Spectrumanalysatoren zijn een van de belangrijke tests die worden gebruikt om te meten frequenties en vele andere parameters. Interessant is dat spectrumanalysatoren worden gebruikt om signalen te meten die we kennen en om signalen te vinden die we niet kennen. Door zijn nauwkeurigheid heeft de spectrumanalyser veel toepassingen gewonnen op het gebied van elektrische en elektronische metingen. Het wordt gebruikt om veel circuits en systemen te testen. Deze circuits en systemen werken op radiofrequentieniveaus.
Met zijn verschillende modelconfiguraties heeft dit apparaat zijn eigen veelzijdigheid op het gebied van instrumentatie en meting. Het wordt geleverd met verschillende specificaties, maten en zelfs beschikbaar op basis van specifieke toepassingen. Het gebruik van het apparaat in een zelfs hoogfrequent bereik op het niveau van de ultrafrequentie wordt momenteel onderzocht. Het kan zelfs worden aangesloten op een computersysteem en de metingen kunnen worden vastgelegd op het digitale platform.
Wat is Spectrum Analyzer?
Spectrum Analyzer is in wezen een testinstrument dat verschillende parameters meet in een circuit of in een systeem op radiofrequentiebereik. Een normaal testapparaat zou de hoeveelheid meten op basis van de amplitude in de tijd. Een voltmeter zou bijvoorbeeld de spanningsamplitude meten op basis van het tijdsdomein. We krijgen dus een sinusvormige curve van Wisselspanning of een rechte lijn voor Gelijkstroomspanning Maar een spectrumanalysator zou de hoeveelheid meten in termen van amplitude versus frequentie.
Frequentie domein respons
Zoals weergegeven in het diagram, meet de spectrumanalysator de amplitude in het frequentiedomein. De hoge pieksignalen vertegenwoordigen de grootte, en daartussenin hebben we ook ruissignalen. We kunnen de spectrumanalysator gebruiken om de ruissignalen te elimineren en het systeem efficiënter te maken. Signaal-naar-ruisonderdrukkingsfactoren (SNR) zijn tegenwoordig een van de belangrijkste kenmerken voor elektronische toepassingen. Koptelefoons worden bijvoorbeeld geleverd met een aspect van ruisonderdrukking. Voor het testen van dergelijke apparatuur worden spectrumanalysatoren gebruikt.
Analyzer blokschema
Blokdiagram
Het blokschema van de spectrumanalysator is hierboven weergegeven. Het bestaat uit een ingangsverzwakker, die het ingevoerde radiofrequentiesignaal verzwakt. Het verzwakte signaal wordt naar een laagdoorlaatfilter gevoerd om de rimpelinhoud te elimineren.
Het gefilterde signaal wordt gemengd met een op spanning afgestemde oscillator en naar een versterker gevoerd. De versterker wordt naar de kathodestraaloscilloscoop gevoerd. Aan de andere kant hebben we ook een sweep-generator. Beide worden naar de CRO gevoerd voor verticale en horizontale doorbuiging.
Werkingsprincipe van de spectrumanalysator
De spectrumanalysator meet fundamenteel de spectruminhoud van het signaal, d.w.z. dat naar de analysator wordt gevoerd. Als we bijvoorbeeld de output van een filter meten, laten we zeggen een laagdoorlaatfilter, dan meet de spectrumanalysator de spectruminhoud van het outputfilter in het frequentiedomein. In dit proces zou het ook de ruisinhoud meten en deze weergeven in de CRO,
Zoals weergegeven in het blokschema, kan de werking van de spectrumanalysator fundamenteel worden gecategoriseerd als het produceren van een verticale en een horizontale zwaai op de kathodestraaloscilloscoop. We weten dat de horizontale zwaai van het gemeten signaal ten opzichte van de frequentie zou zijn en de verticale zwaai ten opzichte van de amplitude.
Werken
Om de horizontale zwaai van het gemeten signaal te produceren, wordt het signaal op het radiofrequentieniveau naar de ingangsverzwakker gestuurd, die het signaal op het radiofrequentieniveau verzwakt. De output van de verzwakker wordt naar het laagdoorlaatfilter geleid om eventuele rimpelinhoud in het signaal te elimineren. Vervolgens wordt het naar een versterker gevoerd, die de grootte van het signaal tot een bepaald niveau versterkt.
In dit proces wordt het ook gemengd met de output van de oscillator die op een bepaalde frequentie is afgestemd. De oscillator helpt om een afwisselend karakter van de toegevoerde golfvorm te genereren. Nadat het is gemengd met de oscillator en versterkt, wordt het signaal naar de horizontale detector gevoerd, die het signaal omzet in het frequentiedomein. Hier in de spectrumanalysator wordt de spectrale hoeveelheid van het signaal weergegeven in het frequentiedomein.
Voor de verticale zwaai is de amplitude vereist. Om de amplitude te krijgen, wordt het signaal naar de op spanning afgestemde oscillator gevoerd. De op spanning afgestemde oscillator is afgestemd op het radiofrequentieniveau. Over het algemeen wordt een combinatie van weerstanden en condensatoren gebruikt om de oscillatorcircuits te verkrijgen. Dit staat bekend als RC-oscillatoren. Op het oscillatorniveau wordt het signaal 360 graden in fase verschoven. Voor deze faseverschuiving worden verschillende niveaus van RC-circuits gebruikt. Meestal hebben we 3 niveaus.
