Spektrumanalysatorer er en av de viktigste testene som brukes til å måle frekvenser og mange andre parametere. Interessant, spektrumanalysatorer brukes til å måle signaler som vi kjenner, og finne signaler som vi ikke kjenner. På grunn av sin nøyaktighet har spektrumanalysatoren fått mange applikasjoner innen elektriske og elektroniske målinger. Den brukes til å teste mange kretser og systemer. Disse kretsene og systemene fungerer på radiofrekvensenivåer.
Med sine forskjellige modellkonfigurasjoner har denne enheten sin egen allsidighet i instrumentasjons- og målefeltet. Den leveres med forskjellige spesifikasjoner, størrelser og til og med tilgjengelig basert på spesifikke applikasjoner. Bruk av enheten i et jevnt høyfrekvent område på ultrafrekvensnivå er for tiden i forskning. Den kan til og med kobles til et datasystem, og målingene kan registreres på den digitale plattformen.
Hva er Spectrum Analyzer?
Spectrum Analyzer er i utgangspunktet et testinstrument som måler forskjellige parametere i en krets eller i et system i radiofrekvensområdet. Et stykke normalt testutstyr vil måle mengden basert på amplituden i forhold til tid. For eksempel vil et voltmeter måle spenningsamplituden basert på tidsdomenet. Så vi får en sinusformet kurve av AC-spenning eller en rett linje for DC-spenning . Men en spektrumanalysator vil måle mengden når det gjelder amplitude versus frekvens.
Frekvensdomenesvar
Som vist i diagrammet, måler spektrumanalysatoren amplituden i frekvensdomenet. De høye toppsignalene representerer størrelsen, og i mellom har vi også støysignaler. Vi kan bruke spektrumanalysatoren til å eliminere støysignalene og gjøre systemet mer effektivt. Signal to noise cancellations factors (SNR) er en av de viktigste funksjonene i dag for elektroniske applikasjoner. For eksempel kommer hodetelefoner med et støydempende aspekt. For å teste slikt utstyr brukes spektrumanalysatorer.
Analyserblokkdiagram
Blokkdiagram
Blokkdiagrammet til spektrumanalysatoren er vist ovenfor. Den består av en inngangsdemper, som demper inngangsradiofrekvenssignalet. Det dempede signalet blir matet til et lavpassfilter for å eliminere ringinnholdet.
Det filtrerte signalet blandes med en spenningsinnstilt oscillator og mates til en forsterker. De forsterker blir matet til katodestråleoscilloskopet. På den andre siden har vi også en sveipgenerator. Begge mates til CRO for vertikale og horisontale nedbøyninger.
Spektrumanalysatorens arbeidsprinsipp
Spektrumanalysatoren måler fundamentalt spektruminnholdet i signalet, dvs. mates til analysatoren. For eksempel, hvis vi måler utgangen til et filter, la oss si lavpassfilter, så vil spektrumanalysatoren måle spektruminnholdet til utgangsfilteret i frekvensdomenet. I denne prosessen vil det også måle støyinnholdet og vise det i CRO,
Som vist i blokkdiagrammet, kan funksjonen til spektrumanalysatoren fundamentalt kategoriseres som å produsere en vertikal og en horisontal feiing på katodestråleoscilloskopet. Vi vet at den horisontale sveipingen av det målte signalet vil være med hensyn til frekvens og den vertikale sveipingen vil være med hensyn til amplituden.
Arbeider
For å produsere det horisontale sveipingen av det målte signalet, blir signalet på radiofrekvensnivået matet til inngangsdemperen, som demper signalet på radiofrekvensnivået. Dempenes utgang mates til lavpassfilteret for å eliminere eventuelt ringinnhold i signalet. Deretter blir den matet til en forsterker, som forsterker signalets størrelse til et visst nivå.
I denne prosessen blandes den også med oscillatorens utgang som er innstilt på en viss frekvens. Oscillatoren hjelper til med å generere en vekslende natur av den matede bølgeformen. Etter å ha blitt blandet med oscillatoren og forsterket, blir signalet matet til den horisontale detektoren, som konverterer signalet til frekvensdomenet. Her i spektrumanalysatoren er spektralmengden til signalet representert i frekvensdomenet.
For vertikal feiing kreves amplituden. For å få amplituden blir signalet matet til den spenningsinnstilte oscillatoren. Den spenningsinnstilte oscillatoren er innstilt på radiofrekvensnivået. Generelt brukes motstand og kondensatorkombinasjon for å oppnå oscillatorkretsene. Dette er kjent som RC-oscillatorer. På oscillatornivå blir signalet faseforskyvet med 360 grader. For denne faseskiftingen brukes forskjellige nivåer av RC-kretser. Vanligvis har vi 3 nivåer.
