Спектралните анализатори са едно от важните тестове, които се използват за измерване честоти и много други параметри. Интересното е, че анализаторите на спектъра се използват за измерване на сигнали, които познаваме и намиране на сигнали, които не знаем. Благодарение на своята точност, спектралният анализатор е спечелил много приложения в областта на електрическите и електронните измервания. Използва се за тестване на много схеми и системи. Тези схеми и системи работят на нива на радиочестоти.
Със своите различни конфигурации на модели, това устройство има своя собствена гъвкавост в областта на измервателните уреди и измервания. Той се предлага с различни спецификации, размери и дори се предлага въз основа на конкретни приложения. В момента използването на устройството в дори високочестотен диапазон на ниво свръхчестота е в изследвания. Той може дори да бъде свързан към компютърна система и измерванията могат да бъдат записани на цифровата платформа.
Какво е спектрален анализатор?
Спектърният анализатор е фундаментално изпитателен инструмент, който измерва различни параметри във верига или в система в радиочестотен диапазон. Една част от нормалното оборудване за тестване ще измерва количеството въз основа на неговата амплитуда по отношение на времето. Например, волтметър би измерил амплитудата на напрежението въз основа на времевата област. Така че ще получим синусоидална крива на Променливо напрежение или права линия за DC напрежение . Но анализатор на спектъра ще измери количеството по отношение на амплитудата спрямо честотата.
Отговор на честотния домейн
Както е показано на диаграмата, анализаторът на спектъра измерва амплитудата в честотната област. Сигналите с висок пик представляват величината, а между тях имаме и шумови сигнали. Можем да използваме анализатора на спектъра, за да елиминираме шумовите сигнали и да направим системата по-ефективна. Сигналът за фактори за анулиране на шума (SNR) е една от важните характеристики в днешно време за електронните приложения. Например слушалките се предлагат с аспект на шумопотискане. За тестване на такова оборудване се използват спектрални анализатори.
Блокова диаграма на анализатора
Блокова диаграма
Блоковата схема на анализатора на спектъра е показана по-горе. Състои се от входящ атенюатор, който отслабва входния радиочестотен сигнал. Атенюираният сигнал се подава към нискочестотен филтър, за да се елиминира съдържанието на пулсации.
Филтрираният сигнал се смесва с настроен на напрежение генератор и се подава към усилвател. The усилвател подава се към катодно-лъчевия осцилоскоп. От другата страна имаме и генератор за почистване. И двете се подават към CRO за вертикални и хоризонтални отклонения.
Принцип на работа на анализатора на спектъра
Анализаторът на спектъра измерва основно съдържанието на спектъра в сигнала, т.е. подава се към анализатора. Например, ако измерваме изхода на филтър, да кажем, че нискочестотен филтър, тогава анализаторът на спектъра ще измери съдържанието на спектъра в изходния филтър в честотната област. В този процес той също ще измерва съдържанието на шума и ще го показва в CRO,
Както е показано в блоковата диаграма, работата на анализатора на спектъра може да бъде категоризирана като произвеждаща вертикално и хоризонтално размахване на катодно-лъчевия осцилоскоп. Знаем, че хоризонталното размахване на измерения сигнал би било по отношение на честотата, а вертикалното размахване - по отношение на неговата амплитуда.
Работещи
За да се получи хоризонтално размахване на измерения сигнал, сигналът на нивото на радиочестотата се подава към входния атенюатор, който отслабва сигнала на нивото на радиочестотата. Изходът на атенюатора се подава към нискочестотния филтър, за да се елиминира всяко пулсационно съдържание в сигнала. След това се подава към усилвател, който усилва силата на сигнала до определено ниво.
В този процес той също се смесва с изхода на осцилатора, който е настроен на определена честота. Осцилаторът помага да се генерира променлив характер на захранваната форма на вълната. След като се смеси с осцилатора и се усили, сигналът се подава към хоризонталния детектор, който преобразува сигнала в честотната област. Тук в анализатора на спектъра спектралното количество на сигнала е представено в честотната област.
За вертикалното размах се изисква амплитудата. За да се получи амплитудата, сигналът се подава към осцилатора, настроен на напрежение. Осцилаторът, настроен на напрежение, се настройва на нивото на радиочестотата. Като цяло комбинацията от резистори и кондензатори се използва за получаване на осцилаторните вериги. Това е известно като RC осцилатори. На ниво осцилатор сигналът получава фаза, изместена на 360 градуса. За това фазово изместване се използват различни нива на RC вериги. Обикновено имаме 3 нива.
