Erinevat tüüpi signaalide jaoks on olemas spektrianalüsaatorid, kuid see artikkel keskendub peamiselt raadiosagedusspektri analüsaatoritele.
Mis on raadiospektri analüsaator?
Raadiospektri analüsaator on laialdaselt kasutatav testimisseade, mis mõõdab sisendsignaali spektri võimsust, mõõtes selle amplituudi vertikaalteljel (y-telg) ja selle sagedust horisontaalteljel (x-telg) ). Väljund kuvatakse sageduspiirkonnas. See annab tõhusa ülevaate ahelate moodulite või süsteemide raadiosagedusliku jõudluse kohta, sest analüsaatorilt saadud signaaliteabe abil saab tuvastada olemasolevate signaalide tüübi ning mõõta nende sagedusi, sagedustasemeid ja amplituudi. Lisaks võib täheldada signaali teisi spektraalseid komponente, näiteks domineerivat sagedust, võimsust, moonutusi, harmoonilisi ja ribalaiust.
Millised on spektraalanalüsaatori tüübid?
Üldiselt jagunevad spektrianalüsaatorid kahte tüüpi: püstitatud spektri analüsaator ja FFT spektrianalüsaator. Kuid spektrinalüsaatorid arenesid aastate jooksul erinevates vormides, arenedes pidevalt tehnoloogiaga. Olenemata selle vormiteguritest täidab see endiselt oma põhieesmärki - analüüsida mis tahes signaali sagedusspektrit. Allpool on spektri analüsaatorite eri tüübid ja vormitegurid, millest igaüks on mõeldud eri otstarbeks ja rakendusteks.
Pühitud spektrianalüsaator. Tuntud ka kui superheterodüünispektri analüsaator, on pühkimistüüp spektraalanalüsaatori traditsiooniline ja vanim vorm. Vanemad mudelid tuginevad analoogmeetoditele ja on aastaid olnud spektrianalüüsi testimise aluseks. Enamik neist mudelitest on juba vananenud ja need asendatakse tänapäevaste pühkitud spektrianalüsaatoritega, mis kasutavad digitaalseid tehnikaid.
Digitaalne FFT (Fast Fourier Transform) spektrianalüsaator. Nagu nimigi ütleb, kasutab seda tüüpi spektrianalüsaator digitaalset tehnoloogiat, teisendades analoogsignaalid digitaalsesse vormingusse, kasutades FFT -meetodeid. Lühidalt, FFT -tehnikad kasutavad matemaatilist protsessi, et muuta lainekuju selle sagedusspektri komponentideks.
Reaalajas spektri analüsaator. See FFT-põhine spektrianalüsaator on pühkitud ja FFT-tüüpi hübriid. Kasutades superheterodüüni tehnikat, muundab see esmalt signaali madalamale sagedusele, seejärel kasutab signaali analüüsimiseks FFT tehnikaid. FFT-dega manipuleerimine toimub reaalajas kiiresti, jätmata arvutatud RF-spektris lünki ja teavet. Lisaks saab seda tüüpi spektrianalüsaator võtta proovid sissetulevatest signaalidest ajapiirkonnas (nagu ostsilloskoobi puhul) ja teisendada need sagedusdomeeniks, kasutades FFT algoritmi. See salvestab korraga terve sagedusriba, analüüsib seda ja kuvab seejärel spektri.
PXI spektrianalüsaator. PXI on standard, mis põhineb PCI eXtension Instrumentationil ja mida kasutatakse laialdaselt testimisseadmete, andmete kogumise ja juhtimise jaoks. Nagu nimigi ütleb, põhineb seda tüüpi spektrianalüsaator PXI standardil, seega saab selle ühendada PXI rackiga.
USB spektri analüsaator. Seda tüüpi spektraalanalüsaator kasutab andmete analüüsimiseks, salvestamiseks, kuvamiseks ja taasesitamiseks spektrianalüsaatori tarkvara. Tarkvara on installitud arvutisse, kuhu seade on ühendatud USB -pordi kaudu. See on kaasaskantavam ja kulutõhusam kui lauapealsed spektraalanalüsaatorid, kuna tuleb osta ainult hankimisriistvara.
Pihuarvuti spektraalanalüsaator. See on selles valdkonnas kasulik raadio- või traadita ülekande jälgimiseks ja spektri omaduste kontrollimiseks. Väikestes pihuarvutites valmistatud seda tüüpi spektraalanalüsaator ei ole sama jõudluse ja võimekusega kui suuremat tüüpi spektraalanalüsaator.
Võrku ühendatud spektrianalüsaator. Seda tüüpi spektrianalüsaator on võrguga ühendatud Etherneti pordi kaudu. See jälgib seadmeid üle võrgu. See on kasulik geograafiliselt hajutatud seadmete jälgimisel ja tavaliselt paigaldatakse see klastritesse, et katta kogu jälgitavate seadmete geograafia, seega mida suurem on geograafia, seda rohkem on vaja spektraalanalüsaatoreid.
Milleks kasutatakse spektraalanalüsaatoreid?
Spektri analüsaatoreid kasutatakse peamiselt elektroonikalaborites raadiosagedusliku jõudluse testimiseks ja kontrollimiseks. Neid kasutatakse peamiselt raadiosagedusdisaini projekteerimisel, üldise elektroonilise vooluahela projekteerimisel, elektroonika tootmisel, baasteenindusel ja -remondil ning kohapeal paigaldamisel ja teenindamisel. [1]
Üldised ülesanded, mille jaoks spektraalanalüsaatoreid laboris kasutatakse, on järgmised:
- kontrollida, kas moduleeritud signaal võib häireid põhjustada
- müra või moonutuste olemasolu kontrollimine
- kontrollida, kas signaal on õiges sagedusribas
- signaaliga seotud üldiste probleemide uurimine
- võimsuse mõõtmine
- faasimüra mõõtmine signaalil
- mõõtmise sagedus
- EMI ja EMI mõõtmiste tegemine
- erinevate sageduste taseme joonistamine üksteise suhtes
Väljaspool laborit on spektraalanalüsaatoritel ka palju praktilisi kasutusvõimalusi, näiteks traadita võrkude silumine, modulatsiooni/kodeerimise tehnikate testimine, raadiosignaalide jälgimine ja antenni jõudluse kontrollimine, raadiosagedusvõimendi võimendus, signaali ribalaius ja sagedusala kasutamine. Näiteks mobiilsidevõrkude valdkonnas on see hädade leidmisel ja kõrvaldamisel äärmiselt kasulik. Mobiilsidevõrgu operaatorid kasutavad häirete otsimiseks eelkõige käeshoitavaid spektrinalüsaatoreid, et aidata neil võrgusignaale luua ja säilitada.
Seda kasutatakse ka muudes teadusvaldkondades, näiteks astronoomia, geoloogia ja biokeemia. Näiteks kasutatakse spektromeetria analüüsimiseks materjalide keemilise koostise analüüsimiseks spektromeetria valdkonnas valguse spektraalse mustri alusel.
Kuigi spektrianalüsaatoril on palju kasutusvõimalusi, pole see tööriist kõigile. Seadme käitamiseks oleks vaja professionaali, kes mõistab, kuidas see töötab ja kuidas signaali omadusi tõlgendada. Sellest hoolimata on see hädavajalik testimisvahend, millel on lai kasutusala mitte ainult elektroonika, vaid ka teiste teadusvaldkondade jaoks.
Allikad:
Mis on spektraalanalüsaator: raadiospektri analüsaator , Electronics-Notes.com