Els analitzadors d’espectre són una de les proves importants que s’utilitzen per mesurar freqüències i molts altres paràmetres. Curiosament, els analitzadors d’espectre s’utilitzen per mesurar senyals que coneixem i trobar senyals que desconeixem. Per la seva precisió, l’analitzador d’espectre ha guanyat moltes aplicacions en el camp de les mesures elèctriques i electròniques. S'utilitza per provar molts circuits i sistemes. Aquests circuits i sistemes funcionen a nivells de radiofreqüència.
Amb les seves diferents configuracions de model, aquest dispositiu té la seva pròpia versatilitat en el camp de la instrumentació i la mesura. Inclou diferents especificacions, mides i fins i tot està disponible segons aplicacions específiques. Actualment, la investigació fa servir l’ús del dispositiu fins i tot en un rang d’alta freqüència a nivell d’ultra freqüència. Fins i tot es pot connectar a un sistema informàtic i les mesures es poden registrar a la plataforma digital.
Què és Spectrum Analyzer?
L’analitzador d’espectre és fonamentalment un instrument de prova que mesura diversos paràmetres en un circuit o en un sistema a radi de freqüència de radi. Una peça d'equip normal de prova mesuraria la quantitat en funció de la seva amplitud respecte al temps. Per exemple, un voltímetre mesuraria l’amplitud del voltatge en funció del domini del temps. Així obtindrem una corba sinusoïdal de Tensió de corrent altern o una línia recta per Voltatge continu . Però un analitzador d’espectre mesuraria la quantitat en termes d’amplitud versus freqüència.
Resposta de domini de freqüència
Com es mostra al diagrama, l’analitzador d’espectre mesura l’amplitud en el domini de la freqüència. Els senyals de pic alt representen la magnitud i, entre mig, també tenim senyals de soroll. Podem utilitzar l’analitzador d’espectre per eliminar els senyals de soroll i fer el sistema més eficient. Els factors de cancel·lació de senyal a soroll (SNR) són una de les funcions importants actualment per a aplicacions electròniques. Per exemple, els auriculars tenen un aspecte de cancel·lació de soroll. Per provar aquest equip, s’utilitzen analitzadors d’espectre.
Diagrama de blocs de l’analitzador
Diagrama de blocs
El diagrama de blocs de l’analitzador d’espectre es mostra més amunt. Consisteix en un atenuador d’entrada, que atenua el senyal de radiofreqüència d’entrada. El senyal atenuat s’alimenta a un filtre de pas baix per eliminar el contingut de l’ondulació.
El senyal filtrat es barreja amb un oscil·lador sintonitzat de tensió i s’alimenta a un amplificador. El amplificador s’alimenta a l’oscil·loscopi de raigs catòdics. A l’altra banda, també tenim un generador d’escombrat. Tots dos s’alimenten al CRO per obtenir desviacions verticals i horitzontals.
Principi de treball de l’analitzador d’espectre
L'analitzador d'espectre mesura fonamentalment el contingut d'espectre del senyal, és a dir, alimentat a l'analitzador. Per exemple, si mesurem la sortida d’un filtre, diguem-ne un filtre de pas baix, l’analitzador d’espectre mesuraria el contingut d’espectre del filtre de sortida en el domini de la freqüència. En aquest procés, també mesuraria el contingut de soroll i el mostraria al CRO,
Tal com es mostra al diagrama de blocs, el funcionament de l’analitzador d’espectre es pot categoritzar fonamentalment com a produir un escombrat vertical i horitzontal a l’oscil·loscopi de raigs catòdics. Sabem que l'escombrat horitzontal del senyal mesurat seria respecte a la freqüència i l'escombrat vertical seria respecte a la seva amplitud.
Treball
Per produir l'escombrat horitzontal del senyal mesurat, el senyal al nivell de radiofreqüència s'alimenta a l'atenuador d'entrada, que atenua el senyal al nivell de radiofreqüència. La sortida de l’atenuador s’alimenta al filtre de pas baix per eliminar qualsevol contingut d’ondulació del senyal. Després s’alimenta a un amplificador, que amplifica la magnitud del senyal a un nivell determinat.
En aquest procés, també es barreja amb la sortida de l’oscil·lador que s’afina a una freqüència determinada. L'oscil·lador ajuda a generar una naturalesa alternativa de la forma d'ona alimentada. Després de barrejar-se amb l’oscil·lador i amplificar-lo, el senyal s’alimenta al detector horitzontal, que converteix el senyal en el domini de la freqüència. Aquí, a l’analitzador d’espectre, la quantitat espectral del senyal es representa en el domini de la freqüència.
Per a l'escombrat vertical, es requereix l'amplitud. Per obtenir l'amplitud, el senyal s'alimenta a l'oscil·lador sintonitzat de tensió. L'oscil·lador sintonitzat de tensió s'afina al nivell de radiofreqüència. En general, la combinació de resistències i condensadors s’utilitza per obtenir els circuits de l’oscil·lador. Això es coneix com oscil·ladors RC. Al nivell de l’oscil·lador, el senyal canvia de fase 360 graus. Per a aquest desplaçament de fase, s’utilitzen diferents nivells de circuits RC. Normalment, tenim 3 nivells.
