Анализаторы спектра

Анализатор спектра

это устройство, позволяющее измерить и визуализировать спектр сигнала. Сам спектр сигнала представляет собой набор синусоидальных волн в определенный момент времени и отображает распределение энергии сигнала по частотам. Анализатор спектра выдает частотно-амплитудную характеристику сигнала.

Назначение 

Анализатор спектра подает сигнал в частотной форме. Таким образом, становится возможным проанализировать сигнал с точки зрения его частоты, амплитуды и уровней. Этот прибор является важным инструментом при разработке, обслуживании и эксплуатации радиоаппаратуры, мобильного и телекоммуникационного оборудования, а также самых разных систем связи. Кроме того, анализаторы спектра применяются для редактирования и реставрирования звука. В некоторых случаях возникает необходимость наблюдения за спектром сигнала. Например, на государственном уровне каждая радио-служба работает на своей частоте. Важно, чтобы этот принцип не нарушался, и смешение каналов было исключено. 

Основные принципы работы 

Сигнал поступает непосредственно на вход анализатора спектра. Он также может поступать через специальный кабель или улавливаться приемной антенной. Далее этот сигнал обрабатывается, и информация о нем выводится на дисплей в виде частотного спектра. 

Обычно используется дисплей с калиброванной сеткой. Вертикальная шкала показывает амплитуду каждого компонента, горизонтальная – полосу частот. Современные устройства позволяют сохранять спектрограмму сигнала во встроенной памяти.

По принципу работы анализаторы спектра разделяют на: 

Анализаторы спектра последовательного типа

• Данные анализаторы спектра работают на базе автоматически перестраиваемых супергетеродинов. Это такой тип радиоприемников, которые преобразуют поступающий сигнал в сигнал фиксированной промежуточной частоты, в дальнейшем усиливая ее. Анализатор спектра осуществляет сканирование частотной полосы с последующей оцифровкой данных. При этом компоненты спектра выделяются и анализируются поочередно (последовательно). Такие анализаторы являются более простыми в аппаратном отношении, однако, менее эффективными. Они подходят только для анализа периодических сигналов. К их преимуществам можно отнести более широкое измерение частотного диапазона.

Анализаторы спектра параллельного типа

• Данные устройства выполняют анализ, генерируя эквивалент сигнала и вычисляя спектр на основе алгоритмов быстрого преобразования Фурье. Такие анализаторы имеют набор резонаторов, настроенных на определенную частоту. Анализаторы спектра параллельного типа отличаются оперативной и эффективной работой и способны анализировать импульсные и однократные сигналы. Их недостатком является сложность с точки зрения аппаратного обеспечения.

Классификация 

Анализаторы спектра различаются по частотным диапазонам: 

• широкополосные радиочастотные; 
• оптического диапазона; 
• низкочастотные. 

Также существует классификация по характеру анализа. Она представлена скалярными анализаторами, которые дают информацию только об амплитудах гармонических компонентов спектра, и векторными анализаторами, которые дают информацию о фазовых соотношениях.

Основные характеристики 

Анализаторы спектра имеют следующие характеристики: 

• Частотный диапазон. Эта характеристика задает диапазон, в границах которого выполняется анализ спектра сигнала. Диапазон частот может иметь поддиапазоны. 
• Уровень собственных шумов. Задается порог, ниже которого прибор не воспринимает шумы и сигналы. 
• Разрешающая способность. Эта характеристика представляет собой минимальный интервал частот, при котором соседние компоненты спектра могут быть выделены и измерены. 
• Время анализа. Указывает на время, за которое можно произвести анализ сигнала в определенном частотном диапазоне. 
• Погрешность по частоте. Указывает на точность, с которой может быть определен интервал частот между компонентами спектра. 
• Погрешность по амплитуде. Указывает на точность, с которой определяется амплитуда в зависимости от инструментария анализатора. 

На сегодняшний день на рынке представлены самые разные цифровые анализаторы спектра.