Spektrálne analyzátory sú jedným z dôležitých testov, ktoré sa používajú na meranie frekvencie a mnoho ďalších parametrov. Je zaujímavé, že analyzátory spektra sa používajú na meranie signálov, ktoré poznáme, a na vyhľadávanie signálov, ktoré nepoznáme. Spektrálny analyzátor získal vďaka svojej presnosti veľa aplikácií v oblasti elektrických a elektronických meraní. Používa sa na testovanie mnohých obvodov a systémov. Tieto obvody a systémy pracujú na vysokofrekvenčných úrovniach.
Vďaka rôznym konfiguráciám modelu má toto zariadenie svoju vlastnú univerzálnosť v oblasti prístrojového vybavenia a merania. Dodáva sa s rôznymi špecifikáciami, veľkosťami a dokonca je k dispozícii na základe konkrétnych aplikácií. V súčasnosti je predmetom výskumu použitie zariadenia v rovnomerne vysokofrekvenčnom rozsahu na úrovni ultravofrekvenčných. Môže byť dokonca pripojený k počítačovému systému a merania môžu byť zaznamenané na digitálnej platforme.
Čo je spektrálny analyzátor?
Spektrálny analyzátor je v zásade testovací prístroj, ktorý meria rôzne parametre v obvode alebo v systéme na vysokofrekvenčnom rozsahu. Kus bežného testovacieho zariadenia zmeral množstvo na základe jeho amplitúdy vzhľadom na čas. Napríklad voltmeter by meral amplitúdu napätia na základe časovej oblasti. Takže dostaneme sínusovú krivku Striedavé napätie alebo rovná čiara pre Jednosmerné napätie . Ale spektrálny analyzátor by meral množstvo v zmysle amplitúdy verzus frekvencie.
Odozva vo frekvenčnej doméne
Ako je znázornené na diagrame, spektrálny analyzátor meria amplitúdu vo frekvenčnej doméne. Signály najvyššieho vrcholu predstavujú veľkosť a medzi nimi máme tiež šumové signály. Na elimináciu šumových signálov a zefektívnenie systému môžeme použiť spektrálny analyzátor. Faktory rušenia signálu od šumu (SNR) sú jednou z dôležitých vlastností elektronických aplikácií v dnešnej dobe. Napríklad slúchadlá majú aspekt potlačenia hluku. Na testovanie tohto zariadenia sa používajú spektrálne analyzátory.
Bloková schéma analyzátora
Bloková schéma
Bloková schéma spektrálneho analyzátora je uvedená vyššie. Skladá sa zo vstupného útlmu, ktorý tlmí vstupný vysokofrekvenčný signál. Zoslabený signál sa privádza do dolnopriepustného filtra, aby sa vylúčil obsah zvlnenia.
Filtrovaný signál sa zmieša s napäťovo ladeným oscilátorom a privádza sa do zosilňovača. The zosilňovač sa privádza do katódového osciloskopu. Na druhej strane máme tiež generátor zametania. Oba sú privádzané do CRO pre vertikálne a horizontálne priehyby.
Princíp činnosti analyzátora spektra
Spektrálny analyzátor zásadne meria obsah spektra signálu, t. J. Privádzaného do analyzátora. Napríklad, ak meriame výstup filtra, povedzme dolnopriepustný filter, potom by spektrálny analyzátor zmeral obsah spektra výstupného filtra vo frekvenčnej doméne. V tomto procese by tiež meral obsah šumu a zobrazoval ho v CRO,
Ako je zobrazené v blokovom diagrame, je možné činnosť spektrálneho analyzátora zásadne kategorizovať ako produkciu vertikálneho a horizontálneho pohybu na katódovom osciloskope. Vieme, že horizontálny priebeh meraného signálu by bol vzhľadom na frekvenciu a vertikálny priebeh by bol zameraný na jeho amplitúdu.
Pracovne
Na vytvorenie horizontálneho priebehu nameraného signálu sa signál na vysokofrekvenčnej úrovni privádza do vstupného zoslabovača, ktorý zoslabuje signál na vysokofrekvenčnej úrovni. Výstup z útlmu sa privádza do dolnopriepustného filtra, aby sa eliminoval akýkoľvek obsah zvlnenia v signáli. Potom je privádzaný do zosilňovača, ktorý zosilňuje veľkosť signálu na určitú úroveň.
V tomto procese je tiež zmiešaný s výstupom oscilátora, ktorý je naladený na určitej frekvencii. Oscilátor pomáha generovať striedavý charakter napájaného priebehu. Po zmiešaní s oscilátorom a zosilnení je signál privádzaný do horizontálneho detektora, ktorý prevádza signál do frekvenčnej oblasti. Tu v spektrálnom analyzátore je spektrálna veličina signálu predstavovaná vo frekvenčnej doméne.
Pre vertikálne zametanie je potrebná amplitúda. Na získanie amplitúdy sa signál privádza do napäťovo ladeného oscilátora. Napäťovo ladený oscilátor je naladený na úrovni rádiových frekvencií. Všeobecne sa na získanie obvodov oscilátora používa kombinácia odporov a kondenzátorov. Toto je známe ako RC oscilátory. Na úrovni oscilátora sa signál posunie o 360 stupňov. Pre toto fázové posúvanie sa používajú rôzne úrovne RC obvodov. Zvyčajne máme 3 úrovne.
