Spektrumanalysatorer er en af de vigtige test, der bruges til at måle frekvenser og mange andre parametre. Interessant nok bruges spektrumanalysatorer til at måle signaler, som vi kender, og finde signaler, som vi ikke kender. På grund af sin nøjagtighed har spektrumanalysatoren fået mange applikationer inden for elektriske og elektroniske målinger. Det bruges til at teste mange kredsløb og systemer. Disse kredsløb og systemer fungerer på radiofrekvensniveauer.
Med sine forskellige modelkonfigurationer har denne enhed sin egen alsidighed inden for instrumentering og målefelt. Den leveres med forskellige specifikationer, størrelser og endda tilgængelig baseret på specifikke applikationer. Anvendelsen af enheden i et jævnt højfrekvensområde på ultrafrekvensniveau er for tiden i forskning. Det kan endda tilsluttes et computersystem, og målingerne kan registreres på den digitale platform.
Hvad er Spectrum Analyzer?
Spectrum Analyzer er grundlæggende et testinstrument, der måler forskellige parametre i et kredsløb eller i et system i radiofrekvensområdet. Et stykke normalt testudstyr måler mængden baseret på dens amplitude i forhold til tiden. For eksempel vil et voltmeter måle spændingsamplituden baseret på tidsdomænet. Så vi får en sinusformet kurve på AC spænding eller en lige linje til DC spænding . Men en spektrumanalysator ville måle mængden i form af amplitude versus frekvens.
Frekvensdomænesvar
Som vist i diagrammet måler spektrumanalysatoren amplituden i frekvensdomænet. De høje peak-signaler repræsenterer størrelsen, og imellem har vi også støjsignaler. Vi kan bruge spektrumanalysatoren til at eliminere støjsignalerne og gøre systemet mere effektivt. Signal-til-støjreduktionsfaktorer (SNR) er en af de vigtige funktioner i dag for elektroniske applikationer. For eksempel kommer hovedtelefoner med et støjreducerende aspekt. Til test af sådant udstyr anvendes spektrumanalysatorer.
Analyserblokdiagram
Blokdiagram
Blokdiagrammet for spektrumanalysatoren er vist ovenfor. Den består af en indgangsdæmper, som dæmper indgangsradiofrekvenssignalet. Det dæmpede signal føres til et lavpasfilter for at eliminere krusningsindholdet.
Det filtrerede signal blandes med en spændingsafstemt oscillator og føres til en forstærker. Det forstærker tilføres til katodestråleoscilloskopet. På den anden side har vi også en fejegenerator. Begge ledes til CRO for lodrette og vandrette afbøjninger.
Spektrumanalysatorens arbejdsprincip
Spektrumanalysatoren måler fundamentalt signalets spektrumindhold, dvs. tilføres analysatoren. For eksempel, hvis vi måler output fra et filter, lad os sige lavpasfilter, så måler spektrumanalysatoren spektrumindholdet i outputfilteret i frekvensdomænet. I denne proces vil det også måle støjindholdet og vise det i CRO,
Som vist i blokdiagrammet kan spektrumanalysatorens arbejde grundlæggende kategoriseres som at producere en lodret og en vandret feje på katodestråleoscilloskopet. Vi ved, at det vandrette svejsning af det målte signal ville være med hensyn til frekvens, og det lodrette feje ville være med hensyn til dets amplitude.
Arbejder
For at producere det vandrette svejsning af det målte signal tilføres signalet på radiofrekvensniveauet til indgangsdæmperen, som dæmper signalet på radiofrekvensniveauet. Dæmperens output føres til lavpasfilteret for at eliminere ethvert krusningsindhold i signalet. Derefter føres den til en forstærker, som forstærker signalets størrelse til et bestemt niveau.
I denne proces blandes den også med oscillatorens output, som er indstillet til en bestemt frekvens. Oscillatoren hjælper med at generere en skiftende karakter af den tilførte bølgeform. Efter at være blandet med oscillatoren og forstærket, føres signalet til den vandrette detektor, som konverterer signalet til frekvensdomænet. Her i spektrumanalysatoren er den spektrale mængde af signalet repræsenteret i frekvensdomænet.
For lodret fejning kræves amplitude. For at få amplituden tilføres signalet til den spændingsafstemte oscillator. Den spændingsafstemte oscillator er indstillet på radiofrekvensniveauet. Generelt anvendes modstande og kondensatorkombination til at opnå oscillatorkredsløbene. Dette er kendt som RC-oscillatorer. På oscillatorniveau forskydes signalet med 360 grader. Til denne faseændring anvendes forskellige niveauer af RC-kredsløb. Normalt har vi 3 niveauer.
