Gli analizzatori di spettro sono uno dei test importanti utilizzati per misurare frequenze e molti altri parametri. È interessante notare che gli analizzatori di spettro vengono utilizzati per misurare segnali che conosciamo e trovare segnali che non conosciamo. Grazie alla sua precisione, l'analizzatore di spettro ha acquisito molte applicazioni nel campo delle misurazioni elettriche ed elettroniche. Viene utilizzato per testare molti circuiti e sistemi. Questi circuiti e sistemi funzionano a livelli di radiofrequenza.
Con le sue diverse configurazioni di modello, questo dispositivo ha una propria versatilità nel campo della strumentazione e della misura. Viene fornito con diverse specifiche, dimensioni e persino disponibile in base a applicazioni specifiche. L'uso del dispositivo in una gamma anche ad alta frequenza a livello di ultra-frequenza è attualmente in fase di ricerca. Può anche essere collegato a un sistema informatico e le misurazioni possono essere registrate sulla piattaforma digitale.
Cos'è l'analizzatore di spettro?
Spectrum Analyzer è fondamentalmente uno strumento di test che misura vari parametri in un circuito o in un sistema a frequenze radio. Un pezzo di normale apparecchiatura di prova misurerebbe la quantità in base alla sua ampiezza rispetto al tempo. Ad esempio, un voltmetro misurerebbe l'ampiezza della tensione in base al dominio del tempo. Quindi otterremo una curva sinusoidale di Tensione AC o una linea retta per Tensione continua . Ma un analizzatore di spettro misurerebbe la quantità in termini di ampiezza rispetto alla frequenza.
Risposta nel dominio della frequenza
Come mostrato nel diagramma, l'analizzatore di spettro misura l'ampiezza nel dominio della frequenza. I segnali di picco elevato rappresentano l'ampiezza e, nel mezzo, abbiamo anche segnali di rumore. Possiamo utilizzare l'analizzatore di spettro per eliminare i segnali di rumore e rendere il sistema più efficiente. Il fattore di cancellazione dal segnale al rumore (SNR) è oggi una delle caratteristiche importanti per le applicazioni elettroniche. Ad esempio, le cuffie hanno un aspetto di cancellazione del rumore. Per testare tali apparecchiature, vengono utilizzati analizzatori di spettro.
Diagramma a blocchi dell'analizzatore
Diagramma a blocchi
Lo schema a blocchi dell'analizzatore di spettro è mostrato sopra. È costituito da un attenuatore di ingresso, che attenua il segnale di radiofrequenza in ingresso. Il segnale attenuato viene inviato a un filtro passa basso per eliminare il contenuto di ondulazione.
Il segnale filtrato viene miscelato con un oscillatore sintonizzato sulla tensione e inviato a un amplificatore. Il amplificatore viene alimentato all'oscilloscopio a raggi catodici. Dall'altro lato, abbiamo anche un generatore di spazzate. Entrambi sono alimentati al CRO per le deviazioni verticali e orizzontali.
Principio di funzionamento dell'analizzatore di spettro
L'analizzatore di spettro misura fondamentalmente il contenuto dello spettro del segnale, cioè inviato all'analizzatore. Ad esempio, se stiamo misurando l'uscita di un filtro, diciamo filtro passa basso, l'analizzatore di spettro misurerà il contenuto dello spettro del filtro di uscita nel dominio della frequenza. In questo processo, misura anche il contenuto di rumore e lo visualizza nel CRO,
Come mostrato nel diagramma a blocchi, il funzionamento dell'analizzatore di spettro può essere fondamentalmente classificato come la produzione di una scansione verticale e orizzontale sull'oscilloscopio a raggi catodici. Sappiamo che lo sweep orizzontale del segnale misurato sarebbe rispetto alla frequenza e lo sweep verticale sarebbe rispetto alla sua ampiezza.
Lavorando
Per produrre la scansione orizzontale del segnale misurato, il segnale a livello di radiofrequenza viene inviato all'attenuatore di ingresso, che attenua il segnale a livello di radiofrequenza. L'uscita dell'attenuatore viene inviata al filtro passa basso per eliminare qualsiasi contenuto di ondulazione nel segnale. Quindi viene inviato a un amplificatore, che amplifica l'ampiezza del segnale a un certo livello.
In questo processo, viene anche miscelato con l'uscita dell'oscillatore che è sintonizzato a una certa frequenza. L'oscillatore aiuta a generare una natura alternata della forma d'onda alimentata. Dopo essere stato miscelato con l'oscillatore e amplificato, il segnale viene inviato al rilevatore orizzontale, che converte il segnale nel dominio della frequenza. Qui nell'analizzatore di spettro, la quantità spettrale del segnale è rappresentata nel dominio della frequenza.
Per lo sweep verticale, è richiesta l'ampiezza. Per ottenere l'ampiezza, il segnale viene inviato all'oscillatore sintonizzato in tensione. L'oscillatore sintonizzato in tensione è sintonizzato a livello di radiofrequenza. Generalmente, la combinazione di resistori e condensatori viene utilizzata per ottenere i circuiti dell'oscillatore. Questo è noto come oscillatori RC. A livello dell'oscillatore, il segnale viene sfasato di 360 gradi. Per questo sfasamento vengono utilizzati diversi livelli di circuiti RC. Di solito abbiamo 3 livelli.