Niekedy sa dokonca aj transformátory používajú na účely fázového posuvu. Frekvencia oscilátorov sa vo väčšine prípadov tiež reguluje pomocou generátora rampy. Rampový generátor je tiež niekedy pripojený k modulátoru šírky impulzu, aby sa získal nábeh impulzov. Výstup oscilátora sa privádza do obvodu vertikálneho zametania. Čo poskytuje amplitúdu na katódovom osciloskope.
Typy spektrálneho analyzátora
Spektrálne analyzátory možno rozdeliť do dvoch kategórií. Analógové a digitálne
Analógový spektrálny analyzátor
Analógové spektrálne analyzátory používajú princíp superheterodynu. Nazývajú sa tiež zametacie alebo zametacie analyzátory. Ako je znázornené v blokovej schéme, analyzátor bude mať rôzne horizontálne a vertikálne zametacie obvody. Na zobrazenie výkonu v decibeloch sa pred obvodom horizontálneho rozmietania používa aj logaritmický zosilňovač. K dispozícii je aj videofilter na filtrovanie videoobsahu. Použitie generátora rampy poskytuje každej frekvencii jedinečné miesto na displeji, pomocou ktorého dokáže zobraziť frekvenčnú charakteristiku.
Digitálny spektrálny analyzátor
Digitálny spektrálny analyzátor pozostáva z blokov rýchlej Fourierovej transformácie (FFT) a blokov analógovo-digitálnych prevodníkov (ADC) na prevod analógového signálu na digitálny signál. Podľa znázornenia blokového diagramu
Digitálny spektrálny analyzátor
Ako ukazuje znázornenie blokového diagramu, signál sa privádza do útlmového člena, ktorý zoslabuje úroveň signálu, a potom sa privádza do LPF na elimináciu obsahu zvlnenia. Potom je signál privádzaný do analógovo-digitálneho prevodníka (ADC), ktorý prevádza signál do digitálnej domény. Digitálny signál sa privádza do FFT analyzátora, ktorý prevádza signál do frekvenčnej oblasti. Pomáha merať frekvenčné spektrum signálu. Nakoniec sa zobrazí pomocou CRO.
Výhody a nevýhody analyzátora
Má veľa výhod, pretože meria spektrálnu veličinu v signáli na vysokofrekvenčnom rozsahu. Poskytuje tiež množstvo meraní. Jedinou nevýhodou sú jeho náklady, ktoré sú vyššie v porovnaní s obvyklými bežnými meračmi.
Aplikácie analyzátora
Na meranie rôznych veličín možno použiť spektrálny analyzátor, ktorý sa zásadne používa na účely testovania. Všetky tieto merania sa vykonávajú na rádiofrekvenčnej úrovni. Často merané veličiny pomocou spektrálneho analyzátora sú
- Úrovne signálu - Amplitúda signálu na základe frekvenčnej oblasti sa môže merať pomocou spektrálneho analyzátora
- Fázový šum - Pretože sa merania vykonávajú vo frekvenčnej oblasti a meria sa spektrálny obsah, je možné ľahko merať fázový šum. Ukazuje sa to ako vlnenie na výstupe z katódového lúča.
- Harmonické skreslenie - Toto je hlavný faktor, ktorý sa má určiť pre kvalitu signálu. Na základe harmonického skreslenia sa vypočíta celkové harmonické skreslenie (THD) na vyhodnotenie kvality energie signálu. Signál musí byť zachránený pred poklesmi a zväčšeniami. Zníženie úrovní harmonického skreslenia je dokonca dôležité, aby sa zabránilo zbytočným stratám.
- Intermodulačné skreslenie - Pri modulácii signálu sú na strednej úrovni spôsobené skreslenia amplitúdy (amplitúdové modulácie) alebo frekvencie (frekvenčná modulácia). Tomuto skresleniu sa treba vyhnúť, aby ste mali spracovaný signál. Na tento účel sa na meranie intermodulačného skreslenia používa spektrálny analyzátor. Akonáhle je skreslenie redukované pomocou externých obvodov, signál môže byť spracovaný.
- Rušivé signály - Toto sú nežiaduce signály, ktoré sa majú zistiť a eliminovať. Tieto signály nemožno merať priamo. Sú neznámym signálom, ktorý je potrebné merať.
- Frekvencia signálu - Toto je tiež dôležitý faktor, ktorý sa má hodnotiť. Pretože sme analyzátor používali na vysokofrekvenčnej úrovni, pásmo frekvencií je veľmi vysoké a je dôležité merať frekvenčný obsah každého signálu. Pre toto spektrum sa osobitne používajú analyzátory.
- Spektrálne masky - Spektrálne analyzátory sú užitočné aj pri analýze spektrálnych masiek
Preto sme videli pracovný princíp, dizajn, výhody a použitie spektrum analyzátor. Jeden si musí myslieť, ako uložiť dáta, ktoré sa merajú v spektrálnom analyzátore? A ako ho preniesť na iné médiá, ako je počítač, na ďalšie meranie.
