Ang mga spectrum analyzer ay isa sa mga mahahalagang pagsubok na ginagamit upang masukat mga frequency at maraming iba pang mga parameter. Kapansin-pansin, ginagamit ang mga spectrum analyzer upang masukat ang mga signal na alam namin at makahanap ng mga signal na hindi namin alam. Dahil sa kawastuhan nito, ang spectrum analyzer ay nakakuha ng maraming mga application sa larangan ng mga sukat ng elektrisidad at elektronik. Ginagamit ito upang subukan ang maraming mga circuit at system. Ang mga circuit at system na ito ay tumatakbo sa antas ng dalas ng radyo.
Gamit ang iba't ibang mga pagsasaayos ng modelo, ang aparato na ito ay may sariling kakayahang magamit sa patlang ng instrumento at pagsukat. Ito ay may iba't ibang mga pagtutukoy, laki, at kahit na magagamit batay sa mga tukoy na application. Ang paggamit ng aparato sa isang pantay na saklaw na may mataas na dalas sa antas ng ultra-frequency ay kasalukuyang nasa pananaliksik. Maaari itong maiugnay sa isang computer system at ang mga sukat ay maaaring maitala sa digital platform.
Ano ang Spectrum Analyzer?
Ang Spectrum Analyzer sa panimula ay isang instrumento sa pagsubok na sumusukat sa iba't ibang mga parameter sa isang circuit o sa isang system sa saklaw ng dalas ng radyo. Susukat ng isang piraso ng normal na kagamitan sa pagsubok ang dami batay sa amplitude nito patungkol sa oras. Halimbawa, susukat ng isang voltmeter ang amplitude ng boltahe batay sa time domain. Sa gayon makakakuha kami ng isang kurso ng sinusoidal Boltahe ng AC o isang tuwid na linya para sa Boltahe ng DC . Ngunit susukat ng isang spectrum analyzer ang dami sa mga term ng amplitude kumpara sa dalas.
Tugon ng domain ng dalas
Tulad ng ipinakita sa diagram, sinusukat ng spectrum analyzer ang amplitude sa domain ng dalas. Ang mga signal ng mataas na rurok ay kumakatawan sa lakas, at sa pagitan, mayroon din kaming mga signal ng ingay. Maaari naming gamitin ang spectrum analyzer upang maalis ang mga signal ng ingay at gawing mas mahusay ang system. Ang mga kadahilanan sa pagkansela ng ingay sa pag-ingay (SNR) ay isa sa mga mahahalagang tampok sa kasalukuyan para sa mga elektronikong aplikasyon. Halimbawa, ang mga headphone ay mayroong aspeto ng pagkansela ng ingay. Para sa pagsubok ng gayong kagamitan, ginagamit ang mga spectrum analyzer.
Diagram ng Analyzer Block
I-block ang Diagram
Ang block diagram ng spectrum analyzer ay ipinapakita sa itaas. Binubuo ito ng isang input attenuator, na nagpapahina ng input signal frequency frequency. Ang pinahina na signal ay pinakain sa isang mababang pass filter upang matanggal ang nilalaman ng ripple.
Ang na-filter na signal ay halo-halong may boltahe na naka-oscillator, at pinakain sa isang amplifier. Ang amplifier ay pinakain sa oscilloscope ng cathode ray. Sa kabilang panig, mayroon din kaming isang sweep generator. Parehong pinakain sa CRO para sa patayo at pahalang na mga pagpapalihis.
Spectrum Analyzer Working Principle
Pangunahing sinusukat ng spectrum analyzer ang nilalaman ng spectrum ng signal ibig sabihin, pinakain sa analyzer. Halimbawa, kung sinusukat namin ang output ng isang filter, sabihin natin na mababang pass filter, pagkatapos ay susukatin ng spectrum analyzer ang nilalaman ng spectrum ng output filter sa domain ng dalas. Sa prosesong ito, susukat din nito ang nilalaman ng ingay at ipapakita ito sa CRO,
Tulad ng ipinakita sa block diagram, ang pagtatrabaho ng spectrum analyzer ay maaaring maikategorya sa panimula bilang paggawa ng isang patayo at isang pahalang na pag-walis sa cathode ray oscilloscope. Alam namin na ang pahalang na pag-walis ng sinusukat na signal ay magiging patungkol sa dalas at ang patayong pagwawalis ay patungkol sa amplitude nito.
