Spektrální analyzátory jsou jedním z důležitých testů, které se používají k měření frekvence a mnoho dalších parametrů. Je zajímavé, že analyzátory spektra se používají k měření signálů, které známe, a k vyhledání signálů, které neznáme. Díky své přesnosti získal spektrální analyzátor mnoho aplikací v oblasti elektrických a elektronických měření. Používá se k testování mnoha obvodů a systémů. Tyto obvody a systémy pracují na vysokofrekvenčních úrovních.
Díky svým různým konfiguracím modelu má toto zařízení svou vlastní univerzálnost v oblasti přístrojové a měřící techniky. Dodává se s různými specifikacemi, velikostmi a dokonce je k dispozici na základě konkrétních aplikací. V současné době je ve výzkumu použití zařízení v rovnoměrně vysokofrekvenčním rozsahu na úrovni ultravofrekvenční. Lze jej dokonce připojit k počítačovému systému a měření lze zaznamenat na digitální platformu.
Co je Spectrum Analyzer?
Spektrální analyzátor je v zásadě testovacím nástrojem, který měří různé parametry v obvodu nebo v systému v vysokofrekvenčním rozsahu. Kus normálního testovacího zařízení by měřil množství na základě jeho amplitudy s ohledem na čas. Například voltmetr by měřil amplitudu napětí na základě časové oblasti. Dostaneme tedy sinusovou křivku Střídavé napětí nebo přímka pro Stejnosměrné napětí . Ale spektrální analyzátor by měřil množství z hlediska amplitudy versus frekvence.
Odezva ve frekvenční doméně
Jak je znázorněno v diagramu, spektrální analyzátor měří amplitudu ve frekvenční doméně. Signály vysokého píku představují velikost a mezitím máme také šumové signály. Můžeme použít spektrální analyzátor k odstranění šumových signálů a zefektivnění systému. Faktory rušení signálu od šumu (SNR) je jednou z důležitých vlastností dnešních elektronických aplikací. Například sluchátka mají aspekt potlačení šumu. Pro testování těchto zařízení se používají spektrální analyzátory.
Blokové schéma analyzátoru
Blokové schéma
Blokové schéma spektrálního analyzátoru je uvedeno výše. Skládá se ze vstupního útlumu, který tlumí vstupní vysokofrekvenční signál. Zeslabený signál je přiváděn do dolní propusti, aby se vyloučil obsah zvlnění.
Filtrovaný signál je smíchán s napěťově laděným oscilátorem a přiváděn do zesilovače. The zesilovač se přivádí do katodového osciloskopu. Na druhé straně máme také generátor zametání. Oba jsou přiváděny do CRO pro vertikální a horizontální výchylky.
Princip fungování analyzátoru spektra
Spektrální analyzátor zásadně měří obsah spektra signálu, tj. Přiváděného do analyzátoru. Například pokud měříme výstup filtru, řekněme dolní propust, pak by spektrální analyzátor měřil obsah spektra výstupního filtru ve frekvenční doméně. V tomto procesu by také měřil obsah šumu a zobrazoval jej v CRO,
Jak je znázorněno v blokovém diagramu, lze práci spektrálního analyzátoru v zásadě kategorizovat jako produkci vertikálního a horizontálního rozmítání na katodovém osciloskopu. Víme, že horizontální rozmítání měřeného signálu by bylo vzhledem k frekvenci a vertikální rozmítání by bylo vzhledem k jeho amplitudě.
Pracovní
Pro vytvoření horizontálního rozmítání měřeného signálu je signál na vysokofrekvenční úrovni přiváděn do vstupního útlumu, který zeslabuje signál na vysokofrekvenční úrovni. Výstup atenuátoru je přiváděn do dolnofrekvenčního filtru, aby se eliminoval veškerý obsah zvlnění v signálu. Poté je přiveden do zesilovače, který zesiluje velikost signálu na určitou úroveň.
V tomto procesu je také smíchán s výstupem oscilátoru, který je naladěn na určité frekvenci. Oscilátor pomáhá generovat střídavou povahu přiváděného průběhu. Po smíchání s oscilátorem a zesílení je signál přiváděn do horizontálního detektoru, který převádí signál do frekvenční oblasti. Zde ve spektrálním analyzátoru je spektrální množství signálu reprezentováno ve frekvenční doméně.
U svislého tažení je požadována amplituda. Pro získání amplitudy je signál přiváděn do napěťově laděného oscilátoru. Napěťově laděný oscilátor je naladěn na vysokofrekvenční úrovni. Obecně se k získání obvodů oscilátoru používá kombinace odporů a kondenzátorů. Toto se nazývá RC oscilátory. Na úrovni oscilátoru se signál posouvá o 360 stupňů. Pro toto fázové posunování se používají různé úrovně RC obvodů. Obvykle máme 3 úrovně.
