Spektrum analysator

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 16. oktober 2019; checks kræver 5 redigeringer .

Spektrumanalysator - en enhed til observation og måling af den relative fordeling af energi af elektriske (elektromagnetiske) svingninger i frekvensbåndet .

Spektrum analysatorer. Generel information

Klassificering af spektrumanalysatorer

Efter frekvensområde - lavfrekvens, radioområde (bredbånd) og optisk rækkevidde.
I henhold til princippet om drift - parallel type (multichannel) og seriel type (scanning).
Ifølge metoden til behandling af måleinformationen og præsentationen af resultaterne - analog og digital.
Af arten af analysen - skalar, der kun giver information om amplituderne af de harmoniske komponenter i spektret , og vektor, der også giver information om faseforhold.

Grundlæggende egenskaber ved analyse

Spektrumanalysatoren giver dig mulighed for at bestemme amplituden og frekvensen af de spektrale komponenter, der udgør den analyserede proces. Dens vigtigste egenskab er opløsning: det mindste frekvensinterval mellem to spektrallinjer, der stadig er adskilt af en spektrumanalysator. Spektrumanalysatoren kan kun give et sandt spektrum, når den analyserede oscillation er periodisk eller kun eksisterer inden for intervallet . Når man analyserer varigheden af processer, giver spektrumanalysatoren ikke et sandt spektrum $\Delta f$ $x(t)$ $T$

S(\omega )=\int \limits _{-\infty }^{\infty }x(t)e^{-i\omega t}dt

og hans vurdering:

S_{T}(t_{1},\omega )=\int \limits _{t_{1}}^{t_{1}+T}x(t)e^{-i\omega t} dt

afhængigt af tændingstiden og analysetiden . Da spektret af udsving i det generelle tilfælde kan ændre sig med tiden, giver estimatet det såkaldte nuværende spektrum. $t_{1}$ $T$ $S_{T}(t_{1},\omega )$

Lavfrekvens- og RF-spektrumanalysatorer

Lavfrekvensanalysatorer

LF-analysatorer er af parallel- og serietype (oftere parallelle) og er designet til at fungere i frekvensområdet fra nogle få hertz til titusinder eller hundreder af kilohertz. De bruges i akustik , for eksempel i studiet af støjkarakteristika, i udvikling og vedligeholdelse af lydudstyr og til andre formål. Analysatorer, der bruges til at overvåge kvaliteten af strømforsyningen, kaldes ellers harmoniske analysatorer .

EKSEMPLER: UPV, UPP, Ф4327, С4-34, СК4-83, ZET017, FLUKE_41B (harmonisk analysator), ZET 017.

RF-analysatorer

De fleste radiofrekvensanalysatorer er bredbånd, giver dig mulighed for at arbejde i et bånd fra et par kilohertz til et par - hundreder af gigahertz, som regel er disse analysatorer af seriel type. De bruges til at analysere radiosignalers egenskaber, til at studere radioenheders egenskaber.

For de mest detaljerede oplysninger om principperne for at bygge moderne RF-analysatorer og deres metrologiske egenskaber, se brochurerne "Application Note 150 Spectrum Analysis Fundamentals" af Agilent Technologies og "Spectral Analysis Fundamentals Rauscher" af Rohde & Schwarz .

EKSEMPLER: FSL, FSV, FSU, CK4-84, C4-82, GSP-810

Seriel-type parsere

Seriel-type analysatorer er den mest almindelige type analysatorer til undersøgelse af radiosignaler, deres funktionsprincip er at scanne frekvensbåndet ved hjælp af en afstembar lokal oscillator . Komponenterne i spektret overføres sekventielt til mellemfrekvensen . Tuning af lokaloscillatorfrekvensen svarer til at flytte spektret af det undersøgte signal. Den selektive IF udvælger sekventielt komponenterne i spektret, og takket være oscilloskopindikatorens synkrone sweep gengives svarene for hver spektral komponent sekventielt på dens skærm.

Parallelle parsere

Parallel-type analysatorer indeholder et sæt identiske smalbåndsfiltre ( høj-Q- resonatorer ), som hver er indstillet til en bestemt frekvens (inden for lavfrekvente målinger har filtrene muligvis ikke den samme absolutte båndbredde, men det relative frekvensinterval , for eksempel "tredje oktavfiltre"). Med den samtidige virkning af signalet under undersøgelse på alle filtre, vælger hver af dem den komponent af spektret, der svarer til dets tuning. En parallel spektrum analysator har en fordel i forhold til en seriel spektrum analysator med hensyn til analysehastighed, men er ringere end den i sin enkelhed.

Digitale analysatorer

Digitale analysatorer kan bygges på to måder. I det første tilfælde er der tale om en konventionel seriel type analysator, hvor måleinformationen opnået ved at scanne frekvensbåndet ved hjælp af en lokal oscillator digitaliseres ved hjælp af en ADC og viderebehandles digitalt. I det andet tilfælde er en digital ækvivalent af en parallel type implementeret i form af en DFT-analysator, som beregner spektret ved hjælp af diskrete Fourier-transformation (DFT) algoritmer . Sammenlignet med serielle digitale parallelle DFT-analysatorer har visse fordele: højere opløsning og hastighed, evnen til at analysere pulserede og enkelte signaler. De er i stand til at beregne ikke kun amplituden, men også fasespektrene, samt samtidig repræsentere signaler i tids- og frekvensdomænerne. Desværre fungerer parallelle DFT-analysatorer, på grund af de begrænsede muligheder for analog-til-digital konvertere (ADC'er), kun ved relativt lave frekvenser.

