Анализаторы спектра сигналов и радиочастот

Содержание

1. Назначение
2. Функции
3. Принцип работы
4. Типы анализаторов спектра
5. Как выбрать

Назначение

Анализаторы спектра являются высокочувствительными измерительными приборами, использующимися для проведения анализа и измерения характеристик различного типа сигналов.

Анализаторы спектра является основным инструментом, использующимся при радиоконтроле. Наблюдение и измерение колебаний энергии в частотной полосе проводят для того, чтобы радиоприборы работали исключительно в своей полосе, не создавая друг для друга помех. Собранные данные в дальнейшем могут использоваться для настройки техники.

Основные задачи измерений:

• Абсолютное и относительное измерение частоты.
• Обнаружение редких непериодических событий малой длительности.
• Измерение шума.
• Выделение слабых сигналов, маскируемых более сильными сигналами.
• Исследование сигналов, маскируемых шумом.
• Поиск и анализ переходных процессов и динамических сигналов.
• Захват передаваемых пакетов, глитчей, коммутационных помех.
• Определение времени захвата ФАПЧ, ухода частоты и помех, связанных с микрофонным эффектом.
• Захват сигналов с распределенным спектром и сигналов со скачкообразной перестройкой частоты.
• Измерение параметров АМ, ЧМ, импульсно-модулированных ВЧ сигналов и сигналов с цифровой модуляцией.
• Мониторинг использования спектра, обнаружение незарегистрированных радиопередатчиков.
• Измерение по принципу стимул-отклик (скалярные измерения).
• Измерение и диагностика влияния электромагнитных помех от переходных процессов.
• Измерение электромагнитной совместимости (ЭМС).
• Измерение зависящих от времени параметров модуляции.
• Локализация программных и аппаратных неисправностей.

Принцип работы

Алгоритм работы цифровых анализаторов спектра включает в себя два основных шага: сначала анализатор собирает выборку во временной области, а затем при помощи алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ, в англ. FFT - Fast Fourier Transform) переводит ее в частотную область.

В последнее время, в связи со значительным увеличением производительности элементной базы и совершенствованием алгоритмов обработки, наблюдается бурный рост анализаторов спектра, позволяющих обрабатывать выборки в режиме реального времени, без пауз на обработку.

Это дает возможность не пропускать редкие события при анализе сигналов. Кроме того, временное разделение сигналов позволяет выделить слабые сигналы на фоне мощных. Наиболее производительные анализаторы спектра реального времени позволяют обрабатывать в реальном времени полосу частот до 4 ГГц, что дает возможность оператору видеть не только широкополосные сигналы современных распространенных стандартов связи с полосой до 160 МГц, но и некоторые сверхширокополосные сигналы, анализ которых до последнего времени был невозможен. Также современные анализаторы обладают очень низкими собственными шумами, что позволяет обнаруживать очень слабые сигналы

Типы анализаторов спектра

Выделяют несколько разновидностей измеряющего спектрального оборудования. Классификация приборов проводится по следующим характеристикам:

• По принципу действия: последовательные (сканирующие) и параллельные (многоканальные).
• По методу обработки информации: аналоговые и цифровые.
• По виду анализа: скалярные и векторные
• По диапазону частот: низкочастотные, широкополосные, работающие в оптическом диапазоне.

Как выбрать анализатор спектра?

Главные критерии выбора анализаторов:

Определение класса прибора. Нужно учитывать, что дорогие анализаторы спектра обрабатывают большие типы частот.

Оценка допустимой погрешности измерений. Для некоторых видов работ нужны высокоточные и сверхчувствительные приборы, которые не могут быть бюджетными.

Наличие / отсутствие возможности подключения дополнительных плат. Это позволит в дальнейшем повысить точность анализа при помощи подключения новых устройств к прибору.