Υπάρχουν αναλυτές φάσματος για διαφορετικούς τύπους σημάτων, αλλά αυτό το άρθρο θα επικεντρωθεί κυρίως στους Αναλυτές Φάσματος Ραδιοσυχνοτήτων (RF).
Τι είναι ο αναλυτής φάσματος RF;
Ο αναλυτής φάσματος RF είναι ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο όργανο δοκιμής που μετρά την ισχύ του φάσματος του σήματος εισόδου μετρώντας το πλάτος του, που εμφανίζεται στον κάθετο άξονα (άξονας y), έναντι της συχνότητάς του, που εμφανίζεται στον οριζόντιο άξονα (άξονας x ). Η έξοδος εμφανίζεται στον τομέα συχνοτήτων. Είναι αποτελεσματικό στην παροχή πληροφοριών για την απόδοση RF των ενοτήτων ή συστημάτων κυκλωμάτων, επειδή, με τις πληροφορίες σήματος που λαμβάνονται από τον αναλυτή, μπορεί να προσδιοριστεί ο τύπος των σημάτων που υπάρχουν και να μετρηθούν οι συχνότητες, τα επίπεδα συχνότητας και το πλάτος τους. Επιπλέον, μπορούν να παρατηρηθούν άλλα φασματικά στοιχεία ενός σήματος, όπως η κυρίαρχη συχνότητα, η ισχύς, η παραμόρφωση, οι αρμονικές και το εύρος ζώνης.
Ποιοι είναι οι τύποι αναλυτών φάσματος;
Γενικά, οι αναλυτές φάσματος κατηγοριοποιούνται σε δύο τύπους: τον αναλυτή φάσματος με σαρωμένο ρυθμιστή και τον αναλυτή φάσματος FFT. Ωστόσο, οι αναλυτές φάσματος εξελίχθηκαν με διαφορετικούς παράγοντες μορφής με την πάροδο των ετών, προχωρώντας συνεχώς με την τεχνολογία. Ανεξάρτητα από τους παράγοντες μορφής, εξακολουθεί να εξυπηρετεί τον κύριο σκοπό του - να αναλύσει το φάσμα συχνοτήτων οποιουδήποτε δεδομένου σήματος. Παρακάτω είναι οι διαφορετικοί τύποι και παράγοντες μορφής των αναλυτών φάσματος, ο καθένας που προορίζεται για διαφορετικές χρήσεις και εφαρμογές.
Αναλυτής σάρωσης φάσματος. Γνωστός και ως αναλυτής φάσματος υπερθετεροδίνης, ο τύπος σάρωσης είναι η παραδοσιακή και η παλαιότερη μορφή του αναλυτή φάσματος. Τα παλαιότερα μοντέλα βασίζονται σε αναλογικές τεχνικές και έχουν χρησιμεύσει ως θεμέλιο της δοκιμής ανάλυσης φάσματος για πολλά χρόνια. Τα περισσότερα από αυτά τα μοντέλα είναι ήδη ξεπερασμένα και αντικαθίστανται από σύγχρονους τύπους αναλυτών σάρωσης που χρησιμοποιούν ψηφιακές τεχνικές.
Digitalηφιακός αναλυτής φάσματος FFT (Fast Fourier Transform). Όπως υποδηλώνει το όνομα, αυτός ο τύπος αναλυτή φάσματος χρησιμοποιεί ψηφιακή τεχνολογία, μετατρέποντας τα αναλογικά σήματα στην ψηφιακή τους μορφή χρησιμοποιώντας τεχνικές FFT. Με λίγα λόγια, οι τεχνικές FFT χρησιμοποιούν μια μαθηματική διαδικασία για να μετατρέψουν μια κυματομορφή στα συστατικά του φάσματος συχνοτήτων της.
Αναλυτής φάσματος σε πραγματικό χρόνο. Αυτός ο αναλυτής φάσματος που βασίζεται σε FFT είναι ένα υβρίδιο τύπου σάρωσης και FFT. Χρησιμοποιώντας την τεχνική υπερθετερωδίνης, μετατρέπει πρώτα το σήμα σε χαμηλότερη συχνότητα και στη συνέχεια χρησιμοποιεί τεχνικές FFT για την ανάλυση του σήματος. Ο χειρισμός των FFT πραγματοποιείται ταχέως σε πραγματικό χρόνο χωρίς να αφήνει κενά και πληροφορίες που χάνονται στο υπολογισμένο φάσμα RF. Επιπλέον, αυτός ο τύπος αναλυτή φάσματος μπορεί να δειγματολογήσει εισερχόμενα σήματα σε ένα χρονικό πεδίο (όπως με έναν παλμογράφο) και να τα μετατρέψει σε τομέα συχνοτήτων χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο FFT. Καταγράφει μια ολόκληρη ζώνη συχνοτήτων ταυτόχρονα, το αναλύει και στη συνέχεια εμφανίζει το φάσμα.
Αναλυτής φάσματος PXI. Το PXI είναι ένα πρότυπο βασισμένο σε PCI eXtension Instrumentation και χρησιμοποιείται ευρέως για δοκιμαστικά όργανα, λήψη δεδομένων και έλεγχο. Όπως υποδηλώνει το όνομα, αυτός ο τύπος αναλυτή φάσματος βασίζεται στο πρότυπο PXI, επομένως, μπορεί να ενσωματωθεί σε ένα ράφι PXI.
