Spektrianalysaattorit ovat yksi tärkeistä mittauksista käytetyistä testeistä taajuuksia ja monia muita parametreja. Mielenkiintoista on, että spektrianalysaattoreita käytetään mittaamaan tunnettuja signaaleja ja löytämään signaaleja, joita emme tiedä. Tarkkuuden ansiosta spektrianalysaattori on saanut paljon sovelluksia sähköisten ja elektronisten mittausten alalla. Sitä käytetään monien piirien ja järjestelmien testaamiseen. Nämä piirit ja järjestelmät toimivat radiotaajuustasoilla.
Eri mallikokoonpanojensa ansiosta tällä laitteella on oma monipuolisuus instrumentointi- ja mittausalalla. Siinä on erilaisia eritelmiä, kokoja ja jopa saatavana tiettyjen sovellusten perusteella. Laitteen käyttöä tasaisella suurtaajuusalueella ultrataajuustasolla tutkitaan parhaillaan. Se voidaan liittää jopa tietokonejärjestelmään ja mittaukset voidaan tallentaa digitaaliselle alustalle.
Mikä on spektrianalysaattori?
Spektrianalysaattori on pohjimmiltaan testauslaite, joka mittaa piirin tai järjestelmän eri parametreja radiotaajuusalueella. Pala normaalia testauslaitetta mittaa määrän sen amplitudin perusteella ajallisesti. Esimerkiksi volttimittari mittaa jännitteen amplitudin aikatason perusteella. Joten saamme sinimuotoisen käyrän Vaihtovirta tai suora viiva DC-jännite . Mutta spektrianalysaattori mittaa määrän amplitudin ja taajuuden suhteen.
Taajuusalueen vaste
Kuten kaaviosta käy ilmi, spektrianalysaattori mittaa amplitudia taajuusalueella. Korkean huipun signaalit edustavat suuruutta, ja välillä on myös melusignaaleja. Voimme käyttää spektrianalysaattoria melusignaalien poistamiseen ja järjestelmän tehostamiseksi. Signaali kohinanvaimennustekijöihin (SNR) on yksi tärkeimmistä ominaisuuksista nykyään sähköisissä sovelluksissa. Esimerkiksi kuulokkeissa on melunvaimennus. Tällaisten laitteiden testaamiseen käytetään spektrianalysaattoreita.
Analysaattorin lohkokaavio
Lohkokaavio
Spektrianalysaattorin lohkokaavio on esitetty yllä. Se koostuu tulonvaimentimesta, joka vaimentaa sisääntulevan radiotaajuussignaalin. Vaimennettu signaali syötetään alipäästösuodattimeen aaltoilun poistamiseksi.
Suodatettu signaali sekoitetaan jännitteellä viritetyn oskillaattorin kanssa ja syötetään vahvistimeen. vahvistin syötetään katodisädesinkilloskooppiin. Toisella puolella meillä on myös lakaisugeneraattori. Molemmat syötetään CRO: lle pysty- ja vaakasuuntaisten taipumien saamiseksi.
Spektrianalysaattorin toimintaperiaate
Spektrianalysaattori mittaa pohjimmiltaan analysaattoriin syötetyn signaalin spektrisisältöä. Esimerkiksi, jos mitataan suodattimen lähtöä, sanotaan alipäästösuodatin, sitten spektrianalysaattori mittaa lähtösuodattimen spektrin sisällön taajuusalueella. Tässä prosessissa se mittaa myös melupitoisuuden ja näyttää sen CRO: ssa,
Kuten lohkokaaviosta käy ilmi, spektrianalysaattorin toiminta voidaan periaatteessa luokitella tuottamaan pysty- ja vaakasuuntainen pyyhkäisy katodisädescilloskoopilla. Tiedämme, että mitatun signaalin vaakasuuntainen pyyhkäisy olisi suhteessa taajuuteen ja pystysuuntainen pyyhkäisy olisi sen amplitudiin nähden.
Työskentely
Mitatun signaalin vaakasuuntaisen pyyhkäisyn tuottamiseksi signaali radiotaajuustasolla syötetään sisääntulovaimentimeen, joka vaimentaa signaalin radiotaajuustasolla. Vaimentimen ulostulo syötetään alipäästösuodattimeen mahdollisen aaltoilun poistamiseksi signaalista. Sitten se syötetään vahvistimeen, joka vahvistaa signaalin suuruuden tietylle tasolle.
Tässä prosessissa se sekoitetaan myös oskillaattorin lähtöön, joka on viritetty tietyllä taajuudella. Oskillaattori auttaa tuottamaan syötetyn aaltomuodon vaihtelevan luonteen. Sekoitettuaan oskillaattoriin ja vahvistettuna signaali syötetään vaakasuuntaiseen ilmaisimeen, joka muuntaa signaalin taajuusalueeksi. Täällä spektrianalysaattorissa signaalin spektrimäärä ilmoitetaan taajuusalueella.
Pystysuuntaista pyyhkäisyä varten tarvitaan amplitudi. Amplitudin saamiseksi signaali syötetään jännitteelle viritetylle oskillaattorille. Jännitteelle viritetty oskillaattori viritetään radiotaajuustasolla. Yleensä oskillaattoripiirien saamiseksi käytetään vastuksia ja kondensaattoreita. Tätä kutsutaan RC-oskillaattoreiksi. Oskillaattoritasolla signaali vaihtuu 360 astetta. Tätä vaihesiirtoa varten käytetään eri tasoja RC-piirejä. Yleensä meillä on 3 tasoa.
