Analizatory widma są jednym z ważnych testów, które są używane do pomiaru częstotliwości i wiele innych parametrów. Co ciekawe, analizatory widma służą do pomiaru sygnałów, które znamy, i wyszukiwania sygnałów, których nie znamy. Analizator widma ze względu na swoją dokładność zyskał wiele zastosowań w zakresie pomiarów elektrycznych i elektronicznych. Służy do testowania wielu obwodów i systemów. Te obwody i systemy działają na poziomach częstotliwości radiowych.
Dzięki różnym konfiguracjom modeli urządzenie to ma swoją własną wszechstronność w zakresie oprzyrządowania i pomiarów. Ma różne specyfikacje, rozmiary, a nawet jest dostępny w oparciu o określone aplikacje. Obecnie przedmiotem badań jest zastosowanie urządzenia w paśmie wysokich częstotliwości na poziomie ultra-częstotliwości. Można go nawet podłączyć do systemu komputerowego, a pomiary mogą być rejestrowane na platformie cyfrowej.
Co to jest analizator widma?
Analizator widma jest zasadniczo instrumentem testującym, który mierzy różne parametry w obwodzie lub w systemie w zakresie częstotliwości radiowych. Część normalnego sprzętu testującego mierzy wielkość na podstawie amplitudy w odniesieniu do czasu. Na przykład woltomierz mierzy amplitudę napięcia w dziedzinie czasu. Otrzymamy więc krzywą sinusoidalną Napięcie AC lub prosta linia dla Napięcie DC . Ale analizator widma zmierzyłby ilość w kategoriach amplitudy w funkcji częstotliwości.
Odpowiedź w dziedzinie częstotliwości
Jak pokazano na schemacie, analizator widma mierzy amplitudę w dziedzinie częstotliwości. Wysokie sygnały szczytowe reprezentują wielkość, a pomiędzy nimi mamy również sygnały szumu. Możemy użyć analizatora widma, aby wyeliminować sygnały szumu i zwiększyć wydajność systemu. Współczynniki eliminacji sygnału do szumu (SNR) są obecnie jedną z ważnych funkcji w zastosowaniach elektronicznych. Na przykład słuchawki mają aspekt redukcji szumów. Do testowania takiego sprzętu używane są analizatory widma.
Schemat blokowy analizatora
Schemat blokowy
Schemat blokowy analizatora widma pokazano powyżej. Składa się z tłumika wejściowego, który tłumi wejściowy sygnał o częstotliwości radiowej. Stłumiony sygnał jest podawany do filtra dolnoprzepustowego, aby wyeliminować zawartość tętnień.
Przefiltrowany sygnał jest mieszany z oscylatorem dostrojonym do napięcia i podawany do wzmacniacza. Plik wzmacniacz jest podawany do oscyloskopu katodowego. Po drugiej stronie mamy również generator zamiatania. Oba są podawane do CRO w celu odchylenia pionowego i poziomego.
Zasada działania analizatora widma
Analizator widma zasadniczo mierzy zawartość widma sygnału, tj. Podawanego do analizatora. Na przykład, jeśli mierzymy moc wyjściową filtra, powiedzmy, filtru dolnoprzepustowego, wówczas analizator widma zmierzy zawartość widma filtra wyjściowego w dziedzinie częstotliwości. W tym procesie mierzyłby również poziom hałasu i wyświetlał go w CRO,
Jak pokazano na schemacie blokowym, działanie analizatora widma można zasadniczo sklasyfikować jako wytwarzanie pionowego i poziomego przemiatania na oscyloskopie katodowym. Wiemy, że poziome przemiatanie mierzonego sygnału będzie dotyczyło częstotliwości, a pionowe przemiatanie jego amplitudy.
Pracujący
Aby uzyskać poziome odchylenie mierzonego sygnału, sygnał o częstotliwości radiowej jest podawany do tłumika wejściowego, który tłumi sygnał na poziomie częstotliwości radiowej. Wyjście tłumika jest doprowadzane do filtru dolnoprzepustowego, aby wyeliminować wszelkie tętnienia sygnału. Następnie jest podawany do wzmacniacza, który wzmacnia wielkość sygnału do określonego poziomu.
W tym procesie jest również mieszany z sygnałem wyjściowym oscylatora, który jest dostrojony do określonej częstotliwości. Oscylator pomaga generować naprzemienny charakter podawanego przebiegu. Po zmieszaniu z oscylatorem i wzmocnieniu sygnał jest podawany do detektora poziomego, który przekształca sygnał w dziedzinę częstotliwości. Tutaj, w analizatorze widma, wielkość widmowa sygnału jest reprezentowana w dziedzinie częstotliwości.
W przypadku przemiatania pionowego wymagana jest amplituda. Aby uzyskać amplitudę, sygnał jest podawany do oscylatora z dostrojonym napięciem. Oscylator dostrojony napięciem jest dostrojony na poziomie częstotliwości radiowej. Ogólnie rzecz biorąc, do uzyskania obwodów oscylatora używa się kombinacji rezystorów i kondensatorów. Jest to znane jako oscylatory RC. Na poziomie oscylatora sygnał zostaje przesunięty w fazie o 360 stopni. Do tego przesunięcia fazowego używane są różne poziomy obwodów RC. Zwykle mamy 3 poziomy.