Nagtatrabaho
Upang makagawa ng pahalang na walis ng sinusukat na signal, ang signal sa antas ng dalas ng radyo ay pinakain sa input attenuator, na nagpapahina ng signal sa antas ng dalas ng radyo. Ang output ng attenuator ay pinakain sa mababang pass filter upang matanggal ang anumang nilalaman ng ripple sa signal. Pagkatapos ito ay pinakain sa isang amplifier, na nagpapalaki ng lakas ng signal sa isang tiyak na antas.
Sa prosesong ito, hinaluan din ito ng output ng oscillator na na-tune sa isang tiyak na dalas. Ang oscillator ay tumutulong upang makabuo ng isang alternating likas na katangian ng pinaka-feed na waveform. Matapos makihalubilo sa oscillator at pinalakas, ang signal ay pinakain sa pahalang na detector, na nagko-convert ng signal sa domain ng dalas. Dito sa spectrum analyzer, ang dami ng spektral ng signal ay kinakatawan sa domain ng dalas.
Para sa patayong pagwawalis, kinakailangan ang amplitude. Upang makuha ang amplitude, ang signal ay pinakain sa boltahe na naka-oscillator. Ang boltahe na naka-oscillator ay naka-tune sa antas ng dalas ng radyo. Pangkalahatan, ang kumbinasyon ng resistors at capacitors ay ginagamit upang makuha ang oscillator circuit. Kilala ito bilang RC oscillators. Sa antas ng oscillator, ang signal ay makakakuha ng phase shifted ng 360 degree. Para sa paglilipat ng yugto na ito, ginagamit ang iba't ibang mga antas ng RC circuit. Karaniwan, mayroon kaming 3 mga antas.
Minsan kahit na ang mga transformer ay ginagamit din para sa mga layunin sa paglipat ng phase. Sa karamihan ng mga kaso, ang dalas ng mga oscillator ay kinokontrol din gamit ang isang generator ng rampa. Ang generator ng rampa ay konektado din minsan sa isang modulator ng lapad ng pulso upang makakuha ng isang ramp ng pulso. Ang output ng oscillator ay pinakain sa patayong sweep circuit. Alin ang nagbibigay ng amplitude sa cathode ray oscilloscope.
Mga uri ng Spectrum Analyzer
Ang mga spectrum analyzer ay maaaring maiuri sa dalawang kategorya. Analog at Digital
Analog Spectrum Analyzer
Ang mga analog spectrum analyzer ay gumagamit ng prinsipyo ng superheterodyne. Tinatawag din silang mga swept o sweep analyser. Tulad ng ipinakita sa block diagram, ang analyzer ay magkakaroon ng magkakaibang pahalang at patayong pag-walis na mga circuit. Upang maipakita ang output sa mga decibel, ginagamit din ang isang logarithmic amplifier bago ang pahalang na sweep circuit. Nagbibigay din ng isang filter ng video upang salain ang nilalaman ng video. Ang paggamit ng isang generator ng rampa ay nagbibigay sa bawat dalas ng isang natatanging lokasyon sa display, kung saan maaari itong ipakita ang tugon ng dalas.
