Короткий огляд аналізаторів спектра

Аналізатори сигналів

Компанія Юнітест пропонує закінчену низку аналізаторів сигналів Keysight Technologies, здатних вимірювати частотні, часові, порядкові та фазові параметри сигналів, а також параметри в модуляційній області. Цей розділ присвячено головним чином вимірюванням у частотній області.

Тут розглянуті аналізатори спектра, векторні аналізатори сигналів і аналізатори в модуляційній області. Кожен тип аналізатора має свої характерні особливості, які роблять його застосування доцільним для вирішення тих чи інших конкретних вимірювальних завдань.

Аналізатор спектра являє собою супергетеродинний приймач з частотою настройки, що свипується, який відображає амплітуди спектральних компонентів залежно від частоти. По суті це селективний піковий вольтметр, відкалібрований у середньоквадратичних значеннях (СКЗ) рівня синусоїдального сигналу. Аналізатор спектра відображає індивідуальні частотні компоненти, з яких складається складний сигнал. Принцип приймача з частотою настройки, що свипується, який використовується в аналізаторах спектра компанії Keysight, дає змогу виконувати вимірювання в частотній області з широким динамічним діапазоном і в широкому діапазоні частот (від 3 Гц до 325 ГГц).

Векторні аналізатори використовують дискретизацію сигналу з перетворенням його в цифрову форму з подальшою математичною обробкою для отримання спектра Фур'є. Цей метод придатний для вимірювання сигналів у діапазоні частот від кількох мікрогерц до понад 6 ГГц і дає змогу отримати інформацію про амплітуду, частоту і фазу кожної спектральної компоненти.

Завдяки можливості аналізу сигналів у реальному часі, аналізатори на основі перетворення Фур'є можуть захоплювати як періодичні, так і випадкові однократні сигнали.

Аналізатор модуляції заснований на технології лічильника/таймера компанії Keysight і пропонує інший підхід до вимірювання частоти або часових інтервалів. Такий аналізатор відображає результати вимірювання частоти або часових інтервалів залежно від часу в модуляційній області.

Аналізатори спектра

Аналізатори спектра використовують усі позитивні властивості перетворення частоти супергетеродинного приймача зі свіпуванням, що робить суттєвий внесок у техніку аналізу сигналів в частотній області. Нижче перелічено деякі види вимірювань, які можуть виконувати аналізатори спектра.

• Абсолютне та відносне вимірювання частоти
• Абсолютне та відносне вимірювання рівня
• Вимірювання шуму
• Вимірювання комбінаційних, побічних складових і продуктів спотворень
• Вимірювання параметрів АМ, ЧМ, імпульсно-модульованих ВЧ-сигналів і сигналів з цифровою модуляцією
• Вимірювання за принципом стимул-відгук (скалярні вимірювання)
• Вимірювання електромагнітної сумісності (ЕМС)

Усі ці вимірювання можливі завдяки таким характеристикам аналізаторів спектра.

• Перекриття широкого діапазону частот від 3 Гц до 325 ГГц
• Широкий діапазон рівнів сигналу: межі вимірювання від мінус 168 до +30 дБм, що забезпечує дуже високу чутливість, необхідну для виявлення сигналів низького рівня, і широкий динамічний діапазон для аналізу спотворень
• Відмінна стабільність частоти і точність вимірювання рівня
• Висока роздільна здатність за частотою і рівнем завдяки цифровим фільтрам ПЧ, що формують смуги пропускання
• Смуги аналізу від 10 Гц до 80 МГц
• Наявність стежачих генераторів і управління зовнішнім джерелом для скалярних вимірювань
• Спеціалізовані вимірювальні програми, що дають змогу виконувати специфічні вимірювання фазового шуму, коефіцієнта шуму та побічних складових, локалізувати місце пошкодження (неоднорідності), вимірювати характеристики систем кабельного телебачення, рівень електромагнітних перешкод, виконувати гнучкий аналіз модуляції, вимірювати характеристики бездротових систем зв'язку поколінь 2G, 3G і 3,5G, а також характеристики бездротових локальних мереж WLAN і Bluetooth.

