Informație

Specificații ale analizorului de spectru

Specificații ale analizorului de spectru

Specificațiile analizorului de spectru pot fi puțin implicate, dar este esențial să aveți cel puțin o înțelegere de bază a acestora atunci când selectați unul dintre aceste instrumente de testare.

Chiar și atunci când se utilizează un analizor de spectru, înțelegerea specificațiilor poate asigura faptul că limitele sale sunt înțelese și măsurătorile care se fac sunt cele care sunt în capacitatea sa.

Analizoarele de spectru sunt instrumente de testare scumpe, este esențial ca cel mai bun să fie ales pentru orice aplicație. Înțelegerea specificațiilor de bază, precum și diferența dintre analizorii de spectru analog / supereterodin, analizatorii de spectru FFT și chiar analizatorii de spectru în timp real poate fi importantă.

Un pic de timp studiind specificațiile poate asigura că instrumentul de testare corect este ales.

Tipuri de analizor de spectru

Înainte de a intra în specificații și a ceea ce înseamnă, de fapt, unul dintre primii pași este să selectați tipul corect de analizor. Există mai multe tipuri diferite de analizori, deci este esențial să înțelegem ce este fiecare tip și ce sunt capabili să realizeze.

  • Analizor de spectru supereterodin: Acest tip de analizor de spectru folosește principiul superheterodin. Un oscilator local convertește semnalul primit într-o frecvență fixă ​​IF. Măturând oscilatorul local folosind o tensiune de rampă, este posibil să scanați o gamă de frecvențe. Dacă tensiunea rampei este legată și de axa orizontală a afișajului și axa verticală de nivelul detectat al semnalului, atunci se vede o afișare a spectrului.
  • Analizor de spectru FFT: Analizorul de spectru FFT cu transformare rapidă Fourier folosește tehnici digitale. Semnalul de intrare este eșantionat și eșantioanele succesive sunt transmise unui procesor FFT pentru a procesa semnalul. Procesorul FFT asigură toată prelucrarea semnalului, astfel încât informațiile despre spectru să poată fi transmise unui procesor de control și afișare pentru a fi afișat.
  • Analizor de spectru în timp real: Una dintre problemele cu un analizor FFT este că semnalele tranzitorii pot fi ratate între probele succesive pentru procesorul FFT. Pentru a depăși acest lucru, un analizor de spectru în timp real ia probe care se suprapun în timp. În acest fel, și tranzitorii care apar vor fi capturați și pot fi analizați. Analizoarele de spectru în timp real sunt utile în special pentru analiza sistemelor RF care sunt conduse de procesoare, deoarece pot apărea erori și tranzitorii. Acestea sunt, de asemenea, foarte utile pentru captarea diferitelor forme de modulație și pentru sistemele de salt de frecvență.
  • Analizor de spectru USB: Deși analizatorii de spectru USB nu sunt, probabil, un tip diferit de analizor ca atare, probabil că garantează o secțiune, deoarece oferă un mod foarte rentabil de a crea un analizor de spectru. Prin captarea formei de undă și prelucrarea într-un FPGA special conceput, informațiile procesate pot fi transmise unui computer printr-o interfață USB pentru a fi afișate. Acest lucru economisește costuri și spațiu considerabile.

Acoperirea frecvenței analizorului de spectru

Posibil una dintre cele mai importante specificații pentru un analizor de spectru este acoperirea frecvenței sale.

De obicei, un analizor de spectru va putea măsura de la foarte aproape de zero Hz până la frecvența sa maximă.

În mod normal, limita de frecvență inferioară nu este o problemă pentru majoritatea aplicațiilor, deoarece analizatoarele de spectru RF sunt utilizate în mod normal pentru frecvențe bine în spectrul RF. Limita inferioară poate depinde dacă instrumentul de testare este cuplat în curent continuu sau alternativ. Cuplajul DC oferă în mod normal o limită mult mai mică. Un exemplu tipic al limitei inferioare pentru un analizor de spectru high end poate fi în jur de 2 Hz pentru cuplarea DC, dar 10 MHz pentru cuplarea AC.

Avantajul cuplării de curent alternativ este că elimină orice curent continuu care ar putea fi prezent pe semnal. Dacă componenta DC este prea mare, atunci ar putea deteriora cu ușurință intrarea analizorului de spectru, iar reparația ar putea fi costisitoare.

Parametrul principal necesar pentru specificația de acoperire a frecvenței este limita superioară. Acest lucru ar trebui să includă în mod evident cel puțin fundamentalul semnalelor de interes, dar amintiți-vă că analizoarele de spectru sunt deseori necesare pentru a măsura semnale false, cum ar fi distorsiunea intermodulației și armonicele.

