Аналізатори радіочастотного діапазону. Прості пояснення

Як працюють спектральні аналізатори та де вони застосовуються?

Bob Myers

Інженер-електрик, технолог та технар

Спектральний аналізатор можна розглядати як приймач, який багаторазово та дуже швидко налаштовується на заданий діапазон частот і відображає рівень сигналу на кожній частоті у вигляді графіка на екрані.

Ось приклад відображення спектрального аналізатора:

Приклад відображення AM-сигналу на аналізаторі спектру

Цей приклад показує типовий AM-радіосигнал. Пік у центрі - це несуча частота, а по обидва боки від неї розташовані бічні смуги, які виникають у результаті модуляції сигналу.

Спектральні аналізатори є спеціалізованими вимірювальними приладами. Вони використовуються рідше за осцилографи, але в багатьох завданнях є незамінними. Наприклад, при перевірці обладнання на електромагнітні перешкоди (ЕМП) аналізатор спектру дозволяє швидко визначити частоти випромінювання та їх амплітуду.

Вимірювання електромагнітних випромінювань за допомогою аналізатора спектру

На графіку червоні лінії показують допустимі межі випромінювань залежно від частоти, а спектральний аналізатор дозволяє швидко визначити перевищення цих значень.

Чому аналізатори спектру коштують дорого?

Charles Vanberg

Колишній старший інженер компанії Lockheed Martin

Основна причина високої вартості - значно менший ринок порівняно зі смартфонами та іншою масовою електронікою. Аналізатори спектру повинні працювати у широкому діапазоні частот, мати високу точність калібрування та забезпечувати вимірювання як частоти, так і амплітуди сигналів. Всі ці вимоги суттєво збільшують складність розробки та виробництва.

Що таке аналізатор спектру?

Andre Hermanus

Фахівець з електроніки та телекомунікацій

Спектральний аналізатор - це електронний вимірювальний прилад, який використовується для вимірювання та відображення частотного спектра електричних сигналів.

• Відображає залежність потужності сигналу від частоти.
• Вимірює рівень сигналу в дБм, вольтах або ватах.
• Застосовується в телекомунікаціях, радіолокації, аудіотехніці та тестуванні електроніки.
• Може працювати в режимі цифрового або реального часу.

Приклад класичного аналізатора спектру HP141:

Аналізатор спектру HP141 у лабораторії

Модель HP141 з модулем 8555A дозволяє виконувати вимірювання в діапазоні від 10 МГц до 18 ГГц та визначати рівні сигналів до -110 дБм.

Навіщо потрібен спектральний аналіз?

Abhishek Singh

Спектральні аналізатори широко використовуються для аналізу радіочастотних, бездротових та аудіосигналів.

На відміну від осцилографа, який відображає сигнал у часовій області, аналізатор спектру показує його частотний склад.

Для спостереження сигналів у часовій області використовується осцилограф.

Будь-який сигнал можна представити як набір гармонік різних частот. Наприклад, прямокутний сигнал складається з основної частоти та непарних гармонік - третьої, п'ятої, сьомої тощо.

Основні завдання спектрального аналізу

• Контроль гармонійних спотворень.
• Аналіз паразитних складових сигналу.
• Оцінка ширини спектра модульованих сигналів.
• Контроль електромагнітних випромінювань.
• Налаштування радіопередавачів та бездротових систем.

Принцип роботи аналізатора спектру

Ключова особливість аналізатора спектру полягає у відображенні сигналів у частотній області.

На відміну від осцилографа:

• вертикальна вісь показує амплітуду або рівень сигналу;
• горизонтальна вісь показує частоту.

У результаті користувач бачить відносні рівні всіх сигналів у заданому частотному діапазоні.

Пошук джерел перешкод за допомогою аналізатора спектру

Rohde TestWalker

Менеджер продуктової лінійки Rohde & Schwarz

Одним із найважливіших застосувань аналізаторів спектру є пошук джерел радіочастотних перешкод.

Зовнішні перешкоди можуть спричиняти:

• низьку швидкість передачі даних;
• обриви зв'язку;
• погіршення якості сигналу;
• нестабільну роботу бездротових мереж.

Портативні аналізатори спектру дозволяють швидко локалізувати джерело небажаного випромінювання та усунути проблему.

Перетворення Фур'є та аналіз спектру

Kunal Lal

Практично всі сучасні системи цифрового зв'язку використовують перетворення Фур'є:

• Wi-Fi;
• 4G та 5G;
• цифрові аудіосистеми;
• розпізнавання мовлення;
• радіоастрономія;
• спектроскопія.

Саме завдяки перетворенню Фур'є аналізатори спектру можуть розкладати складні сигнали на окремі частотні компоненти.

Чи можна використовувати VNA як аналізатор спектру?

Eric Hakanson

За певних умов векторний аналізатор ланцюгів (VNA) може виконувати деякі функції аналізатора спектру. Однак між цими приладами існують суттєві відмінності:

• аналізатор спектру призначений для абсолютних вимірювань амплітуди;
• VNA спеціалізується на вимірюванні параметрів ланцюгів та фазових характеристик;
• аналізатор спектру підтримує аналіз модуляції та спектральний контроль;
• VNA має власні джерела сигналів та інші алгоритми калібрування.

Тому для більшості завдань спектрального аналізу рекомендується використовувати спеціалізований аналізатор спектру.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник Аналізаторів Спектру в Україну:
купити аналізатор спектру в Україні

Постачання зі складу та на замовлення