Ці можливості дають змогу аналізаторам спектра виконувати аналіз сигналів у частотній області для розв'язання численних прикладних завдань, включно з виробництвом і технічним обслуговуванням устаткування бездротових цифрових систем, мікрохвильових ліній зв'язку, радіолокаторів, телекомунікаційного устаткування, кабельного телебачення, радіомовлення, систем мобільного зв'язку, діагностичними випробуваннями апаратури на рівень електромагнітних перешкод, випробуванням радіокомпонентів, вимірюваннями в області світлових хвиль, контролем ефіру та ідентифікацією сигналів.

Крім роботи в режимі зі свіпуванням частоти налаштування аналізатора спектра можуть використовуватися в режимі з фіксованою частотою (нульовий огляд); це дає змогу виконувати вимірювання в часовій області, подібно до того, як це робиться за допомогою осцилографа.

Широкосмугові дигітайзери (пристрої для перетворення сигналів у цифрову форму), що поставляються за окремим замовленням, забезпечують широкий динамічний діапазон збору даних і цифрове перетворення квадратурних (I/Q) складових комплексного вектора, а також широкосмугових сигналів у часовій та частотній областях.

Можливості аналізаторів спектра можуть бути значно розширені за допомогою зовнішнього комп'ютера. Комп'ютери можна використовувати для безпосереднього управління аналізатором спектра через GPIB або LAN.

Сфери застосування, де потрібна висока точність і швидкість вимірювань, виконання повторюваних вимірювань, де оператор і аналізатор фізично розділені великою відстанню, де вимірювання повинні виконуватися без участі оператора або персоналом, який не має достатніх технічних навичок, є явними кандидатами на впровадження автоматизації вимірювань.

Нижче наведено сфери застосування, де автоматизація спектрального аналізу може дати істотний виграш.

• Випробування на електромагнітну сумісність (ЕМС)
• Моніторинг частотного спектра
• Випробування ВЧ і мікрохвильових радіокомпонентів, вузлів і систем у процесі виробництва
• Дистанційні випробування
  

Базові вимірювальні можливості аналізатора спектра в поєднанні з можливістю автоматизації та сполучення з іншими приладами і периферійними пристроями, що мають інтерфейс GPIB, роблять ці аналізатори ідеальним засобом для багатьох спеціалізованих застосувань і для загального застосування.

Аналізатори ЕМС

Аналізатори ЕМП/ЕМС серії E7400A, засновані на використанні аналізатора спектра, забезпечують необхідні функціональні можливості для попередніх кваліфікаційних вимірювань на відповідність нормативним вимогам до випромінюваних ЕМП (напруженість електромагнітного поля) та наведених у проводах мережі живлення (напруга радіоперешкод) у діапазоні до 26,5 ГГц. Квазіпікові детектори і смуги пропускання, що задовольняють нормативні вимоги до вимірювання ЕМП, у поєднанні з необхідним для ЕМП набором видів вимірювань, полегшують оцінку рівня ЕМП на стадії розроблення продукції. Технічні рішення для пошуку несправності стають більш досконалими завдяки функціональним можливостям аналізатора спектра і використанню такого приладдя, як пробники ближнього поля 11940A/11941A.

Векторні аналізатори ланцюгів

Векторні аналізатори сигналів розширюють можливості, наявні в аналізаторах спектра. І хоча вони подібні до аналізаторів Фур'є, векторні аналізатори працюють в усьому ВЧ-діапазоні, забезпечуючи швидкі вимірювання спектра з високою роздільною здатністю, демодуляцію та вдосконалений аналіз у часовій області. Вони особливо корисні під час визначення характеристик складних сигналів, таких як пакетні сигнали, перехідні процеси або модульовані сигнали систем зв'язку, телебачення, радіомовлення, гідроакустики, а також у галузі ультразвукової акустоскопії.

Векторний аналізатор може виконувати глибокий аналіз модуляції. Оскільки він визначає модуль і фазу сигналу, він винятково добре підходить для аналізу сигналів з цифровою модуляцією. Ця здатність проявляється в декількох формах. Вона може використовуватися в застосунках загального призначення, забезпечуючи гнучкість демодуляції широкого кола модульованих сигналів. Вона може бути корисною при випробуваннях бездротових систем зв'язку на відповідність вимогам стандартів, одночасно надаючи додаткові можливості діагностики. І, нарешті, цю здатність можна використовувати під час випробувань на відповідність стандартам зв'язку за принципом "придатний : не придатний". Векторні аналізатори сигналів особливо корисні, коли потрібен великий набір видів вимірювань, наприклад, у процесі розроблення цифрових систем зв'язку.

Посібник з вибору аналізатора сигналів