Czasami nawet transformatory są również używane do celów przesunięcia fazowego. W większości przypadków częstotliwość oscylatorów jest również kontrolowana za pomocą generatora rampy. Generator rampy jest również czasami podłączony do modulatora szerokości impulsu w celu uzyskania rampy impulsów. Sygnał wyjściowy oscylatora jest podawany do pionowego obwodu przemiatania. Który zapewnia amplitudę na oscyloskopie katodowym.
Typy analizatora widma
Analizatory widma można podzielić na dwie kategorie. Analogowe i cyfrowe
Analizator widma analogowego
Analogowe analizatory widma wykorzystują zasadę superheterodyny. Nazywa się je również analizatorami swept lub sweep. Jak pokazano na schemacie blokowym, analizator będzie miał różne poziome i pionowe obwody przemiatania. Aby pokazać moc wyjściową w decybelach, przed poziomym obwodem przemiatania używany jest również wzmacniacz logarytmiczny. Dostępny jest również filtr wideo do filtrowania treści wideo. Użycie generatora rampy zapewnia każdej częstotliwości unikalne miejsce na wyświetlaczu, za pomocą którego może wyświetlić charakterystykę częstotliwościową.
Cyfrowy analizator widma
Cyfrowy analizator widma składa się z bloków szybkiej transformaty Fouriera (FFT) i bloków przetworników analogowo-cyfrowych (ADC) do konwersji sygnału analogowego na sygnał cyfrowy. Według schematu blokowego
Cyfrowy analizator widma
Jak pokazano na schemacie blokowym, sygnał jest podawany do tłumika, który tłumi poziom sygnału, a następnie podawany do LPF w celu wyeliminowania zawartości tętnień. Następnie sygnał jest podawany do przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC), który przetwarza sygnał na domenę cyfrową. Sygnał cyfrowy jest podawany do analizatora FFT, który przekształca sygnał w dziedzinę częstotliwości. Pomaga zmierzyć widmo częstotliwości sygnału. Na koniec jest wyświetlany za pomocą CRO.
Zalety i wady analizatora
Ma wiele zalet, ponieważ mierzy wielkość widmową sygnału w zakresie częstotliwości radiowych. Zapewnia również szereg pomiarów. Jedyną wadą jest jego koszt, który jest wyższy w porównaniu ze zwykłymi konwencjonalnymi licznikami.
Zastosowania analizatora
Analizator widma, który jest zasadniczo używany do celów testowych, może być używany do pomiaru różnych wielkości. Wszystkie te pomiary są wykonywane na poziomie częstotliwości radiowej. Często mierzone wielkości za pomocą analizatora widma to:
- Poziomy sygnału - Amplitudę sygnału w dziedzinie częstotliwości można zmierzyć za pomocą analizatora widma
- Hałas fazowy - Ponieważ pomiary są wykonywane w dziedzinie częstotliwości i mierzona jest zawartość widmowa, szum fazowy można łatwo zmierzyć. Pojawia się jako zmarszczki na wyjściu oscyloskopu katodowego.
- Zniekształcenia harmoniczne - Jest to główny czynnik, który należy określić dla jakości sygnału. Na podstawie zniekształceń harmonicznych obliczane jest całkowite zniekształcenie harmoniczne (THD) w celu oceny jakości mocy sygnału. Sygnał musi być chroniony przed spadkami i wzrostami. Zmniejszenie poziomów zniekształceń harmonicznych jest nawet ważne, aby uniknąć niepotrzebnych strat.
- Zniekształcenia intermodulacyjne - Podczas modulacji sygnału, na podstawie amplitudy (modulacje amplitudy) lub częstotliwości (modulacja częstotliwości) powstają zniekształcenia na poziomie pośrednim. Tego zniekształcenia należy unikać, aby uzyskać przetworzony sygnał. W tym celu do pomiaru zniekształceń intermodulacyjnych używany jest analizator widma. Gdy zniekształcenia zostaną zredukowane za pomocą obwodów zewnętrznych, sygnał można przetworzyć.
- Fałszywe sygnały - Są to niepożądane sygnały, które należy wykryć i wyeliminować. Sygnałów tych nie można zmierzyć bezpośrednio. Są to nieznane sygnały, które należy zmierzyć.
- Częstotliwość sygnału - To także ważny czynnik, który należy ocenić. Ponieważ używaliśmy analizatora na poziomie częstotliwości radiowych, pasmo częstotliwości jest bardzo wysokie i ważne jest, aby zmierzyć zawartość częstotliwościową każdego sygnału. W przypadku tego widma używane są analizatory.
- Maski widmowe - Analizatory widma są również pomocne w analizie masek widmowych
Dlatego widzieliśmy zasadę działania, projekt, zalety i zastosowanie widmo analizator. Trzeba pomyśleć, jak przechowywać dane, które są mierzone w analizatorze widma? I jak przenieść to na inne media, takie jak komputer, do dalszych pomiarów.
