Spektrumanalysatoren sind eine der wichtigsten Tests, mit denen gemessen wird Frequenzen und viele andere Parameter. Interessanterweise werden Spektrumanalysatoren verwendet, um uns bekannte Signale zu messen und Signale zu finden, die wir nicht kennen. Aufgrund seiner Genauigkeit hat der Spektrumanalysator viele Anwendungen im Bereich der elektrischen und elektronischen Messungen gewonnen. Es wird verwendet, um viele Schaltungen und Systeme zu testen. Diese Schaltungen und Systeme arbeiten mit Hochfrequenzpegeln.
Mit seinen unterschiedlichen Modellkonfigurationen verfügt dieses Gerät über eine eigene Vielseitigkeit im Bereich Instrumentierung und Messung. Es wird mit verschiedenen Spezifikationen, Größen geliefert und ist je nach Anwendung sogar erhältlich. Die Verwendung des Geräts in einem gleichmäßigen Hochfrequenzbereich auf dem Niveau der Ultrafrequenz wird derzeit erforscht. Es kann sogar an ein Computersystem angeschlossen werden und die Messungen können auf der digitalen Plattform aufgezeichnet werden.
Was ist ein Spektrumanalysator?
Der Spektrumanalysator ist im Grunde ein Testinstrument, das verschiedene Parameter in einem Schaltkreis oder in einem System im Hochfrequenzbereich misst. Ein normales Testgerät würde die Menge basierend auf ihrer Amplitude in Bezug auf die Zeit messen. Zum Beispiel würde ein Voltmeter die Spannungsamplitude basierend auf dem Zeitbereich messen. Wir erhalten also eine Sinuskurve von Wechselstrom Spannung oder eine gerade Linie für Gleichspannung . Ein Spektrumanalysator würde jedoch die Größe in Bezug auf Amplitude gegen Frequenz messen.
Frequenzbereichsantwort
Wie im Diagramm gezeigt, misst der Spektrumanalysator die Amplitude im Frequenzbereich. Die hohen Spitzensignale stellen die Größe dar, und dazwischen haben wir auch Rauschsignale. Wir können den Spektrumanalysator verwenden, um die Rauschsignale zu eliminieren und das System effizienter zu machen. Signal-Rauschunterdrückungsfaktoren (SNR) sind heutzutage eines der wichtigen Merkmale für elektronische Anwendungen. Zum Beispiel haben Kopfhörer einen Geräuschunterdrückungsaspekt. Zum Testen solcher Geräte werden Spektrumanalysatoren verwendet.
Blockdiagramm des Analysators
Blockdiagramm
Das Blockschaltbild des Spektrumanalysators ist oben dargestellt. Es besteht aus einem Eingangsdämpfer, der das Eingangs-Hochfrequenzsignal dämpft. Das gedämpfte Signal wird einem Tiefpassfilter zugeführt, um den Welligkeitsgehalt zu beseitigen.
Das gefilterte Signal wird mit einem spannungsabgestimmten Oszillator gemischt und einem Verstärker zugeführt. Das Verstärker wird dem Kathodenstrahloszilloskop zugeführt. Auf der anderen Seite haben wir auch einen Sweep-Generator. Beide werden dem CRO für vertikale und horizontale Auslenkungen zugeführt.
Funktionsprinzip des Spektrumanalysators
Der Spektrumanalysator misst grundsätzlich den Spektruminhalt des Signals, d. H. Dem Analysator zugeführt. Wenn wir beispielsweise den Ausgang eines Filters messen, sagen wir Tiefpassfilter, dann würde der Spektrumanalysator den Spektruminhalt des Ausgangsfilters im Frequenzbereich messen. In diesem Prozess würde es auch den Geräuschgehalt messen und im CRO anzeigen,
Wie im Blockdiagramm dargestellt, kann die Arbeitsweise des Spektrumanalysators grundsätzlich so kategorisiert werden, dass ein vertikaler und ein horizontaler Sweep auf dem Kathodenstrahloszilloskop erzeugt werden. Wir wissen, dass der horizontale Sweep des gemessenen Signals in Bezug auf die Frequenz und der vertikale Sweep in Bezug auf seine Amplitude erfolgen würde.
Arbeiten
Um den horizontalen Durchlauf des gemessenen Signals zu erzeugen, wird das Signal auf dem Hochfrequenzpegel dem Eingangsdämpfer zugeführt, der das Signal auf dem Hochfrequenzpegel dämpft. Der Ausgang des Dämpfers wird dem Tiefpassfilter zugeführt, um jeglichen Welligkeitsgehalt im Signal zu beseitigen. Dann wird es einem Verstärker zugeführt, der die Stärke des Signals auf einen bestimmten Pegel verstärkt.
Dabei wird es auch mit dem Ausgang des Oszillators gemischt, der auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt ist. Der Oszillator hilft dabei, eine alternierende Natur der eingespeisten Wellenform zu erzeugen. Nach dem Mischen mit dem Oszillator und dem Verstärken wird das Signal dem horizontalen Detektor zugeführt, der das Signal in den Frequenzbereich umwandelt. Hier im Spektrumanalysator wird die Spektralgröße des Signals im Frequenzbereich dargestellt.
Für den vertikalen Sweep wird die Amplitude benötigt. Um die Amplitude zu erhalten, wird das Signal dem spannungsabgestimmten Oszillator zugeführt. Der spannungsabgestimmte Oszillator ist auf den Hochfrequenzpegel abgestimmt. Im Allgemeinen wird eine Kombination aus Widerständen und Kondensatoren verwendet, um die Oszillatorschaltungen zu erhalten. Dies ist als RC-Oszillatoren bekannt. Auf Oszillatorebene wird das Signal um 360 Grad phasenverschoben. Für diese Phasenverschiebung werden verschiedene Pegel von RC-Schaltungen verwendet. Normalerweise haben wir 3 Ebenen.