Αναλυτής φάσματος USB. Αυτός ο τύπος αναλυτή φάσματος χρησιμοποιεί λογισμικό αναλυτή φάσματος για την ανάλυση, αποθήκευση, εμφάνιση και επανάληψη των δεδομένων. Το λογισμικό είναι εγκατεστημένο σε υπολογιστή όπου η συσκευή είναι συνδεδεμένη μέσω θύρας USB. Αυτό είναι πιο φορητό και οικονομικά αποδοτικό από τους αναλυτές φάσματος κορυφής, καθώς πρέπει να αγοραστεί μόνο το υλικό απόκτησης.
Φορητός αναλυτής φάσματος. Αυτό είναι χρήσιμο στον τομέα για την παρακολούθηση ραδιοφωνικών ή ασύρματων μεταδόσεων και για τον έλεγχο των χαρακτηριστικών του φάσματος. Κατασκευασμένος σε μικρές, φορητές μορφές, αυτός ο τύπος αναλυτή φάσματος δεν έχει την ίδια απόδοση και ικανότητα με τους μεγαλύτερους τύπους αναλυτή φάσματος.
Δικτυακός αναλυτής φάσματος. Αυτός ο τύπος αναλυτή φάσματος συνδέεται σε δίκτυο μέσω της θύρας ethernet. Παρακολουθεί συσκευές σε ένα δίκτυο. Αυτό είναι χρήσιμο για την παρακολούθηση γεωγραφικά κατανεμημένων συσκευών και συνήθως εγκαθίσταται σε ομάδες για να καλύψει ολόκληρη τη γεωγραφία των προς παρακολούθηση συσκευών, επομένως, όσο μεγαλύτερη είναι η γεωγραφία, τόσο περισσότεροι αναλυτές φάσματος χρειάζονται.
Σε τι χρησιμοποιείται το Spectrum Analyzers;
Οι αναλυτές φάσματος χρησιμοποιούνται κυρίως σε εργαστήρια ηλεκτρονικών για τον έλεγχο και την επαλήθευση της απόδοσης RF. Χρησιμοποιούνται κυρίως στον σχεδιασμό RF, στη γενική σχεδίαση ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, στην κατασκευή ηλεκτρονικών ειδών, στη βασική εξυπηρέτηση και επισκευή και στην εγκατάσταση και σέρβις στο πεδίο. [1]
Οι γενικές εργασίες για τις οποίες χρησιμοποιούνται οι αναλυτές φάσματος σε ένα εργαστήριο είναι:
- έλεγχος εάν ένα διαμορφωμένο σήμα μπορεί να προκαλέσει παρεμβολές
- έλεγχος για την παρουσία θορύβου ή παραμόρφωσης
- έλεγχος εάν το σήμα βρίσκεται στη σωστή ζώνη συχνοτήτων
- διερεύνηση γενικών προβλημάτων με σήμα
- μετρητική ισχύς
- μέτρηση του θορύβου φάσης σε ένα σήμα
- συχνότητα μέτρησης
- πραγματοποιώντας μετρήσεις EMI & EMI
- σχεδιάζοντας το επίπεδο των διαφορετικών συχνοτήτων μεταξύ τους
Έξω από το εργαστήριο, οι αναλυτές φάσματος έχουν επίσης πολλές πρακτικές χρήσεις, όπως εντοπισμός σφαλμάτων ασύρματων δικτύων, δοκιμή τεχνικών διαμόρφωσης/κωδικοποίησης, παρακολούθηση ραδιοσημάτων και έλεγχος απόδοσης κεραίας, ενίσχυση ενισχυτή RF, εύρος ζώνης σήματος και χρήση ζώνης. Στον τομέα των δικτύων κινητής τηλεφωνίας, για παράδειγμα, είναι εξαιρετικά χρήσιμο για τον εντοπισμό και την εξάλειψη παρεμβολών. Οι φορητοί αναλυτές φάσματος, ειδικότερα, χρησιμοποιούνται από φορείς κινητής τηλεφωνίας για κυνήγι παρεμβολών για να τους βοηθήσουν να δημιουργήσουν και να διατηρήσουν σήματα δικτύου.
Έχει επίσης χρήσεις σε άλλους τομείς της επιστήμης όπως η αστρονομία, η γεωλογία και η βιοχημεία, μεταξύ άλλων. Ως παράδειγμα, οι αναλυτές φάσματος χρησιμοποιούνται για την ανάλυση της χημικής σύνθεσης των υλικών με βάση το φασματικό σχέδιο του φωτός στο πεδίο της φασματομετρίας.
Αν και ο αναλυτής φάσματος έχει πολλές χρήσεις, δεν είναι εργαλείο για όλους. Χρειάζεται ένας επαγγελματίας που να καταλαβαίνει πώς λειτουργεί και πώς να ερμηνεύει τα χαρακτηριστικά ενός σήματος για να λειτουργήσει τη συσκευή. Παρ 'όλα αυτά, είναι ένα απαραίτητο όργανο δοκιμών που έχει μεγάλη ποικιλία χρήσεων, όχι μόνο στον τομέα των ηλεκτρονικών αλλά και σε άλλους τομείς της επιστήμης.
Πηγές:
Τι είναι αναλυτής φάσματος: Αναλυτής φάσματος RF , Electronics-Notes.com