Понякога дори трансформатори също се използват за целите на изместване на фазата. В повечето случаи честотата на осцилаторите също се контролира с помощта на генератор на рампа. Генераторът на рампа също понякога е свързан към модулатор с широчина на импулса, за да се получи рампа от импулси. Изходът на осцилатора се подава към веригата за вертикално размахване. Която осигурява амплитуда на катодно-лъчевия осцилоскоп.
Видове спектрален анализатор
Спектралните анализатори могат да бъдат класифицирани в две категории. Аналогови и цифрови
Аналогов анализатор на спектъра
Анализаторите на аналоговия спектър използват принципа на суперхетеродина. Те се наричат още анализатори за почистване или почистване. Както е показано на блок-схемата, анализаторът ще има различни хоризонтални и вертикални вериги за размах. За да се покаже изходът в децибели, се използва и логаритмичен усилвател преди хоризонталната верига за почистване. Предвиден е и видео филтър за филтриране на видеосъдържанието. Използването на рампов генератор осигурява на всяка честота уникално местоположение на дисплея, чрез което може да покаже честотната характеристика.
Цифров анализатор на спектъра
Цифровият анализатор на спектъра се състои от блокове с бързо преобразуване на Фурие (FFT) и аналогово-цифрови преобразуватели (ADC) за преобразуване на аналоговия сигнал в цифров сигнал. Чрез представяне на блокова диаграма
Цифров анализатор на спектъра
Както е показано от представянето на блоковата диаграма, сигналът се подава към атенюатора, който отслабва нивото на сигнала и след това се подава към LPF за елиминиране на съдържанието на пулсации. След това сигналът се подава към аналогово-цифров преобразувател (ADC), който преобразува сигнала в цифров домейн. Цифровият сигнал се подава към FFT анализатора, който преобразува сигнала в честотната област. Помага за измерване на честотния спектър на сигнала. И накрая, той се показва с помощта на CRO.
Предимства и недостатъци на анализатора
Той има много предимства, тъй като измерва спектралното количество в сигнала в радиочестотния диапазон. Той също така осигурява редица измервания. Единственият недостатък е неговата цена, която е по-висока в сравнение с обичайните конвенционални измервателни уреди.
Приложения на анализатора
Анализатор на спектъра, който основно се използва за целите на тестването, може да се използва за измерване на различни количества. Всички тези измервания се извършват на ниво радиочестота. Често измерваните величини с помощта на спектрален анализатор са-
- Нива на сигнала - Амплитудата на сигнала въз основа на честотната област може да бъде измерена с помощта на анализатора на спектъра
- Фазов шум - Тъй като измерванията се извършват в честотната област и се измерва спектралното съдържание, фазовият шум може лесно да бъде измерен. Той се появява като вълнички в изхода на катодно-лъчевия осцилоскоп.
- Хармонично изкривяване - Това е основен фактор, който трябва да се определи за качеството на сигнала. Въз основа на хармоничното изкривяване се изчислява общото хармонично изкривяване (THD), за да се оцени качеството на мощността на сигнала. Сигналът трябва да бъде запазен от провисвания и набъбвания. Намаляването на нивата на хармонично изкривяване е дори важно, за да се избегнат ненужни загуби.
- Интермодулационно изкривяване - Докато модулира сигнала, въз основа на амплитудата (амплитудни модулации) или честотата (честотна модулация) се изкривяват в междинното ниво. Това изкривяване трябва да се избягва, за да има обработен сигнал. За това се използва анализатор на спектъра за измерване на интермодулационното изкривяване. След като изкривяването бъде намалено с помощта на външни вериги, сигналът може да бъде обработен.
- Фалшиви сигнали - Това са нежелани сигнали, които трябва да бъдат открити и елиминирани. Тези сигнали не могат да се измерват директно. Те са неизвестен сигнал, който трябва да бъде измерен.
- Честота на сигнала - Това също е важен фактор, който трябва да бъде оценен. Тъй като използвахме анализатора на ниво радиочестота, честотната лента е много висока и става важно да се измери честотното съдържание на всеки сигнал. За този спектър се използват специално анализатори.
- Спектрални маски - Спектралните анализатори също са полезни за анализ на спектралните маски
Следователно видяхме принципа на работа, дизайна, предимствата и приложението на спектър анализатор. Човек трябва да мисли как да съхранява данните, които се измерват в анализатор на спектъра? И как да го прехвърлите на други носители като компютъра за по-нататъшно измерване.
