Spektrumanalysatorer är en av de viktiga testningarna som används för att mäta frekvenser och många andra parametrar. Intressant är att spektrumanalysatorer används för att mäta signaler som vi känner och hitta signaler som vi inte känner till. På grund av sin noggrannhet har spektrumanalysatorn fått många applikationer inom elektriska och elektroniska mätningar. Den används för att testa många kretsar och system. Dessa kretsar och system fungerar på radiofrekvensnivåer.
Med sina olika modellkonfigurationer har denna enhet sin egen mångsidighet i instrument- och mätfältet. Den levereras med olika specifikationer, storlekar och till och med tillgänglig baserat på specifika applikationer. Användningen av enheten i ett jämnt högfrekvensområde på ultrafrekvensen är för närvarande i forskning. Den kan även anslutas till ett datorsystem och mätningarna kan spelas in på den digitala plattformen.
Vad är Spectrum Analyzer?
Spectrum Analyzer är i grunden ett testinstrument som mäter olika parametrar i en krets eller i ett system vid radiofrekvensområde. En vanlig testutrustning skulle mäta kvantiteten baserat på dess amplitud med avseende på tid. Till exempel skulle en voltmeter mäta spänningsamplituden baserat på tidsdomänen. Så vi får en sinusformad kurva av AC-spänning eller en rak linje för DC-spänning . Men en spektrumanalysator skulle mäta kvantiteten i termer av amplitud kontra frekvens.
Frekvensdomänrespons
Som visas i diagrammet mäter spektrumanalysatorn amplituden i frekvensdomänen. De höga toppsignalerna representerar storleken, och däremellan har vi också brussignaler. Vi kan använda spektrumanalysatorn för att eliminera brussignalerna och göra systemet mer effektivt. Signal-till-brusreduceringsfaktorer (SNR) är en av de viktigaste funktionerna idag för elektroniska applikationer. Till exempel kommer hörlurar med en brusreducerande aspekt. För att testa sådan utrustning används spektrumanalysatorer.
Analysatorblockdiagram
Blockdiagram
Blockdiagrammet för spektrumanalysatorn visas ovan. Den består av en ingångsdämpare som dämpar den ingående radiofrekvenssignalen. Den dämpade signalen matas till ett lågpassfilter för att eliminera krusningsinnehållet.
Den filtrerade signalen blandas med en spänningsavstämd oscillator och matas till en förstärkare. De förstärkare matas till katodstråleoscilloskopet. På andra sidan har vi också en svepgenerator. Båda matas till CRO för vertikala och horisontella avböjningar.
Princip för spektrumanalysator
Spektrumanalysatorn mäter i grunden signalens spektruminnehåll, dvs. matas till analysatorn. Om vi till exempel mäter utgången från ett filter, låt oss säga lågpassfilter, då skulle spektrumanalysatorn mäta spektruminnehållet i utfiltret i frekvensdomänen. I denna process skulle det också mäta bullerinnehållet och visa det i CRO,
Såsom visas i blockdiagrammet kan spektrumanalysatorns arbete i grunden kategoriseras som att producera en vertikal och en horisontell svepning på katodstråleoscilloskopet. Vi vet att den uppmätta signalens horisontella svep skulle vara i förhållande till frekvensen och den vertikala svepningen skulle vara med avseende på dess amplitud.
Arbetssätt
För att producera den uppmätta signalens horisontella svep matas signalen vid radiofrekvensnivån till ingångsdämparen, vilket dämpar signalen vid radiofrekvensnivån. Dämparens utgång matas till lågpassfiltret för att eliminera eventuellt krusningsinnehåll i signalen. Sedan matas den till en förstärkare, som förstärker storleken på signalen till en viss nivå.
I denna process blandas den också med utsignalen från oscillatorn som är inställd på en viss frekvens. Oscillatorn hjälper till att generera en alternerande natur hos den matade vågformen. Efter att ha blivit blandad med oscillatorn och förstärkt matas signalen till den horisontella detektorn, som omvandlar signalen till frekvensdomänen. Här i spektrumanalysatorn representeras signalens spektrala kvantitet i frekvensdomänen.
För vertikal svep krävs amplituden. För att få amplituden matas signalen till den spänningsinställda oscillatorn. Den spänningsavstämda oscillatorn är inställd på radiofrekvensnivån. Generellt används kombinationer av motstånd och kondensatorer för att erhålla oscillatorkretsarna. Detta kallas RC-oscillatorer. På oscillatornivån fasförskjuts signalen med 360 grader. För denna fasförskjutning används olika nivåer av RC-kretsar. Vanligtvis har vi tre nivåer.