Joskus jopa muuntajia käytetään myös vaihesiirtotarkoituksiin. Useimmissa tapauksissa oskillaattoreiden taajuutta ohjataan myös ramppigeneraattorilla. Ramppigeneraattori on myös joskus kytketty pulssinleveyden modulaattoriin pulssirampin saamiseksi. Oskillaattorin lähtö syötetään pystysuoraan pyyhkäisypiiriin. Mikä antaa amplitudin katodisädescilloskoopilla.
Spektrianalysaattorin tyypit
Spektrianalysaattorit voidaan luokitella kahteen luokkaan. Analoginen ja digitaalinen
Analoginen spektrianalysaattori
Analogiset spektrianalysaattorit käyttävät superheterodyne-periaatetta. Niitä kutsutaan myös pyyhkäiseviksi tai lakaistaan analysaattoreiksi. Kuten lohkokaaviossa on esitetty, analysaattorilla on erilaiset vaaka- ja pystysuuntaiset lakaisupiirit. Lähdön osoittamiseksi desibeleinä käytetään myös logaritmivahvistinta ennen vaakasuuntaista pyyhkäisypiiriä. Videosisältö suodatetaan myös videosuodattimella. Ramppigeneraattorin käyttäminen antaa jokaiselle taajuudelle ainutlaatuisen sijainnin näytöllä, jolla se voi näyttää taajuusvasteen.
Digitaalinen spektrianalysaattori
Digitaalinen spektrianalysaattori koostuu nopeista Fourier-muunnoslohkoista (FFT) ja analogisista digitaalimuuntimiin (ADC), jotka muuntavat analogisen signaalin digitaaliseksi signaaliksi. Lohkokaavioesityksen avulla
Digitaalinen spektrianalysaattori
Kuten lohkokaavion esitys osoittaa, signaali syötetään vaimentimeen, joka vaimentaa signaalin tasoa, ja syötetään sitten LPF: ään aaltoilun poistamiseksi. Sitten signaali syötetään analogisesta digitaalimuuntimeen (ADC), joka muuntaa signaalin digitaaliseksi toimialueeksi. Digitaalinen signaali syötetään FFT-analysaattoriin, joka muuntaa signaalin taajuusalueeksi. Se auttaa mittaamaan signaalin taajuusspektriä. Lopuksi se näytetään CRO: lla.
Analysaattorin edut ja haitat
Sillä on monia etuja, koska se mittaa radiotaajuusalueen signaalin spektrimäärää. Se tarjoaa myös useita mittauksia. Ainoa haittapuoli on sen hinta, joka on korkeampi kuin tavanomaisissa mittareissa.
Analysaattorin sovellukset
Taajuusanalysaattoria, jota käytetään pohjimmiltaan testaustarkoituksiin, voidaan käyttää erilaisten määrien mittaamiseen. Kaikki nämä mittaukset tehdään radiotaajuustasolla. Usein mitatut määrät spektrianalysaattorilla ovat
- Signaalitasot - Taajuusalueeseen perustuva signaalin amplitudi voidaan mitata spektrianalysaattorilla
- Vaihe Melu - Koska mittaukset tehdään taajuusalueella ja spektrispitoisuus mitataan, vaihekohina voidaan helposti mitata. Se näkyy väreinä katodisädescilloskoopin ulostulossa.
- Harmoninen vääristymä - Tämä on tärkeä tekijä, joka määritetään signaalin laadulle. Harmonisen vääristymän perusteella lasketaan kokonais harmoninen vääristymä (THD) signaalin tehon laadun arvioimiseksi. Signaali on tallennettava roikkumisista ja turpoamisista. Harmonisten vääristymien vähentäminen on jopa tärkeää tarpeettomien menetysten välttämiseksi.
- Intermodulaation vääristymä - Signaalia moduloitaessa amplitudin (amplitudimodulaatiot) tai taajuuden (taajuusmodulaatio) perusteella vääristymät aiheutuvat välitasolta. Tätä vääristymistä on vältettävä käsitellyn signaalin saamiseksi. Tätä varten spektrianalysaattoria käytetään intermodulaatiovääristymien mittaamiseen. Kun vääristymä on vähennetty ulkoisilla piireillä, signaali voidaan käsitellä.
- Väärät signaalit - Nämä ovat ei-toivottuja signaaleja, jotka on löydettävä ja poistettava. Näitä signaaleja ei voida mitata suoraan. Ne ovat tuntematon signaali, joka on mitattava.
- Signaalin taajuus - Tämä on myös tärkeä arvioitava tekijä. Koska käytimme analysaattoria radiotaajuustasolla, taajuusalue on erittäin korkea, ja on tärkeää mitata jokaisen signaalin taajuussisältö. Tähän spektriin käytetään erityisesti analysaattoreita.
- Spektraaliset naamiot - Spektrianalysaattorit ovat hyödyllisiä myös spektrinaamioiden analysoinnissa
Siksi olemme nähneet toimintaperiaatteen, suunnittelun, edut ja soveltamisen taajuuksia analysaattori. On ajateltava, kuinka tallennetaan mitattavat tiedot spektrianalysaattoriin? Ja kuinka se siirretään muille välineille, kuten tietokoneelle, mittaamista varten.
