Информације

Спецификације анализатора спектра

Спецификације анализатора спектра

Спецификације анализатора спектра могу бити мало повезане, али неопходно је да их барем основно разумете при одабиру једног од ових испитних инструмената.

Чак и када се користи анализатор спектра, разумевање спецификација може осигурати разумевање његових ограничења и мерења која су извршена у оквиру његових могућности.

Анализатори спектра су скупи тестни инструменти, од кључне је важности да се за све примене изабере најбољи. Разумевање основних спецификација као и разлике између аналогних / суперхетеродинских анализатора спектра, ФФТ анализатора спектра, па чак и анализатора спектра у стварном времену може бити важно.

Мало времена за проучавање спецификација може осигурати избор тачног испитног инструмента.

Врсте спектралног анализатора

Пре него што се удубите у спецификације и шта оне заправо значе, један од првих корака је одабир праве врсте анализатора. Постоји неколико различитих врста анализатора, па је неопходно разумети шта је сваки тип и шта су у стању да постигну.

  • Анализатор суперхетеродинског спектра: Ова врста анализатора спектра користи принцип суперхетеродина. Локални осцилатор претвара долазни сигнал наниже у фиксну фреквенцију ИФ. Метењем локалног осцилатора помоћу напона на рампи могуће је скенирање опсега фреквенција. Ако је напон рампе такође повезан са хоризонталном осом дисплеја, а вертикална ос са детектованим нивоом сигнала, тада се види приказ спектра.
  • ФФТ анализатор спектра: Фаст Фоуриер Трансформ, ФФТ анализатор спектра користи дигиталне технике. Улазни сигнал се узоркује и узастопни узорци се прослеђују ФФТ процесору ради обраде сигнала. ФФТ процесор пружа сву обраду сигнала тако да се информације о спектру могу проследити контролном и дисплеј процесору који ће се приказати.
  • Анализатор спектра у реалном времену: Једно од проблема са ФФТ анализатором је то што привремени сигнали могу пропустити између узастопних узорака за ФФТ процесор. Да би се ово превазишло, анализатор спектра у стварном времену узима узорке који се временски преклапају. На тај начин ће се ухватити и пролазно стање које се догоди и може се анализирати. Анализатори спектра у стварном времену посебно су корисни за анализу РФ система који се покрећу процесорима јер могу доћи до кварова и пролазних појава. Такође су веома корисни за хватање различитих облика модулације и за системе скакања фреквенције.
  • УСБ анализатор спектра: Иако УСБ анализатори спектра можда нису другачија врста анализатора као такви, они вероватно оправдавају одељак јер пружају врло исплатив начин стварања анализатора спектра. Хватањем таласног облика и предузимањем обраде у посебно дизајнираном ФПГА, обрађене информације могу се проследити рачунару преко УСБ интерфејса за приказ. Ово штеди знатне трошкове и простор.

Покривеност фреквенције анализатора спектра

Вероватно једна од најважнијих главних спецификација за анализатор спектра је његова покривеност фреквенцијом.

Типично, анализатор спектра ће моћи да мери од врло близу нултог херца па све до своје горње фреквенције.

Нормално ограничење доње фреквенције није проблем за већину апликација, јер се анализатори РФ спектра обично користе за фреквенције које улазе у РФ спектар. Доња граница може зависити од тога да ли је испитни инструмент повезан ДЦ или АЦ. ДЦ спојница обично даје много доњу границу. Типичан пример доње границе за висококвалитетни анализатор спектра може бити око 2 Хз за једносмерну спрегу, али 10 МХз за спрегу наизменичне струје.

Предност АЦ спреге је у томе што уклања било који једносмерни ток који може бити присутан на сигналу. Ако је једносмерна компонента превелика, онда би лако могла оштетити улаз анализатора спектра, а поправак би могао бити скуп.

Главни параметар потребан за спецификацију покривености фреквенције је горња граница. Ово би очигледно требало да укључује барем основне сигнале од интереса, али имајте на уму да су анализатори спектра често потребни за мерење лажних сигнала попут интермодулационог изобличења и хармоника.

