Cos'è un analizzatore di spettro e spiegarne le applicazioni

Nella sua forma più semplice, a analizzatore di spettro è uno strumento di test che valuta una varietà di caratteristiche del circuito o del sistema nella gamma di frequenze radio. Le apparecchiature di prova standard valuterebbero la quantità calcolando la sua ampiezza per un certo periodo. Si chiama anche a analizzatore di frequenza.
I voltmetri, ad esempio, utilizzano il dominio del tempo per misurare l'ampiezza della tensione. Possiamo quindi aspettarci una curva sinusoidale per la tensione in corrente alternata e una retta per la tensione in corrente continua. D'altra parte, gli analizzatori di spettro valuterebbero la quantità tracciando la sua ampiezza rispetto alla sua frequenza.
In questo segnale, l'asse verticale indica l'ampiezza, quindi questo è un grafico. L'asse orizzontale in una rappresentazione nel dominio della frequenza mostra la frequenza.
Grazie alle numerose configurazioni di modello disponibili, può essere utilizzato per vari scopi in strumentazione e misura. Le dimensioni, i pesi e altre caratteristiche variano a seconda dell'applicazione. Le applicazioni ad altissima frequenza del gadget sono ora oggetto di studio.
Può essere collegato a un computer per salvare le letture in un sistema digitale.

Principio di funzionamento dell'analizzatore di spettro
La funzione di base di un analizzatore di spettro è quantificare il contenuto spettrale del segnale immesso nel dispositivo. UN analizzatore di spettro userebbe il dominio della frequenza per misurare il contenuto dello spettro di uscita del filtro se stessimo analizzando l'uscita di un filtro passa-basso.
Monitorerebbe anche il livello di rumore di fondo e fornirebbe tali dati al CRO durante questa operazione.
In sostanza, l'analizzatore di spettro genera uno sweep verticale e orizzontale sull'oscilloscopio a raggi catodici, che può utilizzare per classificare il suo funzionamento. Quando si misura un segnale, sappiamo che l'asse orizzontale corrisponderà alla frequenza e l'asse verticale corrisponderà all'ampiezza.
L'attenuatore di ingresso viene utilizzato per attenuare il livello di frequenza radio del segnale per creare lo sweep orizzontale del segnale misurato. L'uscita dell'attenuatore viene instradata in un filtro passa-basso per attenuare il segnale. Successivamente, il segnale viene instradato in un amplificatore, che aumenta la sua potenza al livello desiderato.
A questo punto è combinato con l'uscita dell'oscillatore sintonizzato sulla frequenza. Per creare una forma d'onda con un'alternanza periodica, viene utilizzato l'oscillatore.
Dopo essere stato amplificato e combinato con l'oscillatore, il segnale viene inviato al rivelatore orizzontale, che lo trasforma nel dominio della frequenza. Il analizzatore di spettro fornisce una rappresentazione nel dominio della frequenza della quantità spettrale del segnale.
L'ampiezza è essenziale per lo sweep verticale. Il segnale viene inviato all'oscillatore regolato in tensione, che ne restituisce l'ampiezza. La sintonizzazione in radiofrequenza dell'oscillatore sintonizzato sulla tensione. I circuiti dell'oscillatore sono generalmente costruiti utilizzando una serie di resistori e condensatori. Si chiama oscillatore RC, o RC in breve.
Il segnale subisce uno sfasamento completo di 180 gradi a livello dell'oscillatore. Per realizzare questo sfasamento vengono impiegati circuiti RC multistadio. Lo standard è a tre livelli.
In alcuni casi, i trasformatori vengono utilizzati anche per svolgere il compito di sfasamento. Tipicamente, un generatore di rampa viene utilizzato anche per regolare la frequenza dell'oscillatore. In certi casi, un modulatore di larghezza di impulso è accoppiato con il generatore di rampa per produrre una rampa di impulsi.
Il circuito di scansione verticale riceve l'uscita dell'oscillatore, che fornisce all'oscilloscopio a raggi catodici la sua ampiezza.

Perché utilizzare un analizzatore di spettro?
Comprendere il comportamento a breve e lungo termine dei parametri di frequenza, ampiezza e modulazione è fondamentale data la difficoltà di descrivere il funzionamento delle moderne apparecchiature RF.
Gli strumenti tipici, come gli analizzatori di spettro a scansione (SA) e gli analizzatori di segnali vettoriali (VSA), catturano i segnali nel dominio della frequenza o della modulazione. In molti casi, questo non è sufficiente per caratterizzare adeguatamente la natura in continua evoluzione delle odierne trasmissioni RF.
I segnali RF transitori e dinamici presentano problemi unici e ha sviluppato l'architettura dell'analizzatore di spettro in tempo reale (RTSA) per superare le restrizioni di misurazione di SA e VSA. L'elaborazione del segnale digitale (DSP) in tempo reale viene utilizzata per analizzare i segnali in tempo reale Analizzatore di spettro prima che vengano memorizzati.
A causa della velocità con cui si verifica l'elaborazione in tempo reale, gli utenti possono vedere eventi che altrimenti passerebbero inosservati ai sistemi tradizionali e attivare selettivamente i trigger per archiviare tali eventi nella memoria. I dati archiviati in memoria possono essere valutati a fondo in molti campi diversi utilizzando l'elaborazione batch.
LISUN ha analizzatori di spettro perfetti per i test.

