Phenquestions
Существуют анализаторы спектра для различных типов сигналов, но в этой статье основное внимание будет уделено анализаторам радиочастотного (РЧ) спектра.
Что такое анализатор радиочастотного спектра?
Анализатор радиочастотного спектра - это широко используемый измерительный прибор, который измеряет мощность спектра входного сигнала путем измерения его амплитуды, отображаемой на вертикальной оси (ось y), в сравнении с его частотой, отображаемой на горизонтальной оси (ось x). ). Выходные данные отображаются в частотной области. Он эффективен для получения информации о ВЧ-характеристиках модулей или систем схем, поскольку с помощью информации о сигнале, полученной от анализатора, можно определить тип присутствующих сигналов и измерить их частоты, уровни частот и амплитуду. Кроме того, можно наблюдать другие спектральные компоненты сигнала, такие как доминирующая частота, мощность, искажения, гармоники и полоса пропускания.
Какие бывают типы анализаторов спектра?
Как правило, анализаторы спектра подразделяются на два типа: анализатор спектра с качающейся частотой и анализатор спектра БПФ. Однако с течением времени анализаторы спектра эволюционировали в различных форм-факторах, постоянно совершенствуя технологии. Независимо от форм-факторов, он по-прежнему служит своей основной цели - анализировать частотный спектр любого заданного сигнала. Ниже приведены различные типы и форм-факторы анализаторов спектра, каждый из которых предназначен для различных целей и приложений.
Анализатор спектра с разверткой. Также известный как супергетеродинный анализатор спектра, анализатор спектра с качанием частоты является традиционной и самой старой формой анализатора спектра. Старые модели основаны на аналоговых методах и на протяжении многих лет служат основой для тестирования спектрального анализа. Большинство этих моделей уже устарели и заменяются современными типами анализаторов спектра с разверткой, в которых используются цифровые методы.
Цифровой анализатор спектра БПФ (быстрое преобразование Фурье). Как видно из названия, этот тип анализатора спектра использует цифровую технологию, преобразуя аналоговые сигналы в их цифровой формат с помощью методов БПФ. Вкратце, методы БПФ используют математический процесс для преобразования формы волны в компоненты ее частотного спектра.
Анализатор спектра в реальном времени. Этот анализатор спектра на основе БПФ представляет собой гибрид типов с разверткой и БПФ. Используя метод супергетеродина, он сначала преобразует сигнал в более низкую частоту, а затем использует методы БПФ для анализа сигнала. Манипуляции с БПФ выполняются быстро в реальном времени, не оставляя пропусков и пропущенной информации в рассчитанном радиочастотном спектре. Кроме того, этот тип анализатора спектра может отбирать входящие сигналы во временной области (как в случае с осциллографом) и преобразовывать их в частотную область с помощью алгоритма БПФ. Он захватывает сразу целую полосу частот, анализирует ее, а затем отображает спектр.
Анализатор спектра в формате PXI. PXI - это стандарт, основанный на PCI eXtension Instrumentation, и широко используется для тестирования, сбора данных и управления. Как следует из названия, этот тип анализатора спектра основан на стандарте PXI, поэтому его можно встраивать в стойку PXI.
Анализатор спектра USB. Этот тип анализатора спектра использует программное обеспечение анализатора спектра для анализа, хранения, отображения и воспроизведения данных. Программное обеспечение устанавливается на компьютер, к которому устройство подключено через USB-порт. Это более портативный и экономичный вариант, чем настольные анализаторы спектра, поскольку необходимо приобретать только оборудование для сбора данных.
Портативный анализатор спектра. Это удобно в полевых условиях для мониторинга радио- или беспроводных передач, а также для проверки характеристик спектра. Этот тип анализатора спектра, изготовленный в компактных портативных форматах, не обладает такими же характеристиками и возможностями, как более крупные типы анализаторов спектра.
Сетевой анализатор спектра. Этот тип анализатора спектра подключается к сети через порт Ethernet. Он контролирует устройства в сети. Это полезно при мониторинге географически распределенных устройств и обычно устанавливается в кластерах, чтобы охватить всю географию контролируемых устройств, таким образом, чем шире география, тем больше требуется анализаторов спектра.
Для чего используются анализаторы спектра?
Анализаторы спектра в основном используются в лабораториях электроники для тестирования и проверки радиочастотных характеристик. Они в основном используются при проектировании радиочастот, проектировании общих электронных схем, производстве электроники, базовом обслуживании и ремонте, а также установке и обслуживании на месте.[1]
Общие задачи, для решения которых анализаторы спектра используются в лаборатории, являются:
- проверка того, может ли модулированный сигнал вызывать помехи
- проверка на наличие шума или искажений
- проверка, находится ли сигнал в правильном диапазоне частот
- исследование общих проблем с сигналом
- мощность измерения
- измерение фазового шума сигнала
- частота измерения
- выполнение измерений EMI и EMI
- построение уровней разных частот относительно друг друга
За пределами лаборатории анализаторы спектра также имеют множество практических применений, таких как отладка беспроводных сетей, тестирование методов модуляции / кодирования, мониторинг радиосигналов и проверка характеристик антенны, усиления РЧ-усилителя, полосы пропускания сигнала и использования полосы частот. Например, в области мобильных сетей он чрезвычайно полезен для обнаружения и устранения помех. В частности, портативные анализаторы спектра используются операторами мобильной связи для поиска помех, чтобы помочь им установить и поддерживать сетевые сигналы.
Он также используется в других областях науки, таких как астрономия, геология и биохимия. Например, анализаторы спектра используются для анализа химического состава материалов на основе спектральной картины света в области спектрометрии.
Хотя анализатор спектра имеет множество применений, он не для всех. Для работы с устройством потребуется профессионал, который понимает, как это работает и как интерпретировать характеристики сигнала. Тем не менее, это незаменимый испытательный инструмент, который находит широкое применение не только в области электроники, но и в других областях науки.
Источники:
Что такое анализатор спектра: анализатор спектра RF, Electronics-Notes.ком
