Co je to analyzátor rádiového spektra?

What Is Radio Spectrum Analyzer



Signály jsou všude kolem nás, ale nevíme o jejich přítomnosti, protože jsou neviditelné a nehmotné. Nejběžnějším typem, o kterém slyšíme, jsou elektrické signály, ale existují i ​​jiné typy, jako jsou optické a zvukové signály. V oblasti elektroniky je měření těchto signálů nezbytné, ale také náročné kvůli jejich nefyzické povaze. Kvůli tomu bylo vynalezeno testovací zařízení jako Spectrum Analyzers.

Existují spektrální analyzátory pro různé typy signálů, ale tento článek se zaměří hlavně na spektrální analyzátory radiofrekvenčních (RF).







Co je analyzátor RF spektra?



Vysokofrekvenční analyzátor RF je široce používaný testovací přístroj, který měří výkon spektra vstupního signálu měřením jeho amplitudy a zobrazuje se na svislé ose (osa y) oproti jeho frekvenci na vodorovné ose (osa x) ). Výstup je zobrazen ve frekvenční oblasti. Je účinný při poskytování vhledů do výkonu RF modulů nebo systémů obvodů, protože pomocí informací o signálu získaných z analyzátoru lze identifikovat typ přítomných signálů a měřit jejich frekvence, úrovně frekvencí a amplitudu. Kromě toho lze pozorovat další spektrální složky signálu, jako je dominantní frekvence, výkon, zkreslení, harmonické a šířka pásma.



Jaké jsou typy spektrálního analyzátoru?

Analyzátory spektra jsou obecně rozděleny do dvou typů: analyzátor spektrálního ladění a spektrální analyzátor FFT. Spektrální analyzátory se však v průběhu let vyvíjely v různých formách a neustále se vyvíjely s technologií. Bez ohledu na jeho tvarové faktory stále slouží svému hlavnímu účelu - analyzovat frekvenční spektrum jakéhokoli daného signálu. Níže jsou uvedeny různé typy a tvarové faktory spektrálních analyzátorů, z nichž každý je určen pro různá použití a aplikace.





Zametaný spektrální analyzátor. Také známý jako superheterodynový spektrální analyzátor, typ swept je tradiční a nejstarší forma spektrálního analyzátoru. Starší modely spoléhají na analogové techniky a slouží jako základ testování spektrální analýzy po mnoho let. Většina těchto modelů je již zastaralá a jsou nahrazena moderními typy analyzátorů spektrálního spektra, které používají digitální techniky.

Digitální spektrální analyzátor FFT (Fast Fourier Transform). Jak název napovídá, tento typ spektrálního analyzátoru využívá digitální technologii a převádí analogové signály do jejich digitálního formátu pomocí technik FFT. Stručně řečeno, techniky FFT používají matematický proces k transformaci průběhu vlny na složky jeho frekvenčního spektra.



Analyzátor spektra v reálném čase. Tento spektrální analyzátor na bázi FFT je hybridem typu swept a FFT. Pomocí superheterodynové techniky nejprve převádí signál na nižší frekvenci, poté pomocí technik FFT analyzuje signál. Manipulace s FFT se provádí rychle v reálném čase, takže ve vypočteném spektru RF nejsou vynechány žádné mezery a informace. Tento typ spektrálního analyzátoru může navíc vzorkovat příchozí signály v časové oblasti (jako u osciloskopu) a převádět je do frekvenční oblasti pomocí algoritmu FFT. Zachycuje celé pásmo frekvencí najednou, analyzuje jej a poté zobrazuje spektrum.

PXI spektrální analyzátor. PXI je standard založený na PCI eXtension Instrumentation a je široce používán pro testovací instrumentaci, získávání dat a ovládání. Jak naznačuje název, tento typ spektrálního analyzátoru je založen na standardu PXI, a proto může být začleněn do stojanu PXI.

USB spektrální analyzátor. Tento typ spektrálního analyzátoru používá software analyzátoru spektra k analýze, ukládání, zobrazení a přehrávání dat. Software je nainstalován v počítači, ke kterému je zařízení připojeno prostřednictvím portu USB. Toto je přenosnější a nákladově efektivnější než stolní analyzátory spektra, protože je třeba zakoupit pouze akviziční hardware.

Ruční spektrální analyzátor. To se hodí v oblasti monitorování rádiových nebo bezdrátových přenosů a kontroly charakteristik spektra. Tento typ spektrálního analyzátoru, vyráběný v malých ručních formátech, nemá stejný výkon a možnosti jako větší typy spektrálního analyzátoru.

Síťový spektrální analyzátor. Tento typ spektrálního analyzátoru je připojen k síti přes ethernetový port. Monitoruje zařízení v síti. To je užitečné při monitorování geograficky distribuovaných zařízení a je obvykle instalováno v klastrech, aby pokrylo celou geografii sledovaných zařízení, takže čím větší geografie, tím více analyzátorů spektra je potřeba.

K čemu slouží spektrální analyzátory?

Analyzátory spektra se používají hlavně v elektronických laboratořích pro testování a ověřování výkonu RF. Používají se hlavně v designu RF, obecném návrhu elektronických obvodů, výrobě elektroniky, základním servisu a opravách a instalaci a servisu v terénu. [1]

Obecné úkoly, pro které se v laboratoři používají analyzátory spektra, jsou:

  • kontrola, zda modulovaný signál může způsobovat rušení
  • kontrola přítomnosti hluku nebo zkreslení
  • kontrola, zda je signál ve správném frekvenčním pásmu
  • vyšetřování obecných problémů se signálem
  • měření výkonu
  • měření fázového šumu na signálu
  • měřicí frekvence
  • provádění měření EMI a EMI
  • vykreslení úrovně různých frekvencí vůči sobě navzájem

Mimo laboratoř mají spektrální analyzátory také mnoho praktických použití, jako je ladění bezdrátových sítí, testování technik modulace/kódování, sledování rádiových signálů a kontrola výkonu antény, zesílení RF zesilovače, šířky pásma signálu a využití pásma. Například v oblasti mobilních sítí je mimořádně užitečný při lokalizaci a odstraňování rušení. Zejména ruční analyzátory spektra používají operátoři mobilních sítí k lovu interferencí, aby jim pomohli navázat a udržovat síťové signály.

Má také využití v jiných oblastech vědy, jako je astronomie, geologie a biochemie, mimo jiné. Jako příklad se analyzátory spektra používají k analýze chemického složení materiálů na základě spektrálního vzorce světla v oblasti spektrometrie.

Ačkoli má spektrální analyzátor mnoho použití, není to nástroj pro každého. K ovládání zařízení by bylo potřeba profesionála, který chápe, jak funguje a jak interpretovat charakteristiky signálu. Nicméně je to nepostradatelný testovací nástroj, který má široké spektrum použití, a to nejen v oblasti elektroniky, ale také v jiných oblastech vědy.

Prameny:

Co je to spektrální analyzátor: RF spektrální analyzátor , Electronics-Notes.com