Někdy se pro účely fázového posuvu používají i transformátory. Ve většině případů je frekvence oscilátorů také řízena pomocí rampového generátoru. Rampový generátor je také někdy připojen k modulátoru šířky pulzu, aby se získala rampa pulzů. Výstup oscilátoru je přiváděn do obvodu svislého zametání. Což poskytuje amplitudu na katodovém osciloskopu.
Typy spektrálního analyzátoru
Spektrální analyzátory lze rozdělit do dvou kategorií. Analogové a digitální
Analogový spektrální analyzátor
Analogové spektrální analyzátory používají princip superheterodynu. Také se jim říká zametací nebo zametací analyzátory. Jak ukazuje blokové schéma, analyzátor bude mít různé horizontální a vertikální zatáčkové obvody. Pro zobrazení výstupu v decibelech se před obvodem horizontálního zametání používá také logaritmický zesilovač. K filtrování videoobsahu je k dispozici také video filtr. Použití generátoru rampy poskytuje každé frekvenci jedinečné umístění na displeji, pomocí kterého může zobrazit frekvenční odezvu.
Digitální spektrální analyzátor
Analyzátor digitálního spektra se skládá z bloků rychlé Fourierovy transformace (FFT) a bloků analogově-digitálních převaděčů (ADC) pro převod analogového signálu na digitální signál. Podle znázornění blokového diagramu
Digitální spektrální analyzátor
Jak ukazuje znázornění blokového diagramu, signál se přivádí do útlumu, který zeslabuje úroveň signálu, a poté se přivádí do LPF pro eliminaci obsahu zvlnění. Poté je signál přiváděn do analogově-digitálního převaděče (ADC), který převádí signál do digitální domény. Digitální signál je veden do FFT analyzátoru, který převádí signál do frekvenční oblasti. Pomáhá měřit frekvenční spektrum signálu. Nakonec se zobrazí pomocí CRO.
Výhody a nevýhody analyzátoru
Má mnoho výhod, protože měří spektrální veličinu v signálu na vysokofrekvenčním rozsahu. Poskytuje také řadu měření. Jedinou nevýhodou je jeho cena, která je vyšší ve srovnání s obvyklými běžnými měřiči.
Aplikace analyzátoru
K měření různých veličin lze použít spektrální analyzátor, který se zásadně používá pro účely testování. Všechna tato měření se provádějí na vysokofrekvenční úrovni. Často měřené veličiny pomocí spektrálního analyzátoru jsou -
- Úrovně signálu - Amplitudu signálu založenou na frekvenční doméně lze měřit pomocí spektrálního analyzátoru
- Fázový šum - Protože se měření provádějí ve frekvenční oblasti a měří se spektrální obsah, lze snadno měřit fázový šum. Ukazuje se to jako zvlnění na výstupu katodového osciloskopu.
- Harmonické zkreslení - Toto je hlavní faktor, který je třeba určit pro kvalitu signálu. Na základě harmonického zkreslení se vypočítá celkové harmonické zkreslení (THD) pro vyhodnocení kvality energie signálu. Signál musí být zachráněn před poklesy a bobtnáními. Snížení úrovní harmonického zkreslení je dokonce důležité, aby nedocházelo ke zbytečným ztrátám.
- Intermodulační zkreslení - Při modulaci signálu jsou na střední úrovni způsobena zkreslení na základě amplitudy (amplitudové modulace) nebo frekvence (frekvenční modulace). Aby bylo možné zpracovat signál, je třeba se vyhnout tomuto zkreslení. K tomu se používá spektrální analyzátor k měření intermodulačního zkreslení. Jakmile je zkreslení sníženo pomocí externích obvodů, může být signál zpracován.
- Rušivé signály - Jedná se o nežádoucí signály, které je třeba detekovat a eliminovat. Tyto signály nelze měřit přímo. Jsou to neznámý signál, který je třeba měřit.
- Frekvence signálu - To je také důležitý faktor, který je třeba vyhodnotit. Protože jsme analyzátor používali na vysokofrekvenční úrovni, je pásmo frekvencí velmi vysoké a je důležité měřit frekvenční obsah každého signálu. Pro toto spektrum se specificky používají analyzátory.
- Spektrální masky - Spektrální analyzátory jsou také užitečné pro analýzu spektrálních masek
Proto jsme viděli pracovní princip, design, výhody a použití spektrum analyzátor. Je třeba si myslet, jak ukládat data, která se měří ve spektrálním analyzátoru? A jak jej přenést na další média, jako je počítač, pro další měření.
“co dělá nic ”