Bisogno di analizzatori
Il segnale in un sistema di comunicazione senza fili viene inviato da un'estremità all'altra, come è ben noto. Per dirla semplicemente, questo segnale è il messaggio che deve inviare all'estremità ricevente affinché la comunicazione abbia luogo.
Tuttavia, la qualità del segnale si deteriora durante la trasmissione. La potenza del segnale è diminuita principalmente a causa del rumore sia nel canale di trasmissione che in quello di ricezione. Di conseguenza, possiamo concludere che il rumore riduce la potenza del segnale.
Il rumore nel segnale riduce il raggio di trasmissione e la precisione del ricevitore. Per questo motivo, il valore finale non è stabile e invece oscilla.
Può introdurre in una trasmissione fonti di rumore sia interne che esterne. Di conseguenza, possiamo dividere il rumore in due categorie: interno ed esterno.
La trasmissione tra le antenne introduce rumore che può essere misurato quantitativamente utilizzando analizzatori o analizzatori di spettro.

Principali tipi di analizzatori di spettro
Esistono generalmente tre tipi distinti di analizzatori di spettro in base al loro design. Coerentemente, vengono utilizzati questi tre tipi:

Analizzatori di spettro a scansione (SA)
Il metodo di analisi dello spettro standard impiega una configurazione supereterodina ottimizzata, che è ottimale per tenere sotto controllo i segnali calibrati e costanti. La conversione verso il basso del segnale di interesse consente all'SA di misurare la potenza rispetto alla frequenza spazzando la banda passante del filtro della larghezza di banda di risoluzione (RBW).
Una frequenza all'interno dell'intervallo selezionato ha la sua ampiezza misurata da un rilevatore dopo essere passata attraverso il filtro RBW.
Questo metodo ha il potenziale per fornire un'ampia gamma dinamica, ma è limitato in quanto può calcolare solo i dati di ampiezza per un singolo punto di frequenza alla volta. Per garantire risultati affidabili, i test dovrebbero essere limitati a segnali di input relativamente stabili nel tempo.

Analizzatori di segnali vettoriali (VSA)
Le misurazioni vettoriali ottengono informazioni su grandezza e fase durante lo studio dei segnali modulati digitalmente. Il VSA digitalizza e memorizza la forma d'onda di potenza RF generata da qualsiasi sorgente all'interno della banda passante dello strumento.
Per la demodulazione, le misurazioni e l'elaborazione del display, l'elaborazione del segnale digitale (DSP) può utilizzare l'ampiezza e le informazioni di fase associate alla forma d'onda in memoria.
Anche se ora può memorizzare le forme d'onda in memoria, il VSA non è ancora in grado di fornire una valutazione completa degli eventi transitori. Poiché la maggior parte degli strumenti opera in modalità di elaborazione batch, sono ciechi agli eventi tra le acquisizioni.
A causa della difficoltà nel rilevare in modo affidabile eventi non comuni o poco frequenti, è spesso necessario un trigger esterno; questo, a sua volta, potrebbe richiedere un livello irragionevole di preconoscenza degli eventi stessi.
Allo stesso modo, il VSA lotta con segnali deboli in presenza di segnali più grandi e con segnali che cambiano in frequenza ma non in ampiezza.

Analizzatori di spettro in tempo reale (RSA)
Contrariamente all'elaborazione post-acquisizione tipica del VSA, l'RSA esegue l'analisi del segnale utilizzando l'elaborazione del segnale digitale in tempo reale (DSP) prima dell'archiviazione in memoria.
L'elaborazione dei dati in tempo reale consente all'utente di rilevare e reagire a eventi che altrimenti passerebbero inosservati con progetti alternativi, acquisendo quindi in modo selettivo i dati rilevanti per un uso successivo. I dati archiviati in memoria possono quindi essere sottoposti ad un'analisi approfondita e interdominio attraverso l'elaborazione in batch.
Anche il condizionamento del segnale, la calibrazione e altre forme di analisi vengono eseguite con l'ausilio del motore DSP in tempo reale.

Cosa misurano gli analizzatori di spettro?
L'ampiezza di un segnale a varie frequenze può essere vista su a analizzatore di spettro. Consente di verificare se i segnali rientrano in intervalli accettabili. Mostra artefatti come rumore, forme d'onda complicate, eventi poco frequenti e segnali errati.
I segnali transitori possono essere esaminati utilizzando analizzatori di spettro, così come burst broadcast, glitch e il fenomeno dei segnali più forti che nascondono quelli più deboli.
Lo spettro di frequenza dei moderni segnali RF e audio variabili nel tempo viene spesso analizzato utilizzando tali strumenti. Mostrano le parti costitutive del segnale e quanto bene funziona il circuito dietro di loro. Le aziende li utilizzano anche per valutare se le loro reti Wi-Fi e router wireless possono trarre vantaggio dalle modifiche alla riduzione delle interferenze.