Pentru a putea verifica corect performanța oricărei unități, module sau circuite, este necesar să se vadă cel puțin a treia armonică a semnalului principal și, de preferință, mai mare.

Trebuie făcută o apreciere atentă privind selectarea frecvenței superioare potrivite, posibil cu o anumită cantitate de contingență. Cu toate acestea, creșterile frecvenței superioare tind să fie destul de mari și vin cu o creștere mare a costurilor.

Specificația preciziei frecvenței

Precizia frecvenței este o specificație importantă pentru orice analizor. Deși nu este un contor de frecvență, precizia frecvenței este adesea cheia specificațiilor sale.

Acuratețea frecvenței este tratată diferit pentru analizatorii analogi superheterodini măturați mai vechi și pentru analizorii digitale FFT mult mai noi. Merită să aruncăm o privire separată asupra specificațiilor pentru ambele forme de instrument de testare separat. Întrucât analizorul de măturat superheterodin a fost primul de pe scenă, acest lucru va fi abordat mai întâi:

  • Analizoare analogice cu spectru superheterodinic: Erorile pentru această formă de analizor de spectru pot fi împărțite în mai multe domenii diferite:
    • Inexactitatea referinței de frecvență: Această eroare este determinată în primul rând de oscilatorul de bază de timp intern din cadrul analizorului. Astăzi, practic toți analizorii de spectru utilizează un oscilator de cuptor cu cristale de înaltă performanță, astfel încât acest termen este în mod normal destul de mic. De asemenea, arhitectura internă a analizorului va avea, de asemenea, o influență asupra acestui termen. Cu toate acestea, atunci când utilizați un analizor de spectru pentru orice măsurători de frecvență, merită să ne amintim că cuptorul are nevoie de timp pentru a se încălzi și a se așeza, astfel încât orice măsurători ar trebui luate numai după ce analiza s-a stabilit. Detaliile complete pentru acest lucru vor fi date în foaia de specificații a analizorului de spectru.
    • Eroare de întindere: Pe analizatoarele mai vechi care nu au folosit tehnici digitale, o eroare de întindere a fost, de asemenea, o problemă cheie. Această eroare a fost adesea împărțită în două specificații, pe baza faptului că mulți analizatori de spectru au fost sintetizați complet pentru perioade mici, dar sunt reglate în buclă deschisă pentru perioade mai mari. Verificați funcționarea analizorului, dar pentru cele mai moderne acest lucru nu este aplicabil
    • Eroare de frecvență centrală: Din nou, această formă de specificare a erorilor a fost aplicabilă analizatorilor mai vechi. În majoritatea cazurilor a fost mult mai mică decât eroarea de întindere.
  • Analizoare de spectru bazate pe FFT: Analizoarele de spectru Transformate Fourier rapide utilizează o abordare foarte diferită pentru a atinge același scop ca instrumentele de testare mai vechi. În cadrul acestui grup de analizoare, este inclus și analizorul de spectru în timp real, deoarece este într-adevăr o versiune specializată de înaltă performanță a analizorului de spectru FFT. De asemenea, este posibil să includeți și analizorul de spectru USB, deoarece funcționează utilizând aceleași principii ca și analizorul FFT - singura diferență este că instrumentul de testare USB folosește afișajul, procesarea afișajului, comenzile etc.în interiorul unui computer, în timp ce părăsește Analizor de spectru USB pentru a efectua toate procesarea semnalului.

    În aceste analizoare, toate semnalele de referință, ceasurile și altele asemenea sunt derivate dintr-o sursă de stabilitate ridicată. Adesea acesta este un oscilator cu cristale controlat de cuptor - acesta ar putea fi chiar blocat la o sursă standard mult mai mare pentru a oferi sistemului un nivel mult mai mare de precizie a frecvenței. Orice măsurare a frecvenței efectuată de analizor va fi determinată fundamental de acuratețea ceasului.

    În mod obișnuit, măsurătorile de frecvență se fac folosind markeri. Este selectată o poziție pe ecran și adesea acesta este un vârf al unui semnal, astfel încât să poată fi măsurată frecvența sa centrală. Interesează în principal acuratețea frecvenței acestor markeri.

    Există mai multe specificații de precizie a frecvenței care sunt utilizate într-un analizor de spectru FFT.

    • Rezoluția marcatorului: Rezoluția markerului nu este de fapt legată de precizia frecvenței, dar oferă pașii pe care îi poate face markerul - oferă dimensiunea pasului între o poziție și cea adiacentă. În multe instrumente de testare acest lucru poate fi la fel de bun ca 1 Hz. Acest lucru este mai mult decât adecvat, mai ales că unele dintre frecvențele pe care analizorii moderni le pot măsura se extind la mulți GHz.
    • Incertitudinea frecvenței markerului: Incertitudinea markerului este ceea ce s-ar putea crede ca fiind acuratețea sistemului. Deoarece markerii dau o citire a frecvenței la care sunt poziționați, dând deseori frecvența de vârf sau de centru a unui semnal, această precizie sau mai corect incertitudinea este de mare importanță.