Tektronix Corporation har skabt digitale spektrumanalysatorer i realtid. De tillader overvågning i realtid af de hurtige ændringer i spektret, der bruges i nogle typer moderne kommunikationssystemer. Samtidig gør instrumenterne det sammen med de sædvanlige spektre muligt at bygge spektrogrammer, som er et sæt spektre, der præsenteres på forskellige tidspunkter. Derudover bruger instrumenterne "digital phosphor"-teknologien, som gør det muligt at huske spektre i en vis tid og visuelt spore deres ændringer over tid.

Rohde-Schwarz fremstiller også realtidsspektrumanalysatorer, som desuden har en frekvensmaske-trigger (selektiv trigger). I denne tilstand starter spektrumanalysatoren og foretager målinger, hvis spektret af signalet under analyse i analysebåndbredden af den parallelle ADC-baserede FFT-analysator opfylder de specificerede betingelser, for eksempel en af spektralkomponenterne ved en given frekvens overstiger indstille niveau. Denne tilstand er nyttig, når du observerer spektrene af signaler i trådløs kommunikation, når det er muligt at isolere de bærere eller pilotsignaler, der er nødvendige for at studere.

Grundlæggende normaliserede egenskaber

Frekvensområde
Spændvidde
Båndbredder
Frekvensmålingsfejl
Amplitudemålingsfejl
Følsomhed og dynamikområde
Relativt selvstøjniveau
Ujævnheder i frekvensrespons

Optiske spektrumanalysatorer

Sådan virker det

Optiske spektrumanalysatorer er bygget på basis af et diffraktionsgitter , Michelson interferometre , Fabry-Perot og andre interferensskemaer. På nuværende tidspunkt er analysatorer, der anvender et diffraktionsgitter, mest udbredt på grund af høj fremstillingsevne, og kun når deres opløsning er utilstrækkelig, anvendes dyrere interferometriske metoder til måling af spektret.

Ansøgning

Analysen af det optiske spektrum i forbindelse med udviklingen af telekommunikationsteknologi er ved at blive en af de vigtigste typer målinger i moderne fiberoptiske kommunikationssystemer. Behovet for denne type måling er primært forbundet med overvågning af spektret af optiske strålingskilder, samt bestemmelse af graden af indflydelse af spektrale komponenter på parametrene for fiberoptiske komponenter og datatransmission over fiberoptiske kommunikationslinjer. Samtidig er en af de væsentlige faktorer, der begrænser båndbredden af højhastighedskommunikationslinjer, i øjeblikket ved at blive den kromatiske spredning af den optiske fiber, som bestemmes af bredden af strålingskildens spektrum og manifesterer sig i en stigning i varigheden af den transmitterede puls, når den forplanter sig gennem den optiske fiber, hvilket også kræver en analyse af det optiske spektrum. Derudover bestemmer indførelsen af fiberoptiske forstærkere i kommunikationslinjer , især EDFA ( erbiumforstærkere ) og udviklingen af WDM- teknologi (bølgelængdemultipleksing) i telekommunikation, analysen af det optiske spektrum under installation og drift af fiberoptiske transmissionslinjer (FOTL) som den mest aktuelle type målinger.

EKSEMPLER: ANDO AQ6331, PROLITE-60, EXFO FTB-5240S, ZET 017 U2

Grundlæggende normaliserede egenskaber

Bølgelængdeområde _
Bølgelængde opløsning
Bølgelængde måling fejl
Amplitudevisningsområde
Amplitudemålingsfejl
Dynamisk rækkevidde

Litteratur og normativ dokumentation

Litteratur

Afonsky A. A., Dyakonov V. P. Digital Spectrum, Signal and Logic Analyzers. Ed. prof. V. P. Dyakonova. M.: SOLON-Press, 2009
Dyakonov VP Moderne metoder til Fourier- og wavelet-analyse og signalsyntese. "Styre- og måleapparater og systemer", nr. 2, 2009
Signaler, interferens, fejl ... Fink L. M. M: Radio and Communications, 1984
Håndbog i radiomåleinstrumenter: I 3 bind; Ed. V. S. Nasonova - M .: Sov. radio, 1979
Håndbog i radioelektroniske apparater: I 2 bind; Ed. D. P. Linde - M .: Energi, 1978

Normativ-teknisk dokumentation

IEC 60714(1981) Spektrumanalysatorer. Karakteristisk udtryk
IEC/PAS 62129(2004) Kalibrering af optiske spektrumanalysatorer
GOST 11859-66 Harmoniske analysatorer. Metoder og metoder til verifikation
GOST 17168-82 Elektroniske oktav- og en tredjedels oktavfiltre. Generelle tekniske krav og prøvningsmetoder

Se også

Links

Spektrumanalysatorer i kampen mod radiointerferens
Optiske spektrumanalysatorer
ANVENDELSE AF VEKTORSIGNALANALYSATORER I RADIOSTYRINGSSYSTEMER
Realtidsspektrumanalyse til radartest (link ikke tilgængeligt)

Elektriske måleinstrumenter
Amperemeter Amperemeter voltmeter Spektrum analysator Wattmåler Vektorskop Voltmeter Galvanoskop Galvanometer Q-meter kapacitans måler Immittansmåler Lydniveaumåler Måletransformator Ratiometer Modstandsbutik Megaohmmeter multimeter Ohmmeter Oscilloskop Elektrisk energimåler Fasemåler Frekvensmåler