Nogle gange bruges endda transformere også til faseskiftende formål. I de fleste tilfælde styres oscillatorernes frekvens også ved hjælp af en rampegenerator. Rampegeneratoren er undertiden også forbundet med en pulsbreddemodulator for at opnå en rampe af impulser. Oscillatorens output føres til det lodrette fejekredsløb. Hvilket giver amplitude på katodestråleoscilloskopet.
Typer af spektrumanalysator
Spektrumanalysatorer kan klassificeres i to kategorier. Analog og digital
Analog spektrumanalysator
Analoge spektrumanalysatorer bruger superheterodyneprincippet. De kaldes også fejede eller fejende analysatorer. Som vist i blokdiagrammet vil analysatoren have forskellige vandrette og lodrette fejekredsløb. For at vise output i decibel anvendes der også en logaritmisk forstærker før det vandrette fejekredsløb. Et videofilter leveres også til at filtrere videoindholdet. Brug af en rampegenerator giver hver frekvens en unik placering på skærmen, hvormed den kan vise frekvensresponset.
Digital Spectrum Analyzer
Den digitale spektrumanalysator består af hurtige Fourier transform (FFT) blokke og analoge til digitale konverteringsblokke (ADC) blokke til at konvertere det analoge signal til et digitalt signal. Ved blokdiagramrepræsentation
Digital Spectrum Analyzer
Som vist ved blokdiagramrepræsentationen tilføres signalet til dæmperen, som dæmper signalets niveau og derefter tilføres til LPF for at eliminere krusningsindholdet. Derefter tilføres signalet til en analog til digital konverter (ADC), der konverterer signalet til det digitale domæne. Det digitale signal føres til FFT-analysatoren, der konverterer signalet til frekvensdomænet. Det hjælper med at måle frekvensspektralen for signalet. Endelig vises det ved hjælp af CRO.
Fordele og ulemper ved analysatoren
Det har mange fordele, da det måler spektralmængden i signalet på radiofrekvensområdet. Det giver også et antal målinger. Den eneste ulempe er dens omkostninger, der er højere sammenlignet med de sædvanlige konventionelle målere.
Anvendelser af Analyzer
En spektrumanalysator, der grundlæggende bruges til testformålet, kan bruges til at måle en række mængder. Alle disse målinger foretages på radiofrekvensniveauet. Ofte målte mængder ved hjælp af spektrumanalysator er-
- Signalniveauer - Amplituden af signalet baseret på frekvensdomænet kan måles ved hjælp af spektrumanalysatoren
- Fase støj - Da målingerne udføres på frekvensdomænet, og spektralindholdet måles, kan fasestøj let måles. Det ser ud som krusninger i udgangen af katodestråleoscilloskopet.
- Harmonisk forvrængning - Dette er en vigtig faktor, der skal bestemmes for signalets kvalitet. Baseret på harmonisk forvrængning beregnes den samlede harmoniske forvrængning (THD) for at evaluere signalets effektkvalitet. Signalet skal gemmes fra sags og svulmer. Reduktion i harmoniske forvrængningsniveauer er endda vigtig for at undgå unødvendige tab.
- Intermodulationsforvrængning - Mens der moduleres signalet, forårsages forvrængninger i amplitude (amplitudemodulationer) eller frekvens (frekvensmodulation) i det mellemliggende niveau. Denne forvrængning skal undgås for at have et behandlet signal. Til dette anvendes en spektrumanalysator til at måle intermodulationsforvrængningen. Når forvrængningen er reduceret ved hjælp af eksterne kredsløb, kan signalet behandles.
- Vredesignaler - Dette er uønskede signaler, der skal detekteres og elimineres. Disse signaler kan ikke måles direkte. De er ukendte signal, der skal måles.
- Signalfrekvens - Dette er også en vigtig faktor, der skal evalueres. Da vi brugte analysatoren på radiofrekvensniveauet, er frekvensbåndet meget højt, og det bliver vigtigt at måle frekvensindholdet i hvert eneste signal. Til dette spektrum anvendes analysatorer specifikt.
- Spektrale masker - Spektrumanalysatorer er også nyttige til at analysere spektralmaskerne
Derfor har vi set arbejdsprincippet, design, fordele og anvendelse af spektrum analysator. Man skal tænke, hvordan man lagrer de data, der måles i en spektrumanalysator? Og hvordan man overfører det til andre medier som computeren til yderligere måling.