Да бисмо могли правилно да проверимо перформансе било које јединице, модула или кола, потребно је да видимо бар трећи хармоник главног сигнала, а пожељно и већи.

Треба пажљиво просудити одабир праве горње фреквенције, могуће уз одређену количину непредвиђених околности. Међутим, кораци на највишој фреквенцији имају тенденцију да буду прилично велики и они долазе са великим повећањем трошкова.

Спецификација тачности фреквенције

Тачност фреквенције је важна спецификација за било који анализатор. Иако то није бројач фреквенција, тачност фреквенције је често кључна за његову спецификацију.

Тачност фреквенције се различито третира за старије аналогне анализаторе суперхетеродинске замете и много новије ФФТ дигиталне анализаторе. Вреди одвојено погледати спецификације за оба облика испитног инструмента одвојено. Како је анализатор суперхетеродинског пометања био први на сцени, прво ћемо се позабавити овим:

  • Аналогни анализатори спектра спектра суперхетеродин: Грешке овог облика анализатора спектра могу се поделити на више различитих подручја:
    • Нетачност референтне фреквенције: Ову грешку првенствено одређује интерни осцилатор временске базе у анализатору. Данас готово сви анализатори спектра користе осцилатор кристалне пећи високих перформанси, тако да је овај појам обично прилично мали. Такође ће и унутрашња архитектура анализатора имати утицаја на овај појам. Међутим, када користите анализатор спектра за било која мерења фреквенције, ваља имати на уму да пећници треба времена да се загреје и слегне, тако да било која мерења треба предузети тек када се анализа слегне. Потпуни детаљи за ово биће дати у листу са спецификацијама за анализатор спектра.
    • Грешка распона: На старијим анализаторима који можда нису користили дигиталне технике, грешка распона је такође била кључни проблем. Ова грешка је често подељена на две спецификације, на основу чињенице да су многи анализатори спектра у потпуности синтетизовани за мале распоне, али су отворено подешени за веће распоне. Погледајте рад анализатора, али за већину савремених ово није применљиво
    • Грешка централне фреквенције: Поново, овај облик спецификације грешке био је применљив на старије анализаторе. У већини случајева била је много мања од грешке распона.
  • ФФТ анализатори спектра: Анализатори спектра Фаст Фоуриер Трансформ користе сасвим другачији приступ постизању истог циља као и старији испитни инструменти. У ову групу анализатора укључен је и анализатор спектра у стварном времену, јер је то заиста специјализована верзија ФФТ анализатора спектра високих перформанси. Такође је могуће укључити УСБ анализатор спектра јер ради на истим принципима као и ФФТ анализатор - једина разлика је у томе што УСБ инструмент за тестирање користи екран, обраду екрана, контроле итд. Унутар рачунара, док напушта УСБ анализатор спектра за све процесе сигнала.

    У овим анализаторима сви референтни сигнали, сатови и слично потичу из извора високе стабилности. Често је ово кристални осцилатор којим управља пећ - чак би могао бити закључан на много виши стандардни извор како би систем добио много већи ниво тачности фреквенције. Свако мерење фреквенције које врши анализатор у основи ће бити одређено тачношћу сата.

    Обично се мерења фреквенције врше помоћу маркера. Одабран је положај на екрану, а често је ово врхунац сигнала тако да се може измерити његова централна фреквенција. Интерес је углавном тачност фреквенције ових маркера.

    Постоји неколико спецификација тачности фреквенција које се користе у оквиру ФФТ анализатора спектра.

    • Резолуција маркера: Резолуција маркера заправо није повезана са тачношћу фреквенције, али даје кораке које маркер може да направи - даје величину корака између једне позиције и суседне. У многим испитним инструментима ово може бити само 1 Хз. Ово је више него адекватно, посебно јер се неке од фреквенција које савремени анализатори могу измерити протежу на много ГХз.
    • Несигурност фреквенције маркера: Неизвесност маркера је оно што би се могло сматрати тачношћу система. Како маркери дају очитавање фреквенције на којој су постављени, често дајући вршну или средишњу фреквенцију сигнала, управо је тачност или тачније несигурност од велике важности.

