Анализаторы радиочастотного спектра. Простые пояснения

Как работают спектральные анализаторы и где они применяются?

Bob Myers

Инженер-электрик, технолог и технарь

Спектральный анализатор можно рассматривать как приемник, который многократно и очень быстро настраивается на заданный диапазон частот и отображает уровень сигнала на каждой частоте в виде графика на экране.

Вот пример отображения спектрального анализатора:

Пример отображения AM-сигнала на анализаторе спектра

Этот пример показывает типичный AM-радиосигнал. Пик в центре - это несущая частота, а по обе стороны от нее расположены боковые полосы, возникающие в результате модуляции сигнала.

Спектральные анализаторы являются специализированными измерительными приборами. Они используются реже осциллографов, но во многих задачах незаменимы. Например, при проверке оборудования на электромагнитные помехи (ЭМП) анализатор спектра позволяет быстро определить частоты излучения и их амплитуды.

Измерение электромагнитных излучений анализатором спектра

На графике красные линии показывают допустимые пределы излучений в зависимости от частоты, а анализатор спектра позволяет быстро определить превышение этих значений.

Почему анализаторы спектра стоят дорого?

Charles Vanberg

Бывший инженер-электронщик, старший сотрудник компании Lockheed Martin

Основная причина высокой стоимости - относительно небольшой рынок по сравнению со смартфонами и другой массовой электроникой. Анализаторы спектра должны работать в широком диапазоне частот, обеспечивать высокую точность калибровки и измерять как частоту, так и амплитуду сигналов. Все это существенно повышает сложность разработки и производства.

Что такое анализатор спектра?

Andre Hermanus

Специалист по электронике и телекоммуникациям

Спектральный анализатор - это электронное устройство, предназначенное для измерения и отображения частотного спектра электрических сигналов.

• Отображает зависимость мощности сигнала от частоты.
• Измеряет уровень сигналов в дБм, вольтах или ваттах.
• Используется в телекоммуникациях, радиолокации, аудиотехнике и тестировании электроники.
• Может работать в цифровом режиме и в режиме реального времени.

Пример классического анализатора спектра HP141:

Анализатор спектра HP141 в лаборатории

Модель HP141 с модулем 8555A позволяет выполнять измерения в диапазоне от 10 МГц до 18 ГГц и определять уровни сигналов до -110 дБм.

Зачем нужен спектральный анализ?

Abhishek Singh

Спектральные анализаторы широко используются для анализа радиочастотных, беспроводных и аудиосигналов.

В отличие от осциллографа, который отображает сигнал во временной области, анализатор спектра показывает его частотный состав.

Для наблюдения сигналов во временной области используется осциллограф.

Любой сигнал можно представить как набор гармоник различных частот. Например, прямоугольный сигнал состоит из основной частоты и нечетных гармоник - третьей, пятой, седьмой и так далее.

Основные задачи спектрального анализа

• Контроль гармонических искажений.
• Анализ паразитных составляющих сигнала.
• Оценка ширины спектра модулированных сигналов.
• Контроль электромагнитных излучений.
• Настройка радиопередатчиков и беспроводных систем.

Принцип работы анализатора спектра

Ключевая особенность анализатора спектра заключается в отображении сигналов в частотной области.

В отличие от осциллографа:

• вертикальная ось показывает амплитуду или уровень сигнала;
• горизонтальная ось показывает частоту.

В результате пользователь видит относительные уровни всех сигналов в заданном частотном диапазоне.

Поиск источников помех с помощью анализатора спектра

Rohde TestWalker

Менеджер продуктовой линейки Rohde & Schwarz

Одним из важнейших применений анализаторов спектра является поиск источников радиочастотных помех.

• низкая скорость передачи данных;
• обрывы связи;
• ухудшение качества сигнала;
• нестабильная работа беспроводных сетей.

Портативные анализаторы спектра позволяют быстро локализовать источник нежелательного излучения и устранить проблему.

Преобразование Фурье и анализ спектра

Kunal Lal

Практически все современные системы цифровой связи используют преобразование Фурье:

• Wi-Fi;
• 4G и 5G;
• цифровые аудиосистемы;
• распознавание речи;
• радиоастрономия;
• спектроскопия.

Именно благодаря преобразованию Фурье анализаторы спектра способны раскладывать сложные сигналы на отдельные частотные составляющие.

Можно ли использовать VNA как анализатор спектра?

Eric Hakanson

При определенных условиях векторный анализатор цепей (VNA) может выполнять часть функций анализатора спектра. Однако между этими приборами существуют существенные различия.

• анализатор спектра предназначен для абсолютных измерений амплитуды;
• VNA специализируется на измерении параметров цепей и фазовых характеристик;
• анализатор спектра поддерживает анализ модуляции и спектральный контроль;
• VNA использует собственные источники сигнала и другие алгоритмы калибровки.

Поэтому для большинства задач спектрального анализа рекомендуется использовать специализированный анализатор спектра.

Магазин Gtest® - авторизованный поставщик Анализаторов Спектра в Украине:
купить анализатор спектра в Украине

Поставки со склада и под заказ