Soms worden zelfs transformatoren ook gebruikt voor faseverschuivingsdoeleinden. In de meeste gevallen wordt de frequentie van de oscillatoren ook geregeld met behulp van een hellinggenerator. De hellinggenerator is soms ook verbonden met een pulsbreedtemodulator om een stijging van pulsen te verkrijgen. De output van de oscillator wordt naar het verticale sweepcircuit gevoerd. Die zorgt voor een amplitude op de kathodestraaloscilloscoop.
Typen spectrumanalyser
Spectrumanalysatoren kunnen in twee categorieën worden ingedeeld. Analoog en digitaal
Analoge spectrumanalysator
Analoge spectrumanalysatoren gebruiken het superheterodyne-principe. Ze worden ook wel sweep- of sweep-analysers genoemd. Zoals weergegeven in het blokschema, heeft de analysator verschillende horizontale en verticale sweepcircuits. Om de output in decibel weer te geven, wordt ook een logaritmische versterker gebruikt voor het horizontale sweepcircuit. Er is ook een videofilter om de video-inhoud te filteren. Met behulp van een rampgenerator krijgt elke frequentie een unieke locatie op het display, waardoor het de frequentierespons kan weergeven.
Digitale spectrumanalysator
De digitale spectrumanalysator bestaat uit snelle Fourier-transformatieblokken (FFT) en analoog-naar-digitaalomzetters (ADC) -blokken om het analoge signaal om te zetten in een digitaal signaal. Door de weergave in het blokschema
Digitale spectrumanalysator
Zoals blijkt uit de weergave in het blokschema, wordt het signaal naar de verzwakker gestuurd, die het niveau van het signaal verzwakt, en vervolgens naar LPF om de rimpelinhoud te elimineren. Vervolgens wordt het signaal naar een analoog-naar-digitaalomzetter (ADC) gestuurd die het signaal omzet naar het digitale domein. Het digitale signaal wordt naar de FFT-analysator gevoerd, die het signaal omzet in het frequentiedomein. Het helpt om de frequentiespectraal van het signaal te meten. Ten slotte wordt het weergegeven met de CRO.
Voordelen en nadelen van de Analyzer
Het heeft veel voordelen, omdat het de spectrale grootheid in het signaal op het radiofrequentiebereik meet. Het biedt ook een aantal metingen. Het enige nadeel zijn de kosten, die hoger zijn in vergelijking met de gebruikelijke conventionele meters.
Toepassingen van Analyzer
Een spectrumanalysator die fundamenteel wordt gebruikt voor het testen, kan worden gebruikt om een verscheidenheid aan grootheden te meten. Al deze metingen worden gedaan op radiofrequentieniveau. Vaak gemeten hoeveelheden met behulp van spectrumanalyser zijn-
- Signaalniveaus - De amplitude van het signaal op basis van het frequentiedomein kan worden gemeten met de spectrumanalysator
- Fase ruis - Omdat de metingen worden gedaan op het frequentiedomein en de spectrale inhoud wordt gemeten, kan de faseruis eenvoudig worden gemeten. Het verschijnt als rimpelingen in de output van de kathodestraaloscilloscoop.
- Harmonische vervorming - Dit is een belangrijke te bepalen factor voor de kwaliteit van het signaal. Op basis van harmonische vervorming wordt de totale harmonische vervorming (THD) berekend om de stroomkwaliteit van het signaal te evalueren. Het signaal moet worden gered van doorzakken en deining. Vermindering van harmonische vervormingsniveaus is zelfs belangrijk om onnodige verliezen te voorkomen.
- Intermodulatie vervorming - Tijdens het moduleren van het signaal, op basis van de amplitude (amplitudemodulaties) of frequentie (frequentiemodulatie), worden vervormingen veroorzaakt in het tussenliggende niveau. Deze vervorming moet worden vermeden om een verwerkt signaal te hebben. Hiervoor wordt een spectrumanalysator gebruikt om de intermodulatievervorming te meten. Zodra de vervorming is verminderd met behulp van externe circuits, kan het signaal worden verwerkt.
- Valse signalen - Dit zijn ongewenste signalen die gedetecteerd en geëlimineerd moeten worden. Deze signalen kunnen niet direct worden gemeten. Ze zijn een onbekend signaal dat moet worden gemeten.
- Signaalfrequentie - Dit is ook een belangrijke factor om te evalueren. Omdat we de analysator op radiofrequentieniveau hebben gebruikt, is de frequentieband erg hoog en wordt het belangrijk om de frequentie-inhoud van elk signaal te meten. Voor dit spectrum worden specifiek analysers gebruikt.
- Spectrale maskers - Spectrumanalysatoren zijn ook nuttig om de spectrale maskers te analyseren
Daarom hebben we het werkingsprincipe, het ontwerp, de voordelen en de toepassing van gezien spectrum analysator. Men moet nadenken, hoe de gegevens die worden gemeten op te slaan in een spectrumanalysator? En hoe je het naar andere media zoals de computer kunt overbrengen om verder te meten.