Manchmal werden sogar Transformatoren auch für Phasenverschiebungszwecke verwendet. In den meisten Fällen wird die Frequenz der Oszillatoren auch über einen Rampengenerator gesteuert. Der Rampengenerator ist manchmal auch mit einem Impulsbreitenmodulator verbunden, um eine Impulsrampe zu erhalten. Der Ausgang des Oszillators wird der vertikalen Wobbelschaltung zugeführt. Welches liefert Amplitude auf dem Kathodenstrahl-Oszilloskop.
Arten von Spektrumanalysatoren
Spektrumanalysatoren können in zwei Kategorien eingeteilt werden. Analog und Digital
Analoger Spektrumanalysator
Analoge Spektrumanalysatoren verwenden das Überlagerungsprinzip. Sie werden auch als Sweep- oder Sweep-Analysatoren bezeichnet. Wie im Blockdiagramm gezeigt, verfügt der Analysator über unterschiedliche horizontale und vertikale Wobbelschaltungen. Um die Ausgabe in Dezibel anzuzeigen, wird vor der horizontalen Wobbelschaltung auch ein logarithmischer Verstärker verwendet. Ein Videofilter wird ebenfalls bereitgestellt, um den Videoinhalt zu filtern. Durch die Verwendung eines Rampengenerators erhält jede Frequenz einen eindeutigen Ort auf dem Display, über den der Frequenzgang angezeigt werden kann.
Digitaler Spektrumanalysator
Der digitale Spektrumanalysator besteht aus schnellen Fourier-Transformationsblöcken (FFT) und ADC-Blöcken (Analog-Digital-Wandler), um das analoge Signal in ein digitales Signal umzuwandeln. Durch die Blockschaltbilddarstellung
Digitaler Spektrumanalysator
Wie in der Blockdiagrammdarstellung gezeigt, wird das Signal dem Dämpfungsglied zugeführt, das den Pegel des Signals dämpft, und dann dem LPF zugeführt, um den Welligkeitsinhalt zu beseitigen. Dann wird das Signal einem Analog-Digital-Wandler (ADC) zugeführt, der das Signal in den digitalen Bereich umwandelt. Das digitale Signal wird dem FFT-Analysator zugeführt, der das Signal in den Frequenzbereich umwandelt. Es hilft, das Frequenzspektrum des Signals zu messen. Schließlich wird es mit dem CRO angezeigt.
Vor- und Nachteile des Analysators
Es hat viele Vorteile, da es die Spektralgröße im Signal im Hochfrequenzbereich misst. Es bietet auch eine Reihe von Messungen. Der einzige Nachteil sind die Kosten, die im Vergleich zu den üblichen herkömmlichen Zählern höher sind.
Anwendungen des Analysators
Ein Spektrumanalysator, der grundsätzlich zu Testzwecken verwendet wird, kann zur Messung einer Vielzahl von Größen verwendet werden. Alle diese Messungen werden auf Hochfrequenzniveau durchgeführt. Häufig mit dem Spektrumanalysator gemessene Größen sind:
- Signalpegel - Die Amplitude des Signals basierend auf dem Frequenzbereich kann mit dem Spektrumanalysator gemessen werden
- Phasenrauschen - Da die Messungen im Frequenzbereich durchgeführt werden und der spektrale Inhalt gemessen wird, kann das Phasenrauschen leicht gemessen werden. Es erscheint als Welligkeit im Ausgang des Kathodenstrahloszilloskops.
- Harmonische Verzerrung - Dies ist ein wichtiger Faktor für die Qualität des Signals. Basierend auf der harmonischen Verzerrung wird die gesamte harmonische Verzerrung (THD) berechnet, um die Leistungsqualität des Signals zu bewerten. Das Signal muss vor Absacken und Anschwellen geschützt werden. Die Reduzierung der harmonischen Verzerrungspegel ist sogar wichtig, um unnötige Verluste zu vermeiden.
- Intermodulationsverzerrung - Während der Modulation des Signals werden aufgrund der Amplitude (Amplitudenmodulation) oder Frequenz (Frequenzmodulation) Verzerrungen im Zwischenpegel verursacht. Diese Verzerrung muss vermieden werden, um ein verarbeitetes Signal zu haben. Hierzu wird mit einem Spektrumanalysator die Intermodulationsverzerrung gemessen. Sobald die Verzerrung durch externe Schaltungen reduziert ist, kann das Signal verarbeitet werden.
- Falsche Signale - Dies sind unerwünschte Signale, die erkannt und beseitigt werden sollen. Diese Signale können nicht direkt gemessen werden. Sie sind ein unbekanntes Signal, das gemessen werden muss.
- Signalfrequenz - Dies ist auch ein wichtiger zu bewertender Faktor. Da wir den Analysator auf Hochfrequenzniveau verwendet haben, ist das Frequenzband sehr hoch, und es wird wichtig, den Frequenzgehalt jedes einzelnen Signals zu messen. Für dieses Spektrum werden speziell Analysatoren eingesetzt.
- Spektralmasken - Spektrumanalysatoren sind auch hilfreich, um die Spektralmasken zu analysieren
Daher haben wir das Arbeitsprinzip, das Design, die Vorteile und die Anwendung von gesehen Spektrum Analysator. Man muss sich überlegen, wie man die gemessenen Daten in einem Spektrumanalysator speichert. Und wie man es zur weiteren Messung auf andere Medien wie den Computer überträgt.