Applicazioni dell'analizzatore
I segnali a frequenze diverse dalla frequenza di comunicazione vengono visualizzati come linee verticali sul display di un analizzatore di spettro (pips). Per questo motivo, può utilizzarli per verificare se un trasmettitore wireless opera all'interno della gamma di frequenza assegnata e senza interferire con altre bande, come requisiti di purezza delle emissioni definiti dal governo.
Gli analizzatori di spettro hanno diverse applicazioni nell'industria elettronica, tra cui, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, progettazione e test RF, progettazione di circuiti elettronici, produzione elettronica e manutenzione elettronica.
Oltre alla sua funzione primaria di test, l'intervallo di misurazione di un analizzatore di spettro è piuttosto ampio. Ognuna di queste letture è presa a una frequenza radio. Queste sono alcune delle quantità misurate più spesso quando si utilizza un analizzatore di spettro-

Livelli di segnale– Si può usare a analizzatore di spettro per determinare l'ampiezza del segnale nel dominio della frequenza.
Rumore di fase – può facilmente rilevare il rumore di fase misurando il contenuto spettrale ed eseguendo le misurazioni nel dominio della frequenza. L'uscita dell'oscilloscopio a raggi catodici mostra le onde come risultato.
Distorsione armonica – Questa è una domanda cruciale prima di valutare la potenza del segnale. La distorsione armonica totale (THD) viene utilizzata per valutare la potenza del segnale. Ci deve essere protezione per il segnale contro le fluttuazioni. Raggiungere un basso grado di distorsione armonica è fondamentale anche per evitare dispendiosi sprechi di energia e denaro.
Distorsione intermodulazione– Durante la modulazione del segnale, vengono introdotte distorsioni di livello intermedio a seconda che il segnale venga modulato ad alta o bassa frequenza. Per ottenere un segnale elaborato, deve eliminare questa distorsione.
La distorsione di intermodulazione viene misurata utilizzando un analizzatore di spettro per questo scopo. L'elaborazione del segnale potrebbe iniziare una volta che è stato ripulito da circuiti esterni.
Segnali spuri– Questi segnali potenzialmente dannosi devono essere identificati e bloccati. Non esiste un metodo diretto per misurare questi segnali. Fino a quando non vengono quantificati, rimangono un segnale inesplorato.
frequenza del segnale– Allo stesso modo, deve considerare questo. È fondamentale misurare il contenuto di frequenza di ciascun segnale poiché lo spettro delle frequenze è così ampio a causa del nostro utilizzo dell'analizzatore a livello di radiofrequenza. Per studiare questo spettro, è necessaria un'attrezzatura specializzata.
Maschere Spettrali – Quando si esaminano le maschere spettrali, sono utili anche gli analizzatori di spettro.

Altre applicazioni dell'analizzatore di spettro

1. Gli analizzatori di spettro vedono un uso intenso nelle strutture di progettazione e test RF all'interno degli istituti di ricerca elettronica. In queste situazioni, possono offrire una prospettiva di un segnale in un modo che nessun'altra apparecchiatura di test può offrire.
   Questo fa luce su come funzionano i componenti a radiofrequenza del circuito. Il analizzatore di spettro ha un'ampia varietà di applicazioni.

2. Quanto è ampio o stretto un segnale modulato e considerazioni simili. Troppa larghezza potrebbe causare problemi a coloro che utilizzano corsi d'acqua nelle vicinanze.
3. L'obiettivo è scoprire se ci sono segnali estranei o falsi. Questi segnali potrebbero interferire con gli utenti su altre frequenze quando i segnali vengono trasmessi.
4. Determinare se un segnale si trova nell'intervallo di frequenza corretto.
5. È necessario esaminare i problemi più ampi di un segnale. L'esame di un segnale è spesso tutto ciò che serve per identificare l'origine di un problema. Un analizzatore di spettro può essere gli "occhi" dell'investigatore quando ha a che fare con i segnali in radiofrequenza (RF).
6. Anche se i misuratori di potenza sono più spesso utilizzati, gli analizzatori di spettro potrebbero essere utili in situazioni specifiche.
7. Gli analizzatori di spettro possono misurare la frequenza in determinate situazioni, mentre i frequenzimetri sono più adatti in altre.
8. Può valutare il rumore di fase di un segnale utilizzando a analizzatore di spettro. Per fare ciò, il rumore di postura dell'oscillatore locale dell'analizzatore di spettro deve essere inferiore di almeno 10 dB rispetto all'oscillatore testato.
   Se il rumore di fase dell'oscillatore locale dell'analizzatore di spettro è trascurabile, questa apparecchiatura di test è tra le tecniche più accurate per quantificare il fenomeno.

9. È inoltre possibile utilizzare questi strumenti per determinare la figura di rumore di un elemento. La procedura di test prevede diversi passaggi ma può essere completata con poche difficoltà.
10. I test di interferenza elettromagnetica e compatibilità elettromagnetica (EMI e EMI) utilizzano spesso analizzatori di spettro. Puoi usare l'analizzatore per concentrarti sulla frequenza precisa e sul tipo di segnale che ti crea problemi.

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