A volte anche i trasformatori vengono utilizzati anche per scopi di sfasamento. Nella maggior parte dei casi, anche la frequenza degli oscillatori viene controllata mediante un generatore di rampa. Il generatore di rampa è talvolta collegato anche a un modulatore di larghezza di impulso per ottenere una rampa di impulsi. L'uscita dell'oscillatore viene inviata al circuito di scansione verticale. Che fornisce ampiezza sull'oscilloscopio a raggi catodici.
Tipi di analizzatore di spettro
Gli analizzatori di spettro possono essere classificati in due categorie. Analogico e digitale
Analizzatore di spettro analogico
Gli analizzatori di spettro analogici utilizzano il principio della supereterodina. Sono anche chiamati analizzatori swept o sweep. Come mostrato nel diagramma a blocchi, l'analizzatore avrà diversi circuiti di scansione orizzontale e verticale. Per mostrare l'uscita in decibel, viene utilizzato anche un amplificatore logaritmico prima del circuito di scansione orizzontale. Viene fornito anche un filtro video per filtrare il contenuto video. L'utilizzo di un generatore di rampa fornisce a ciascuna frequenza una posizione unica sul display, tramite la quale è possibile visualizzare la risposta in frequenza.
Analizzatore di spettro digitale
L'analizzatore di spettro digitale è costituito da blocchi FFT (Fast Fourier Transform) e blocchi convertitori analogico-digitali (ADC) per convertire il segnale analogico in un segnale digitale. Dalla rappresentazione del diagramma a blocchi
Analizzatore di spettro digitale
Come mostrato dalla rappresentazione del diagramma a blocchi, il segnale viene inviato all'attenuatore, che attenua il livello del segnale, e quindi inviato a LPF per eliminare il contenuto di ondulazione. Quindi il segnale viene inviato a un convertitore analogico-digitale (ADC) che converte il segnale nel dominio digitale. Il segnale digitale viene inviato all'analizzatore FFT che converte il segnale nel dominio della frequenza. Aiuta a misurare la frequenza spettrale del segnale. Infine, viene visualizzato utilizzando il CRO.
Vantaggi e svantaggi dell'analizzatore
Ha molti vantaggi, poiché misura la quantità spettrale nel segnale sulla gamma di radiofrequenze. Fornisce inoltre una serie di misurazioni. L'unico svantaggio è il suo costo, che è più alto rispetto ai soliti contatori convenzionali.
Applicazioni dell'analizzatore
Un analizzatore di spettro che è fondamentalmente utilizzato a scopo di test può essere utilizzato per misurare una varietà di quantità. Tutte queste misurazioni vengono effettuate a livello di radiofrequenza. Le quantità misurate frequentemente utilizzando l'analizzatore di spettro sono-
- Livelli di segnale - L'ampiezza del segnale in base al dominio della frequenza può essere misurata utilizzando l'analizzatore di spettro
- Rumore di fase - Poiché le misurazioni vengono eseguite nel dominio della frequenza e viene misurato il contenuto spettrale, il rumore di fase può essere facilmente misurato. Appare come increspature nell'uscita dell'oscilloscopio a raggi catodici.
- Distorsione armonica - Questo è un fattore importante da determinare per la qualità del segnale. Sulla base della distorsione armonica, la distorsione armonica totale (THD) viene calcolata per valutare la qualità della potenza del segnale. Il segnale deve essere salvato da abbassamenti e rigonfiamenti. La riduzione dei livelli di distorsione armonica è anche importante per evitare perdite inutili.
- Distorsione di intermodulazione - Durante la modulazione del segnale, in base all'ampiezza (modulazioni di ampiezza) o alla frequenza (modulazione di frequenza) vengono provocate distorsioni nel livello intermedio. Questa distorsione deve essere evitata per avere un segnale elaborato. Per questo, un analizzatore di spettro viene utilizzato per misurare la distorsione di intermodulazione. Una volta ridotta la distorsione utilizzando circuiti esterni, il segnale può essere elaborato.
- Segnali spuri - Questi sono segnali indesiderati da rilevare ed eliminare. Questi segnali non possono essere misurati direttamente. Sono segnali sconosciuti che devono essere misurati.
- Frequenza del segnale - Anche questo è un fattore importante da valutare. Poiché abbiamo utilizzato l'analizzatore a livello di radiofrequenza, la banda di frequenze è molto alta e diventa importante misurare il contenuto di frequenza di ogni singolo segnale. Per questo spettro vengono utilizzati analizzatori specifici.
- Maschere spettrali - Gli analizzatori di spettro sono utili anche per analizzare le maschere spettrali
Quindi abbiamo visto il principio di funzionamento, il design, i vantaggi e l'applicazione di spettro analizzatore. Bisogna pensare, come memorizzare i dati che vengono misurati in un analizzatore di spettro? E come trasferirlo su altri supporti come il computer per ulteriori misurazioni.