Ibland används även transformatorer för fasförskjutning. I de flesta fall styrs också oscillatorernas frekvens med en rampgenerator. Rampgeneratorn är också ibland ansluten till en pulsbreddsmodulator för att erhålla en pulsramp. Oscillatorns utmatning matas till den vertikala svepkretsen. Vilket ger amplitud på katodstråleoscilloskopet.
Typer av spektrumanalysator
Spektrumanalysatorer kan delas in i två kategorier. Analog och digital
Analog Spectrum Analyzer
Analoga spektrumanalysatorer använder superheterodyne-principen. De kallas också svep- eller sopanalysatorer. Som visas i blockschemat kommer analysatorn att ha olika horisontella och vertikala svepkretsar. För att visa utgången i decibel används också en logaritmisk förstärkare före den horisontella svepkretsen. Ett videofilter tillhandahålls också för att filtrera videoinnehållet. Med hjälp av en rampgenerator ger varje frekvens en unik plats på skärmen, med vilken den kan visa frekvenssvaret.
Digital Spectrum Analyzer
Den digitala spektrumanalysatorn består av snabba Fourier transform (FFT) block och analoga till digitala omvandlare (ADC) block för att konvertera den analoga signalen till en digital signal. Genom blockdiagramrepresentationen
Digital Spectrum Analyzer
Såsom visas av blockschematrepresentationen matas signalen till dämparen, vilket dämpar signalnivån och matas sedan till LPF för att eliminera rippelinnehållet. Sedan matas signalen till en analog till digital omvandlare (ADC) som omvandlar signalen till den digitala domänen. Den digitala signalen matas till FFT-analysatorn som omvandlar signalen till frekvensdomänen. Det hjälper till att mäta signalens frekvensspektral. Slutligen visas den med CRO.
Fördelar och nackdelar med analysatorn
Det har många fördelar, eftersom det mäter spektralmängden i signalen på radiofrekvensområdet. Det ger också ett antal mätningar. Den enda nackdelen är dess kostnad, som är högre jämfört med vanliga konventionella mätare.
Tillämpningar av Analyzer
En spektrumanalysator som i grunden används för teständamålet kan användas för att mäta en mängd olika kvantiteter. Alla dessa mätningar görs på radiofrekvensnivån. Ofta uppmätta kvantiteter med spektrumanalysator är-
- Signalnivåer - Amplituden för signalen baserat på frekvensdomänen kan mätas med spektrumanalysatorn
- Fasbuller - Eftersom mätningarna görs på frekvensdomänen och spektralinnehållet mäts, kan fasbruset enkelt mätas. Det verkar som krusningar i utgången från katodstråleoscilloskopet.
- Harmonisk distorsion - Detta är en viktig faktor som ska bestämmas för signalkvaliteten. Baserat på harmonisk distorsion beräknas den totala harmoniska distorsionen (THD) för att utvärdera signalens effektkvalitet. Signalen måste sparas från svagheter och svullnader. Minskning av harmoniska distorsionsnivåer är till och med viktigt för att undvika onödiga förluster.
- Intermodulationsförvrängning - Under signalmodulering orsakas distorsioner på mellannivån baserat på amplitud (amplitudmoduleringar) eller frekvens (frekvensmodulering). Denna snedvridning måste undvikas för att ha en bearbetad signal. För detta används en spektrumanalysator för att mäta intermodulationsförvrängningen. När distorsionen har minskats med hjälp av externa kretsar kan signalen bearbetas.
- Rosiga signaler - Dessa är oönskade signaler som ska upptäckas och elimineras. Dessa signaler kan inte mätas direkt. De är okända signaler som måste mätas.
- Signalfrekvens - Detta är också en viktig faktor som ska utvärderas. Eftersom vi använde analysatorn på radiofrekvensenivå är frekvensbandet mycket högt och det blir viktigt att mäta frekvensinnehållet i varje signal. För detta spektrum används analysatorer specifikt.
- Spektrala masker - Spektrumanalysatorer hjälper också till att analysera spektralmaskerna
Därför har vi sett arbetsprincipen, designen, fördelarna och tillämpningen av spektrum analysator. Man måste tänka, hur man lagrar data som mäts i en spektrumanalysator? Och hur man överför den till andra medier som datorn för vidare mätning.
