Phenquestions
Der er spektrumanalysatorer til forskellige typer signaler, men denne artikel fokuserer primært på RF-spektrumanalysatorer.
Hvad er en RF Spectrum Analyzer?
En RF Spectrum Analyzer er et meget anvendt testinstrument, der måler effekten af indgangssignalets spektrum ved at måle dets amplitude, vist på den lodrette akse (y-akse), i forhold til dens frekvens, vist på den vandrette akse (x-akse ). Outputtet vises i frekvensdomænet. Det er effektivt til at give indsigt i RF-ydelsen i kredsløbsmoduler eller -systemer, fordi den signalinformation, der er opnået fra analysatoren, kan identificere typen af tilstedeværende signaler, og deres frekvenser, frekvensniveauer og amplitude kan måles. Desuden kan andre spektrale komponenter i et signal, såsom dominerende frekvens, effekt, forvrængning, harmoniske og båndbredde, observeres.
Hvad er typerne af spektrumanalysator?
Generelt er spektrumanalysatorer kategoriseret i to typer: den fejede tunede spektrumanalysator og FFT-spektrumanalysatoren. Imidlertid udviklede spektrumanalysatorer sig i forskellige formfaktorer gennem årene og løbende fremad med teknologien. Uanset dens formfaktorer tjener den stadig sit hovedformål - at analysere frekvensspektret for et givet signal. Nedenfor er de forskellige typer og formfaktorer for spektrumanalysatorer, hver beregnet til forskellige anvendelser og applikationer.
Fejet spektrumanalysator. Også kendt som superheterodyne-spektrumanalysatoren, er den fejede type den traditionelle og den ældste form for spektrumanalysatoren. De ældre modeller er afhængige af analoge teknikker og har tjent som fundament for spektrumanalysetest i mange år. De fleste af disse modeller er allerede forældede og erstattes af moderne typer af fejede spektrumanalysatorer, der bruger digitale teknikker.
Digital FFT (Fast Fourier Transform) spektrumanalysator. Som navnet antyder, bruger denne type spektrumanalysator digital teknologi, der konverterer analoge signaler til deres digitale format ved hjælp af FFT-teknikker. I en nøddeskal bruger FFT-teknikker en matematisk proces til at omdanne en bølgeform til komponenterne i dens frekvensspektrum.
Spektrumanalysator i realtid. Denne FFT-baserede spektrumanalysator er en hybrid af fejet og FFT-type. Ved hjælp af superheterodyne-teknikken konverterer det først signalet ned til en lavere frekvens og bruger derefter FFT-teknikker til at analysere signalet. Manipulationen af FFT'er foretages hurtigt i realtid, hvilket efterlader ingen huller og information, der savnes i det beregnede RF-spektrum. Desuden kan denne type spektrumanalysator prøve indgående signaler i et tidsdomæne (som med et oscilloskop) og konvertere dem til et frekvensdomæne ved hjælp af FFT-algoritmen. Det fanger et helt frekvensbånd på én gang, analyserer det og viser derefter spektret.
PXI spektrumanalysator. PXI er en standard baseret på PCI eXtension Instrumentation og bruges i vid udstrækning til testinstrumentering, dataindsamling og kontrol. Som navnet antyder, er denne type spektrumanalysator baseret på PXI-standarden, så den kan inkorporeres i et PXI-rack.
USB spektrum analysator. Denne type spektrumanalysator bruger spektrumanalysatorsoftware til at analysere, gemme, vise og afspille dataene igen. Softwaren installeres på en computer, hvor enheden er tilsluttet via USB-porten. Dette er mere bærbart og omkostningseffektivt end bench-top spektrumanalysatorer, da kun erhvervelseshardwaren skal købes.
Håndholdt spektrumanalysator. Dette er praktisk i marken til overvågning af radio- eller trådløse transmissioner og til kontrol af spektrumets egenskaber. Lavet i små, håndholdte formater, denne type spektrumanalysator har ikke samme ydeevne og kapacitet som de større typer af en spektrumanalysator.
Netværksspektrumanalysator. Denne type spektrumanalysator er forbundet til et netværk via Ethernet-porten. Den overvåger enheder på tværs af et netværk. Dette er nyttigt til overvågning af geografisk distribuerede enheder og installeres normalt i klynger til at dække hele geografien på de enheder, der skal overvåges, og jo større geografi, jo flere spektrumanalysatorer.
Hvad bruges spektrumanalysatorer til?
Spektrumanalysatorer bruges hovedsageligt i elektroniklaboratorier til test og verifikation af RF-ydeevne. De bruges hovedsageligt i RF-design, generelt elektronisk kredsløbsdesign, elektronikproduktion, basisservice og -reparation samt feltinstallation og service.[1]
Generelle opgaver, som spektrumanalysatorer bruges til i et laboratorium, er:
- kontrollere, om et moduleret signal kan forårsage interferens
- kontrol for tilstedeværelse af støj eller forvrængning
- kontrollere, om signalet er i det rette frekvensbånd
- undersøge generelle problemer med et signal
- måleeffekt
- måling af fasestøj på et signal
- målefrekvens
- foretage EMI & EMI målinger
- tegner niveauet for forskellige frekvenser i forhold til hinanden
Uden for laboratoriet har spektrumanalysatorer også mange praktiske anvendelser såsom debugging af trådløse netværk, test af modulering / kodningsteknikker, overvågning af radiosignaler og kontrol af antenneydelse, RF-forstærkerforstærkning, signalbåndbredde og båndbrug. Inden for f.eks. Mobilnetværk er det yderst nyttigt til at lokalisere og eliminere interferens. Især håndholdte spektrumanalysatorer bruges af mobilnetværksoperatører til interferensjagt for at hjælpe dem med at etablere og vedligeholde netværkssignaler.
Det har også anvendelser inden for andre videnskabelige områder såsom astronomi, geologi og biokemi, blandt andre. Som et eksempel bruges spektrumanalysatorer til at analysere den kemiske sammensætning af materialer baseret på lysets spektrale mønster inden for spektrometriområdet.
Selvom en spektrumanalysator har mange anvendelser, er den ikke et værktøj for alle. Det tager en professionel, der forstår, hvordan det fungerer, og hvordan man fortolker karakteristikaene ved et signal for at betjene enheden. Ikke desto mindre er det et uundværligt testinstrument, der har en bred vifte af anvendelser, ikke kun inden for elektronik, men også inden for andre videnskabelige områder.
Kilder:
Hvad er en spektrumanalysator: RF-spektrumanalysator, elektronik-noter.com