De vegades, fins i tot els transformadors també s’utilitzen amb finalitats de canvi de fase. En la majoria dels casos, la freqüència dels oscil·ladors també es controla mitjançant un generador de rampa. El generador de rampa també es connecta de vegades a un modulador d'amplada d'impulsos per obtenir una rampa d'impulsos. La sortida de l’oscil·lador s’alimenta al circuit d’escombrat vertical. Que proporciona amplitud a l’oscil·loscopi de raigs catòdics.
Tipus d'analitzador d'espectre
Els analitzadors d’espectre es poden classificar en dues categories. Analògic i digital
Analitzador d'espectre analògic
Els analitzadors d’espectre analògic utilitzen el principi superheterodí. També s’anomenen analitzadors d’escombrat o escombrat. Com es mostra al diagrama de blocs, l’analitzador tindrà diferents circuits d’escombrat horitzontal i vertical. Per mostrar la sortida en decibels, també s’utilitza un amplificador logarítmic abans del circuit d’escombratge horitzontal. També es proporciona un filtre de vídeo per filtrar el contingut del vídeo. L'ús d'un generador de rampa proporciona a cada freqüència una ubicació única a la pantalla, mitjançant la qual pot mostrar la resposta de freqüència.
Analitzador d’espectre digital
L'analitzador d'espectre digital consisteix en blocs de transformada de Fourier ràpida (FFT) i blocs de convertidors analògics a digitals (ADC) per convertir el senyal analògic en un senyal digital. Per la representació del diagrama de blocs
Analitzador d’espectre digital
Com mostra la representació del diagrama de blocs, el senyal s’alimenta a l’atenuador, que atenua el nivell del senyal, i després s’alimenta a LPF per eliminar el contingut de l’ondulació. A continuació, el senyal s’alimenta a un convertidor analògic a digital (ADC) que converteix el senyal al domini digital. El senyal digital s’alimenta a l’analitzador FFT que converteix el senyal en el domini de la freqüència. Ajuda a mesurar la freqüència espectral del senyal. Finalment, es mostra mitjançant el CRO.
Avantatges i desavantatges de l'analitzador
Té molts avantatges, ja que mesura la quantitat espectral del senyal del rang de freqüència de ràdio. També proporciona una sèrie de mesures. L'únic desavantatge és el seu cost, que és superior en comparació amb els comptadors convencionals habituals.
Aplicacions de l'analitzador
Un analitzador d'espectre que s'utilitza fonamentalment per fer proves es pot utilitzar per mesurar diverses quantitats. Totes aquestes mesures es fan a nivell de radiofreqüència. Les quantitats mesurades amb freqüència mitjançant l'analitzador d'espectre són:
- Nivells de senyal - L'amplitud del senyal basada en el domini de freqüència es pot mesurar mitjançant l'analitzador d'espectre
- Soroll de fase - A mesura que es fan les mesures sobre el domini de freqüències i es mesura el contingut espectral, es pot mesurar fàcilment el soroll de fase. Apareix com ondulacions a la sortida de l'oscil·loscopi de raigs catòdics.
- Distorsió harmònica - Aquest és un factor important a determinar per a la qualitat del senyal. Basat en la distorsió harmònica, la distorsió harmònica total (THD) es calcula per avaluar la qualitat de potència del senyal. El senyal s’ha de desar de les caigudes i de les onades. Fins i tot és important la reducció dels nivells de distorsió harmònica per evitar pèrdues innecessàries.
- Distorsió de la intermodulació - Mentre es modula el senyal, es produeixen distorsions d’amplitud (modulacions d’amplitud) o freqüència (modulació de freqüència) en el nivell intermedi. Cal evitar aquesta distorsió per tenir un senyal processat. Per a això, s’utilitza un analitzador d’espectre per mesurar la distorsió de la intermodulació. Un cop reduïda la distorsió mitjançant circuits externs, es pot processar el senyal.
- Senyals espuris - Són senyals no desitjats per detectar i eliminar. Aquests senyals no es poden mesurar directament. Són senyals desconeguts que cal mesurar.
- Freqüència del senyal - Aquest també és un factor important a avaluar. Com que hem utilitzat l’analitzador a nivell de radiofreqüència, la banda de freqüències és molt alta i es fa important mesurar el contingut de freqüència de cada senyal. Per a aquest espectre s’utilitzen específicament analitzadors.
- Màscares espectrals - Els analitzadors d’espectre també són útils per analitzar les màscares espectrals
Per tant, hem vist el principi de treball, disseny, avantatges i aplicació de espectre analitzador. Cal pensar, com emmagatzemar les dades que es mesuren en un analitzador d’espectre? I com transferir-lo a altres suports com l’ordinador per mesurar-lo posteriorment.
