analizator. Na primer, če merimo izhodno moč filtra, recimo nizkoprepustni filter, potem bi analizator spektra izmeril vsebnost spektra izhodnega filtra v frekvenčnem območju. V tem postopku bi izmeril tudi vsebnost hrupa in jo prikazal v CRO,
Kot je prikazano v blokovnem diagramu, lahko delovanje analizatorja spektra v osnovi kategoriziramo tako, da proizvaja navpični in vodoravni pregled na katodnem osciloskopu. Vemo, da bi bil vodoravni zamah merjenega signala glede na frekvenco, navpični pa z njegovo amplitudo.
Delo
Za izvedbo vodoravnega zamaha izmerjenega signala se signal na radiofrekvenčni ravni dovede v vhodni dušilnik, ki oslabi signal na ravni radijske frekvence. Izhod dušilnika se napaja na nizkofrekvenčni filter, da se odpravi kakršna koli valovanja v signalu. Nato se napaja na ojačevalnik, ki ojača velikost signala na določeno raven.
V tem procesu se pomeša tudi z izhodom oscilatorja, ki je nastavljen na določeno frekvenco. Oscilator pomaga ustvariti izmenično naravo napajane valovne oblike. Po mešanju z oscilatorjem in njegovem ojačitvi se signal dovede v vodoravni detektor, ki signal pretvori v frekvenčno domeno. V analizatorju spektra je spektralna količina signala predstavljena v frekvenčnem območju.
Za navpični pomik je potrebna amplituda. Da bi dobili amplitudo, se signal dovaja na napetostno nastavljen oscilator. Oscilator napetosti nastavljen je na ravni radijske frekvence. Na splošno se za pridobivanje oscilatornih vezij uporablja kombinacija uporov in kondenzatorjev. To je znano kot RC oscilatorji. Na ravni oscilatorja se signal premakne za 360 stopinj. Za ta fazni premik se uporabljajo različne ravni RC vezij. Običajno imamo 3 stopnje.
Včasih se za transformiranje faz uporabljajo tudi transformatorji. V večini primerov frekvenco oscilatorjev nadziramo tudi s pomočjo ramp generatorja. Generator rampe je včasih povezan tudi z modulatorjem širine impulza, da dobimo rampo impulzov. Izhod oscilatorja se napaja v navpično vezje. Kar zagotavlja amplitudo na katodnem osciloskopu.
Vrste analizatorja spektra
Analizatorje spektra lahko razvrstimo v dve kategoriji. Analogna in digitalna
Analogni analizator spektra
Analizatorji analognega spektra uporabljajo princip superheterodina. Imenujejo se tudi pometajoči ali pometalni analizatorji. Kot je prikazano na blokovnem diagramu, bo imel analizator različna vodoravna in navpična vezja. Za prikaz izhoda v decibelih se pred vodoravnim pometalnim vezjem uporablja tudi logaritemski ojačevalnik. Za filtriranje video vsebine je na voljo tudi video filter. Uporaba ramp generatorja zagotavlja vsaki frekvenci edinstveno mesto na zaslonu, s pomočjo katerega lahko prikaže frekvenčni odziv.
Digitalni analizator spektra
Digitalni analizator spektra je sestavljen iz blokov hitre Fourierjeve transformacije (FFT) in blokov analogno-digitalnih pretvornikov (ADC) za pretvorbo analognega signala v digitalni signal. Po predstavitvi blokovnega diagrama
Digitalni analizator spektra
Kot kaže predstavitev blokovnega diagrama, se signal napaja v dušilnik, ki oslabi nivo signala, in nato v LPF za odpravo vsebnosti valovanja. Nato se signal dovede v analogno-digitalni pretvornik (ADC), ki pretvori signal v digitalno domeno. Digitalni signal se napaja v analizator FFT, ki pretvori signal v frekvenčno domeno. Pomaga pri merjenju frekvenčnega spektra signala. Na koncu se prikaže s pomočjo CRO.
Prednosti in slabosti analizatorja
Ima veliko prednosti, saj meri spektralno količino v signalu v radiofrekvenčnem območju. Omogoča tudi številne meritve. Edina pomanjkljivost je njegova cena, ki je višja v primerjavi z običajnimi običajnimi števci.
Aplikacije analizatorja
Analizator spektra, ki se v osnovi uporablja za preskušanje, se lahko uporablja za merjenje različnih količin. Vse te meritve se izvajajo na radiofrekvenčni ravni. Pogosto izmerjene količine z analizatorjem spektra so
- Ravni signala - Amplitudo signala, ki temelji na frekvenčnem področju, lahko izmerimo s pomočjo spektralnega analizatorja
- Fazni hrup - Ker se meritve izvajajo na frekvenčnem področju in se meri spektralna vsebnost, je fazni šum mogoče enostavno izmeriti. V izhodu katodnega osciloskopa je videti kot valovanje.
- Harmonično popačenje - To je glavni dejavnik, ki ga je treba določiti za kakovost signala. Na podlagi harmoničnega popačenja se izračuna skupno harmonsko popačenje (THD), da se oceni kakovost moči signala. Signal je treba shraniti pred povešanjem in nabrekanjem. Zmanjšanje ravni harmoničnega popačenja je celo pomembno, da se izognemo nepotrebnim izgubam.
- Intermodulacijsko popačenje - Med modulacijo signala na vmesni ravni nastanejo izkrivljanja na podlagi amplitude (amplitudne modulacije) ali frekvence (frekvenčna modulacija). Izogibati se je treba temu izkrivljanju, da ima obdelan signal. Za to se za merjenje intermodulacijskega popačenja uporablja spektralni analizator. Ko se popačenje zmanjša z uporabo zunanjih vezij, se lahko signal obdela.
- Lažni signali - To so neželeni signali, ki jih je treba zaznati in odpraviti. Teh signalov ni mogoče izmeriti neposredno. So neznan signal, ki ga je treba izmeriti.
- Frekvenca signala - To je tudi pomemben dejavnik, ki ga je treba oceniti. Ker smo analizator uporabljali na radiofrekvenčni ravni, je frekvenčni pas zelo visok in postaja pomembno izmeriti frekvenčno vsebino vsakega signala. Za ta spekter so posebej uporabljeni analizatorji.
- Spektralne maske - Analizatorji spektralnih mask so v pomoč tudi analizatorjem spektra
Zato smo videli načelo dela, zasnovo, prednosti in uporabo spektra analizator. Pomisliti je treba, kako podatke, ki se merijo, shraniti v analizator spektra? In kako ga prenesti na druge medije, kot je računalnik, za nadaljnje merjenje.