Digital Spectrum Analyzer
Ang digital spectrum analyzer ay binubuo ng mabilis na mga bloke ng Fourier transform (FFT) at analog sa mga digital blocker (ADC) na mga bloke upang mai-convert ang signal ng analog sa isang digital signal. Sa pamamagitan ng representasyon ng block diagram
Digital Spectrum Analyzer
Tulad ng ipinakita ng representasyon ng block diagram, ang signal ay pinakain sa attenuator, na nagpapahina sa antas ng signal, at pagkatapos ay pinakain sa LPF para sa pag-aalis ng nilalaman ng ripple. Pagkatapos ang signal ay pinakain sa isang analog sa digital converter (ADC) na nagko-convert ng signal sa digital domain. Ang digital signal ay pinakain sa FFT analyzer na nagko-convert ng signal sa domain ng dalas. Nakakatulong ito upang masukat ang dalas ng parang multo ng signal. Panghuli, ipinapakita ito gamit ang CRO.
Mga Kalamangan at Kalamangan ng Analyzer
Marami itong pakinabang, habang sinusukat nito ang dami ng parang multo sa signal sa saklaw ng dalas ng radyo. Nagbibigay din ito ng isang bilang ng mga sukat. Ang dehado lamang ay ang gastos nito, na mas mataas kung ihahambing sa karaniwang maginoo na metro.
Mga aplikasyon ng Analyzer
Ang isang spectrum analyzer na panimulaang ginagamit para sa layunin ng pagsubok ay maaaring magamit upang masukat ang iba't ibang dami. Ang lahat ng mga sukat na ito ay ginawa sa antas ng dalas ng radyo. Madalas na sinusukat na dami gamit ang spectrum analyzer ay-
- Mga antas ng signal - Ang amplitude ng signal batay sa frequency domain ay maaaring masukat gamit ang spectrum analyzer
- Phase Ingay - Habang ginagawa ang mga sukat sa domain ng dalas at sinusukat ang nilalaman ng parang multo, madaling masusukat ang ingay ng yugto. Lumilitaw ito bilang mga ripples sa output ng cathode ray oscilloscope.
- Harmonic pagbaluktot - Ito ay isang pangunahing kadahilanan na matutukoy para sa kalidad ng signal. Batay sa pagbaluktot ng maharmonya, ang kabuuang pagbaluktot ng maharmonya (THD) ay kinakalkula upang suriin ang kalidad ng kuryente ng signal. Ang signal ay dapat na nai-save mula sa sags at swells. Ang pagbawas sa mga antas ng maharmonya na pagbaluktot ay mahalaga pa rin upang maiwasan ang mga hindi kinakailangang pagkalugi.
- Pagbaluktot ng intermodulasyon - Habang binabago ang signal, batay sa amplitude (Amplitude modications) o dalas (frequency modulate) na mga pagbaluktot ay sanhi ng intermidate na antas. Ang pagbaluktot na ito ay dapat na iwasan upang magkaroon ng isang naprosesong signal. Para sa mga ito, ginagamit ang isang spectrum analyzer upang masukat ang pagbaluktot ng intermodulation. Kapag nabawasan ang pagbaluktot gamit ang panlabas na mga circuit, maaaring maproseso ang signal.
- Malaswang signal - Ang mga ito ay hindi ginustong mga senyas upang makita at matanggal. Ang mga signal na ito ay hindi maaaring sukatin nang direkta. Ang mga ito ay hindi kilalang signal na kung saan kailangang sukatin.
- Dalas ng Signal - Ito rin ay isang mahalagang kadahilanan upang masuri. Dahil ginamit namin ang analyzer sa antas ng dalas ng radyo, ang banda ng mga frequency ay napakataas, at nagiging mahalaga na sukatin ang nilalaman ng dalas ng bawat signal. Para sa spectrum na ito, partikular na ginagamit ang mga analista.
- Mga Mask ng Spectral - Ang mga analyzer ng Spectrum ay kapaki-pakinabang din upang pag-aralan ang mga maskara ng parang multo
Samakatuwid nakita natin ang prinsipyo ng pagtatrabaho, disenyo, pakinabang, at aplikasyon ng spectrum tagapag-aral Dapat isaisip ng isa, kung paano iimbak ang data na sinusukat sa isang spectrum analyzer? At kung paano ilipat ito sa iba pang mga medium tulad ng computer para sa karagdagang pagsukat.
