Det finns spektrumanalysatorer för olika typer av signaler, men den här artikeln kommer främst att fokusera på radiofrekvens (RF) spektrumanalysatorer.
Vad är en RF -spektrumanalysator?
En RF-spektrumanalysator är ett allmänt använt testinstrument som mäter effekten av insignalens spektrum genom att mäta dess amplitud, visad på den vertikala axeln (y-axeln), mot dess frekvens, visad på den horisontella axeln (x-axeln ). Utmatningen visas i frekvensdomänen. Det är effektivt för att ge insikter om RF -prestanda för kretsars moduler eller system eftersom, med signalinformationen som erhålls från analysatorn, kan typen av närvarande signaler identifieras och deras frekvenser, frekvensnivåer och amplitud kan mätas. Dessutom kan andra spektralkomponenter i en signal, såsom dominant frekvens, effekt, distorsion, övertoner och bandbredd, observeras.
Vilka typer av spektrumanalysatorer är det?
I allmänhet kategoriseras spektrumanalysatorer i två typer: den svepade tunade spektrumanalysatorn och FFT-spektrumanalysatorn. Emellertid har spektrumanalysatorer utvecklats i olika formfaktorer under åren och ständigt utvecklats med teknik. Oavsett dess formfaktorer tjänar den fortfarande sitt huvudsakliga syfte - att analysera frekvensspektrumet för en given signal. Nedan visas de olika typerna och formfaktorerna för spektrumanalysatorer, var och en avsedd för olika användningsområden och applikationer.
Svept spektrumanalysator. Också känd som superheterodyne -spektrumanalysatorn, den svepade typen är den traditionella och den äldsta formen av spektrumanalysatorn. De äldre modellerna förlitar sig på analoga tekniker och har fungerat som grunden för tester av spektrumanalyser i många år. De flesta av dessa modeller är redan föråldrade och ersätts av moderna typer av svepte spektrumanalysatorer som använder digital teknik.
Digital FFT (Fast Fourier Transform) spektrumanalysator. Som namnet indikerar använder denna typ av spektrumanalysator digital teknik och konverterar analoga signaler till sitt digitala format med hjälp av FFT -tekniker. I ett nötskal använder FFT -tekniker en matematisk process för att omvandla en vågform till komponenterna i dess frekvensspektrum.
Spektrumanalysator i realtid. Denna FFT-baserade spektrumanalysator är en hybrid av svept och FFT-typ. Med hjälp av superheterodyne -tekniken omvandlar den först signalen till en lägre frekvens och använder sedan FFT -tekniker för att analysera signalen. Manipulationen av FFT sker snabbt i realtid utan att det saknas luckor och information som saknas i det beräknade RF-spektrumet. Dessutom kan denna typ av spektrumanalysator samla in inkommande signaler i en tidsdomän (som med ett oscilloskop) och konvertera dem till en frekvensdomän med hjälp av FFT -algoritmen. Den fångar upp ett helt frekvensband på en gång, analyserar det och visar sedan spektrumet.
PXI -spektrumanalysator. PXI är en standard baserad på PCI eXtension Instrumentation och används ofta för testinstrument, datainsamling och kontroll. Som namnet antyder är denna typ av spektrumanalysator baserad på PXI -standarden, så den kan integreras i ett PXI -rack.
USB -spektrumanalysator. Denna typ av spektrumanalysator använder programvara för spektrumanalysator för att analysera, lagra, visa och spela upp data. Programvaran installeras på en dator där enheten är ansluten till via USB -port. Detta är mer portabelt och kostnadseffektivt än bänkspektrumanalysatorer eftersom endast förvärvshårdvaran behöver köpas.
Handhållen spektrumanalysator. Detta är praktiskt inom området för övervakning av radio- eller trådlösa sändningar och för att kontrollera spektrumets egenskaper. Denna typ av spektrumanalysator är tillverkad i små, handhållna format och har inte samma prestanda och kapacitet som de större typerna av en spektrumanalysator.
Nätverksansluten spektrumanalysator. Denna typ av spektrumanalysator är ansluten till ett nätverk via ethernet -porten. Den övervakar enheter i ett nätverk. Detta är användbart för att övervaka geografiskt distribuerade enheter och är normalt installerat i kluster för att täcka hela geografin för de enheter som ska övervakas, så ju större geografin desto mer spektrumanalysatorer behövs.
Vad används spektrumanalysatorer till?
Spektrumanalysatorer används huvudsakligen i elektroniklaboratorier för att testa och verifiera RF -prestanda. De används huvudsakligen inom RF -design, allmän elektronisk kretsdesign, elektroniktillverkning, grundservice och reparation samt fältinstallation och service. [1]
Allmänna uppgifter som spektrumanalysatorer används för i ett laboratorium är:
- kontrollera om en modulerad signal kan orsaka störningar
- kontrollera om det finns buller eller störningar
- kontrollera om signalen är i rätt frekvensband
- undersöker allmänna problem med en signal
- mätkraft
- mäta fasbrus på en signal
- mätfrekvens
- genomföra EMI- och EMI -mätningar
- att planera nivån för olika frekvenser i förhållande till varandra
Utanför laboratoriet har spektrumanalysatorer också många praktiska användningsområden som felsökning av trådlösa nätverk, testning av modulering/kodningstekniker, övervakning av radiosignaler och kontroll av antennprestanda, förstärkning av RF -förstärkare, signalbandbredd och bandanvändning. Inom området mobilnät är det till exempel oerhört användbart för att lokalisera och eliminera störningar. Särskilt handhållna spektrumanalysatorer används av mobilnätoperatörer för störningsjakt för att hjälpa dem att etablera och underhålla nätverkssignaler.
Det har också användningsområden inom andra vetenskapsområden, till exempel astronomi, geologi och biokemi. Som ett exempel används spektrumanalysatorer för att analysera den kemiska sammansättningen av material baserat på ljusets spektrala mönster inom spektrometriområdet.
Även om en spektrumanalysator har många användningsområden, är den inte ett verktyg för alla. Det skulle krävas en professionell som förstår hur det fungerar och hur man tolkar egenskaperna hos en signal för att styra enheten. Ändå är det ett oumbärligt testinstrument som har ett brett spektrum av användningsområden, inte bara inom elektronikområdet utan även inom andra vetenskapsområden.
Källor:
Vad är en spektrumanalysator: RF -spektrumanalysator , Electronics-Notes.com