Noen ganger brukes også transformatorer til faseskiftende formål. I de fleste tilfeller styres også frekvensen til oscillatorene ved hjelp av en rampegenerator. Rampegeneratoren er også noen ganger koblet til en pulsbreddemodulator for å oppnå en pulsrampe. Oscillatorens utgang føres til den vertikale feiekretsen. Som gir amplitude på katodestråleoscilloskopet.
Typer spektrumanalysator
Spektrumanalysatorer kan klassifiseres i to kategorier. Analog og digital
Analog Spectrum Analyzer
Analoge spektrumanalysatorer bruker superheterodyneprinsippet. De kalles også feide- eller feieanalysatorer. Som vist i blokkdiagrammet, vil analysatoren ha forskjellige horisontale og vertikale feiekretser. For å vise utdata i desibel, brukes også en logaritmisk forsterker før den horisontale feiekretsen. Et videofilter er også gitt for å filtrere videoinnholdet. Ved å bruke en rampegenerator gir hver frekvens et unikt sted på skjermen, der den kan vise frekvensresponsen.
Digital Spectrum Analyzer
Den digitale spektrumanalysatoren består av raske Fourier transform (FFT) blokker og analoge til digitale omformere (ADC) blokker for å konvertere det analoge signalet til et digitalt signal. Ved blokkdiagramrepresentasjonen
Digital Spectrum Analyzer
Som vist ved blokkdiagramrepresentasjonen, mates signalet til demperen, som demper signalets nivå, og deretter mates til LPF for å eliminere ringinnholdet. Deretter mates signalet til en analog til digital omformer (ADC) som konverterer signalet til det digitale domenet. Det digitale signalet mates til FFT-analysatoren som konverterer signalet til frekvensdomenet. Det hjelper å måle frekvensspektralen til signalet. Til slutt vises den ved hjelp av CRO.
Fordeler og ulemper ved analysatoren
Det har mange fordeler, da det måler spektralmengden i signalet på radiofrekvensområdet. Det gir også en rekke målinger. Den eneste ulempen er kostnaden, som er høyere sammenlignet med vanlige vanlige målere.
Anvendelser av Analyzer
En spektrumanalysator som er fundamentalt brukt til testformålet kan brukes til å måle en rekke mengder. Alle disse målingene er gjort på radiofrekvensnivået. Ofte målte mengder ved bruk av spektrumanalysator er-
- Signalnivåer - Amplituden til signalet basert på frekvensdomenet kan måles ved hjelp av spektrumanalysatoren
- Fase Støy - Ettersom målingene gjøres på frekvensdomenet og spektralinnholdet måles, kan fasestøyen enkelt måles. Det ser ut som krusninger i utgangen fra katodestråleoscilloskopet.
- Harmonisk forvrengning - Dette er en viktig faktor som skal bestemmes for signalets kvalitet. Basert på harmonisk forvrengning beregnes total harmonisk forvrengning (THD) for å evaluere signalets effektkvalitet. Signalet må lagres fra sags og svulmer. Reduksjon i harmoniske forvrengningsnivåer er til og med viktig for å unngå unødvendige tap.
- Intermodulasjonsforvrengning - Mens modulering av signalet, basert på amplitude (amplitudemodulasjoner) eller frekvens (frekvensmodulering), blir forvrengninger forårsaket i mellomnivået. Denne forvrengningen må unngås for å få et behandlet signal. For dette brukes en spektrumanalysator for å måle intermodulasjonsforvrengningen. Når forvrengningen er redusert ved hjelp av eksterne kretser, kan signalet behandles.
- Spurende signaler - Dette er uønskede signaler som skal oppdages og elimineres. Disse signalene kan ikke måles direkte. De er ukjent signal som må måles.
- Signalfrekvens - Dette er også en viktig faktor som skal evalueres. Siden vi brukte analysatoren på radiofrekvensnivået, er frekvensbåndet veldig høyt, og det blir viktig å måle frekvensinnholdet i hvert eneste signal. For dette spekteret brukes analysatorer spesielt.
- Spektrale masker - Spektrumanalysatorer er også nyttige for å analysere spektralmasker
Derfor har vi sett arbeidsprinsippet, design, fordeler og anvendelse av spektrum analysator. Man må tenke, hvordan man lagrer dataene som blir målt i en spektrumanalysator? Og hvordan overføre den til andre medier som datamaskinen for videre måling.