      Број несигурности маркера састоји се од неколико елемената. Типично се може одредити као ± (фреквенција маркера к референтна тачност + обично око 10% пропусног опсега резолуције + 0,5 к (распон / (тачке замаха - 1) + резолуција маркера).

    Тачност фреквенције референтне фреквенције која се користи у анализатору спектра, без обзира да ли је анализиран пометајем или ФФТ, зависи од референце фреквенције која се користи за погон синтетизатора фреквенције и других тактних сигнала. Ово претпоставља да се променљиви осцилатор у анализатору синтетише и да не ради слободно као у неким од врло раних анализатора.

    Референтна грешка фреквенције може се израчунати као ± (време од последњег подешавања к брзина старења + заношење температуре + тачност калибрације).

Тачност фреквенције анализатора спектра није увек лако израчунати у лабораторији, али данашњи модели високих перформанси пружиће изненађујуће висок ниво тачности, иако је коришћењем горњих једноставних прорачуна могуће добити добру процену перформанси, без потпуно истраживање свих релевантних параметара.

Спецификација фазне буке

Фазни шум постаје све важнији последњих година и уз то је неопходно мерити перформансе фазног шума многих осцилатора и система.

Да би се извршила мерења фазне буке, перформансе анализатора спектра морају бити боље од перформанси јединице која се испитује. Ако не, мерење ће бити мерење инструмента за испитивање фазне буке који врши мерење, јер би фазни шум из анализатора спектра прикривао звук јединице која се испитује.

С обзиром на ово, перформансе фазне буке анализатора су кључни параметар.

Спецификација фазног шума обично се даје као ниво једноструког бочног опсега који се мери када се користи савршени извор сигнала. Наводи се као ниво фазног шума измерен у дБц (децибелима у односу на носач) измерен у ширини опсега од 1 Хз у датом одмаку.

Како ниво фазног шума варира у зависности од офсета, ниво се може одредити на одређеном броју фреквенција, а такође може бити дат и приказ шума.

Типична спецификација може изгледати отприлике као у доњој табели:

Помак од носачаНиво
10 Хз-80 дБц
100 Хз-108дБц
1 кХз<-125дБц
10 кХз<- 135 дБц
100 кХз<- 138 дБц
1 МХз<-145 дБц
10 МХз<- 154 дБц

Како мерење достигне одмак од 10 МХз, очекује се да ће бука остати константна, достижући ниво буке испитног инструмента.

Спецификација тачности амплитуде

Спецификација анализатора спектра за тачност амплитуде је од велике важности за било која мерења направљена на испитном инструменту.

Постоје две спецификације анализатора повезане са тачношћу амплитуде:

  • Спецификација апсолутне тачности: Ова спецификација анализатора спектра односи се на мерења где је потребан апсолутни ниво. То може бити мерење нивоа снаге сигнала израженог у дБм итд.
  • Спецификација релативне тачности: Спецификација релативне тачности је мало другачија. Ова спецификација се користи када се сигнали изражавају у децибелима у поређењу са другим сигналом. На пример, хармоник се може изразити у децибелима доле на носачу. Ова мерења су углавном тачнија од апсолутних мерења, јер је тачност целог ланца сигнала

Спецификација пропусног опсега резолуције

Спецификација ширине опсега резолуције за анализатор спектра је важна када је потребно мерити сигнале који су близу.

Пропусни опсег резолуције углавном се одређује ширином опсега филтра који се користи у анализатору, али други фактори попут типа филтра, резидуалног ФМ-а и бочних опсега шума су фактори које треба узети у обзир приликом одређивања корисне доступне резолуције.


Погледајте видео: Как и для чего использовать анализатор спектра. Спектральный анализ звука (Јануар 2022).