      Figura incertitudinii markerului constă din mai multe elemente. Acesta poate fi de obicei determinat ca ± (frecvența markerului x precizia de referință + de obicei în jur de 10% din lățimea de bandă a rezoluției + 0,5 x (interval / (puncte de măturare - 1) + rezoluția markerului).

    Precizia de frecvență a unei referințe de frecvență utilizate într-un analizor de spectru, indiferent dacă este un analizor măturat sau unul FFT, depinde de referința de frecvență utilizată pentru a conduce sintetizatorul de frecvență și alte semnale de ceas. Aceasta presupune că oscilatorul variabil din cadrul analizorului este sintetizat și nu funcționează liber ca la unii dintre analizatorii foarte timpurii.

    Eroarea de referință a frecvenței poate fi calculată ca ± (timpul de la ultima reglare x rata de îmbătrânire + deriva temperaturii + precizia calibrării).

Precizia de frecvență a analizorilor de spectru nu este întotdeauna ușor de calculat în laborator, dar modelele de înaltă performanță de astăzi vor oferi niveluri surprinzător de ridicate de precizie, deși folosind calculele simple de mai sus, este posibil să obțineți o estimare bună a performanței, fără a face acest lucru. o investigație completă a tuturor parametrilor relevanți.

Specificația zgomotului de fază

Zgomotul de fază a devenit din ce în ce mai important în ultimii ani și odată cu aceasta este necesar să se măsoare performanța zgomotului de fază al multor oscilatoare și sisteme.

Pentru a face măsurători de zgomot de fază, performanța analizorului de spectru trebuie să fie mai bună decât cea a unității supuse testului. Dacă nu, măsurarea va fi cea a instrumentului de testare a zgomotului de fază care efectuează măsurarea, deoarece zgomotul de fază de la analizorul de spectru ar masca cel al unității supuse testului.

Având în vedere acest lucru, performanța zgomotului de fază al analizorului este un parametru cheie.

De obicei, specificația zgomotului de fază este dată ca nivelul zgomotului cu bandă laterală unică care este măsurat atunci când se utilizează o sursă de semnal perfectă. Este specificat ca nivelul zgomotului de fază măsurat în dBc (decibeli în raport cu purtătorul) măsurat într-o lățime de bandă de 1Hz la un offset dat.

Deoarece nivelul zgomotului de fază variază în funcție de decalaj, nivelul poate fi specificat la o serie de frecvențe și se poate da și un grafic al zgomotului.

O specificație tipică poate arăta ca tabelul de mai jos:

Compensat de la CarrierNivel
10 Hz-80 dBc
100 Hz-108dBc
1 kHz<-125dBc
10 kHz<- 135 dBc
100 kHz<- 138 dBc
1 MHz<-145 dBc
10 MHz<- 154 dBc

Deoarece măsurarea atinge un offset de 10 MHz, se anticipează că zgomotul va rămâne constant, atingând nivelul de zgomot al instrumentului de testare.

Specificația preciziei amplitudinii

Specificația analizorului de spectru pentru precizia amplitudinii este de o mare importanță pentru orice măsurători efectuate de instrumentul de testare.

Există două specificații ale analizorului asociate cu precizia amplitudinii:

  • Specificație de precizie absolută: Această specificație a analizorului de spectru se referă la măsurători în care este necesar nivelul absolut. Poate fi o măsurare a nivelului de putere al unui semnal exprimat în termeni de dBm etc.
  • Specificație relativă de precizie: Specificația relativă a preciziei este ușor diferită. Această specificație este utilizată atunci când semnalele sunt exprimate în termeni de decibeli în comparație cu un alt semnal. De exemplu, o armonică poate fi exprimată în termeni de decibeli pe transportor. Aceste măsurători sunt, în general, mai precise decât măsurătorile absolute, deoarece acuratețea întregului lanț de semnal este

Specificația lățimii de bandă a rezoluției

Specificația lățimii de bandă a rezoluției pentru un analizor de spectru este importantă atunci când este necesar să se măsoare semnalele care sunt apropiate.

Lățimea de bandă a rezoluției este determinată în principal de lățimea de bandă a filtrului utilizat în analizor, dar alți factori precum tipul de filtru, FM reziduală și benzile laterale de zgomot sunt factori de luat în considerare atunci când se determină rezoluția utilă disponibilă.


Priveste filmarea: The hidden power of smiling. Ron Gutman (Octombrie 2021).