Spektrumanalysator

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 16 oktober 2019; kontroller kräver 5 redigeringar .

Spektrumanalysator  - en anordning för att observera och mäta den relativa energifördelningen av elektriska (elektromagnetiska) svängningar i frekvensbandet .

Spektrumanalysatorer. Allmän information

Klassificering av spektrumanalysatorer

Grundläggande egenskaper för analys

Spektrumanalysatorn låter dig bestämma amplituden och frekvensen för de spektrala komponenterna som utgör den analyserade processen. Dess viktigaste egenskap är upplösning: det minsta frekvensintervallet mellan två spektrallinjer som fortfarande är åtskilda av en spektrumanalysator. Spektrumanalysatorn kan endast ge ett sant spektrum när den analyserade oscillationen är periodisk, eller endast existerar inom intervallet . När man analyserar processernas varaktighet ger spektrumanalysatorn inte ett riktigt spektrum

,

och hans bedömning:

,

beroende på påslagningstiden och analystiden . Eftersom spektrumet av fluktuationer i det allmänna fallet kan förändras med tiden ger uppskattningen den sk nuvarande spektrum.

Lågfrekvens- och RF-spektrumanalysatorer

Lågfrekvensanalysatorer

LF-analysatorer är av parallell- och serietyp (oftare parallella) och är utformade för att fungera i frekvensområdet från några få hertz till tiotals eller hundratals kilohertz. De används i akustik , till exempel i studier av brusegenskaper, vid utveckling och underhåll av ljudutrustning och för andra ändamål. Analysatorer som används för att övervaka kvaliteten på strömförsörjningen kallas annars för harmoniska analysatorer .

RF-analysatorer

De flesta radiofrekvensanalysatorer är bredbandiga, låter dig arbeta i ett band från några kilohertz till några få - hundratals gigahertz, som regel är dessa analysatorer av seriell typ. De används för att analysera egenskaperna hos radiosignaler, för att studera egenskaperna hos radioenheter.

För den mest detaljerade informationen om principerna för att bygga moderna RF-analysatorer och deras metrologiska egenskaper, se broschyrerna "Application Note 150 Spectrum Analysis Fundamentals" av Agilent Technologies och "Spectral Analysis Fundamentals Rauscher" av Rohde & Schwarz .

Parsers av seriell typ

Analysatorer av seriell typ är den vanligaste typen av analysatorer för studier av radiosignaler, deras funktionsprincip är att skanna frekvensbandet med en avstämbar lokaloscillator . Komponenterna i spektrumet överförs sekventiellt till mellanfrekvensen . Att ställa in den lokala oscillatorfrekvensen är ekvivalent med att flytta spektrumet för den undersökta signalen. Den selektiva IF väljer sekventiellt komponenterna i spektrumet, och tack vare det synkrona svepet av oscilloskopindikatorn, reproduceras svaren för varje spektral komponent sekventiellt på dess skärm.

Parallella parsers

Analysatorer av parallelltyp innehåller en uppsättning identiska smalbandsfilter ( hög-Q- resonatorer ), som vart och ett är avstämt till en specifik frekvens (inom området för lågfrekventa mätningar kanske filtren inte har samma absoluta bandbredd, men det relativa frekvensintervallet , till exempel "tredje oktavfilter"). Med den samtidiga verkan av signalen som studeras på alla filter, väljer var och en av dem den komponent i spektrumet som motsvarar dess inställning. En parallellspektrumanalysator har en fördel jämfört med en seriell spektrumanalysator när det gäller analyshastighet, men är sämre än den i sin enkelhet.

Digitala analysatorer

Digitala analysatorer kan byggas på två sätt. I det första fallet är detta en konventionell analysator av seriell typ, där mätinformationen som erhålls genom att skanna frekvensbandet med hjälp av en lokal oscillator digitaliseras med hjälp av en ADC och vidarebearbetas digitalt. I det andra fallet implementeras en digital ekvivalent av en parallell typ i form av en DFT-analysator, som beräknar spektrumet med hjälp av diskreta Fourier-transformeringsalgoritmer (DFT) . Jämfört med seriella digitala parallella DFT-analysatorer har vissa fördelar: högre upplösning och hastighet, förmågan att analysera pulsade och enstaka signaler. De kan beräkna inte bara amplituden utan även fasspektra, samt samtidigt representera signaler i tids- och frekvensdomänerna. Tyvärr fungerar parallella DFT-analysatorer, på grund av de begränsade kapaciteterna hos analog-till-digitalomvandlare (ADC), endast vid relativt låga frekvenser.

Tektronix Corporation har skapat digitala spektrumanalysatorer i realtid. De möjliggör realtidsövervakning av de snabba förändringarna i spektrumet som används i vissa typer av moderna kommunikationssystem. Samtidigt, tillsammans med de vanliga spektra, gör instrumenten det möjligt att bygga spektrogram, som är en uppsättning spektra som presenteras vid olika tidpunkter. Dessutom använder instrumenten teknologin "digital fosfor", som gör det möjligt att memorera spektra under en viss tid och visuellt spåra deras förändringar över tiden.

Rohde-Schwarz tillverkar också realtidsspektrumanalysatorer som dessutom har en frekvensmaskutlösare (selektiv trigger). I detta läge startar spektrumanalysatorn och gör mätningar om spektrumet för signalen som analyseras i analysbandbredden för den parallella ADC-baserade FFT-analysatorn uppfyller de specificerade villkoren, till exempel om en av spektralkomponenterna vid en given frekvens överstiger ställ in nivån. Det här läget är användbart när man observerar signalspektra i trådlös kommunikation, när det är möjligt att isolera de bärare eller pilotsignaler som behövs för att studera.

Grundläggande normaliserade egenskaper

Optiska spektrumanalysatorer

Hur det fungerar

Optiska spektrumanalysatorer är byggda på basis av ett diffraktionsgitter , Michelson-interferometrar , Fabry-Perot och andra interferensscheman. För närvarande, på grund av hög tillverkningsbarhet, används analysatorer som använder ett diffraktionsgitter mest, och endast när deras upplösning är otillräcklig, används dyrare interferometriska metoder för att mäta spektrumet.

Applikation

Analysen av det optiska spektrumet i samband med utvecklingen av telekommunikationsteknik håller på att bli en av de viktigaste typerna av mätningar i moderna fiberoptiska kommunikationssystem. Behovet av denna typ av mätning är i första hand förknippat med att övervaka spektrumet av optiska strålningskällor, samt att bestämma graden av påverkan av spektrala komponenter på parametrarna för fiberoptiska komponenter och dataöverföring över fiberoptiska kommunikationslinjer. Samtidigt är en av de betydande faktorerna som begränsar bandbredden för höghastighetskommunikationslinjer för närvarande att bli den kromatiska spridningen av den optiska fibern, som bestäms av bredden på strålningskällans spektrum och manifesterar sig i en ökning av varaktigheten av den överförda pulsen när den fortplantar sig genom den optiska fibern, vilket också kräver en analys av det optiska spektrumet. Dessutom bestämmer införandet av fiberoptiska förstärkare i kommunikationslinjer , särskilt EDFA ( erbiumförstärkare ) och utvecklingen av WDM -teknik (våglängdsmultiplexering) inom telekommunikation, analysen av det optiska spektrumet under installation och drift av fiberoptiska transmissionslinjer (FOTL) som den mest aktuella typen av mätningar.

Grundläggande normaliserade egenskaper

Litteratur och normativ dokumentation

Litteratur

Normativ-teknisk dokumentation

Se även

Länkar

 Elektriska mätinstrument