Что такое анализатор радиоспектра?

What Is Radio Spectrum Analyzer



Сигналы окружают нас повсюду, но мы не замечаем их присутствия, потому что они невидимы и неосязаемы. Самый распространенный тип, о котором мы слышим, - это электрические сигналы, но есть и другие типы, такие как оптические и звуковые сигналы. В области электроники измерение этих сигналов необходимо, но также сложно из-за их нефизической природы. В связи с этим было изобретено такое испытательное оборудование, как анализаторы спектра.

Существуют анализаторы спектра для различных типов сигналов, но в этой статье основное внимание будет уделено анализаторам спектра радиочастот (RF).







Что такое анализатор радиочастотного спектра?



Анализатор радиочастотного спектра - это широко используемый тестовый прибор, который измеряет мощность спектра входного сигнала путем измерения его амплитуды, отображаемой на вертикальной оси (ось y), в сравнении с его частотой, отображаемой на горизонтальной оси (ось x). ). Выходные данные отображаются в частотной области. Он эффективен в обеспечении понимания РЧ-характеристик модулей или систем схем, поскольку с помощью информации о сигнале, полученной от анализатора, можно определить тип присутствующих сигналов и измерить их частоты, уровни частот и амплитуду. Кроме того, можно наблюдать другие спектральные компоненты сигнала, такие как доминирующая частота, мощность, искажение, гармоники и полоса пропускания.



Какие бывают типы анализаторов спектра?

Как правило, анализаторы спектра подразделяются на два типа: анализатор спектра с качающейся частотой и анализатор спектра БПФ. Однако с течением времени анализаторы спектра эволюционировали в различных форм-факторах, постоянно совершенствуя технологии. Независимо от форм-факторов, он по-прежнему служит своей основной цели - анализировать частотный спектр любого заданного сигнала. Ниже приведены различные типы и форм-факторы анализаторов спектра, каждый из которых предназначен для различных целей и приложений.





Анализатор спектра с разверткой. Также известный как супергетеродинный анализатор спектра, анализатор спектра с качанием частоты является традиционной и самой старой формой анализатора спектра. Старые модели основаны на аналоговых методах и на протяжении многих лет служат основой для тестирования спектрального анализа. Большинство этих моделей уже устарели и заменяются современными типами анализаторов спектра с разверткой, в которых используются цифровые методы.

Цифровой анализатор спектра БПФ (быстрое преобразование Фурье). Как видно из названия, этот тип анализатора спектра использует цифровую технологию, преобразуя аналоговые сигналы в их цифровой формат с помощью методов БПФ. Вкратце, методы БПФ используют математический процесс для преобразования формы волны в компоненты ее частотного спектра.



Анализатор спектра в реальном времени. Этот анализатор спектра на основе БПФ представляет собой гибрид типов с разверткой и БПФ. Используя метод супергетеродина, он сначала преобразует сигнал в более низкую частоту, а затем использует методы БПФ для анализа сигнала. Манипуляции с БПФ выполняются быстро в реальном времени, не оставляя пропусков и пропущенной информации в рассчитанном радиочастотном спектре. Кроме того, этот тип анализатора спектра может отбирать входящие сигналы во временной области (как в случае с осциллографом) и преобразовывать их в частотную область с помощью алгоритма БПФ. Он захватывает сразу целую полосу частот, анализирует ее, а затем отображает спектр.

Анализатор спектра в формате PXI. PXI - это стандарт, основанный на инструментах расширения PCI eXtension Instrumentation, который широко используется для тестирования, сбора данных и управления. Как следует из названия, этот тип анализатора спектра основан на стандарте PXI, поэтому его можно встраивать в стойку PXI.

Анализатор спектра USB. Этот тип анализатора спектра использует программное обеспечение анализатора спектра для анализа, хранения, отображения и воспроизведения данных. Программное обеспечение устанавливается на компьютер, к которому устройство подключено через USB-порт. Это более портативный и экономичный вариант, чем настольные анализаторы спектра, поскольку необходимо приобретать только оборудование для сбора данных.

Портативный анализатор спектра. Это удобно в полевых условиях для мониторинга радио- или беспроводных передач, а также для проверки характеристик спектра. Этот тип анализатора спектра, сделанный в небольших портативных форматах, не обладает такими же характеристиками и возможностями, как анализаторы спектра большего типа.

Сетевой анализатор спектра. Этот тип анализатора спектра подключается к сети через порт Ethernet. Он контролирует устройства в сети. Это полезно при мониторинге географически распределенных устройств и обычно устанавливается в кластерах, чтобы охватить всю географию контролируемых устройств, таким образом, чем шире география, тем больше требуется анализаторов спектра.

Для чего используются анализаторы спектра?

Анализаторы спектра в основном используются в лабораториях электроники для тестирования и проверки радиочастотных характеристик. Они в основном используются при проектировании радиочастот, проектировании общих электронных схем, производстве электроники, базовом обслуживании и ремонте, а также установке и обслуживании на месте. [1]

Общие задачи, для решения которых анализаторы спектра используются в лаборатории, являются:

  • проверка того, может ли модулированный сигнал вызывать помехи
  • проверка на наличие шума или искажений
  • проверка того, находится ли сигнал в нужной полосе частот
  • исследование общих проблем с сигналом
  • мощность измерения
  • измерение фазового шума сигнала
  • частота измерения
  • выполнение измерений EMI и EMI
  • построение уровней разных частот относительно друг друга

За пределами лаборатории анализаторы спектра также имеют множество практических применений, таких как отладка беспроводных сетей, тестирование методов модуляции / кодирования, мониторинг радиосигналов и проверка характеристик антенны, усиления РЧ-усилителя, полосы пропускания сигнала и использования полосы частот. Например, в области мобильных сетей он чрезвычайно полезен для обнаружения и устранения помех. В частности, портативные анализаторы спектра используются операторами сетей мобильной связи для поиска помех, чтобы помочь им установить и поддерживать сетевые сигналы.

Он также используется в других областях науки, таких как астрономия, геология и биохимия. Например, анализаторы спектра используются для анализа химического состава материалов на основе спектральной картины света в области спектрометрии.

Хотя анализатор спектра имеет множество применений, он не для всех. Для работы с устройством потребуется профессионал, который понимает, как это работает и как интерпретировать характеристики сигнала. Тем не менее, это незаменимый испытательный прибор, который находит широкое применение не только в области электроники, но и в других областях науки.

Источники:

Что такое анализатор спектра: анализатор радиочастотного спектра , Electronics-Notes.com