Os analisadores de espectro são um dos testes importantes que são usados para medir frequências e muitos outros parâmetros. Curiosamente, os analisadores de espectro são usados para medir sinais que conhecemos e encontrar sinais que não conhecemos. Devido à sua precisão, o analisador de espectro ganhou muitas aplicações no campo das medições elétricas e eletrônicas. Ele é usado para testar muitos circuitos e sistemas. Esses circuitos e sistemas operam em níveis de radiofrequência.
Com suas diferentes configurações de modelos, este dispositivo tem sua versatilidade na área de instrumentação e medição. Ele vem com diferentes especificações, tamanhos e até mesmo disponível com base em aplicações específicas. O uso do dispositivo em uma faixa de alta frequência até mesmo no nível de ultra-frequência está atualmente em pesquisa. Pode até ser conectado a um sistema de computador e as medições podem ser registradas na plataforma digital.
O que é o Spectrum Analyzer?
O Spectrum Analyzer é fundamentalmente um instrumento de teste que mede vários parâmetros em um circuito ou sistema na faixa de radiofrequência. Um equipamento de teste normal mede a quantidade com base em sua amplitude em relação ao tempo. Por exemplo, um voltímetro mede a amplitude da tensão com base no domínio do tempo. Portanto, obteremos uma curva sinusoidal de Tensão AC ou uma linha reta para Voltagem de corrente contínua . Mas um analisador de espectro mede a quantidade em termos de amplitude versus frequência.
Resposta de domínio de frequência
Conforme mostrado no diagrama, o analisador de espectro mede a amplitude no domínio da frequência. Os sinais de pico alto representam a magnitude e, entre eles, também temos sinais de ruído. Podemos usar o analisador de espectro para eliminar os sinais de ruído e tornar o sistema mais eficiente. Fatores de cancelamento de sinal para ruído (SNR) é uma das características importantes hoje em dia para aplicações eletrônicas. Por exemplo, os fones de ouvido vêm com um aspecto de cancelamento de ruído. Para testar esses equipamentos, analisadores de espectro são usados.
Diagrama de blocos do analisador
Diagrama de bloco
O diagrama de blocos do analisador de espectro é mostrado acima. Consiste em um atenuador de entrada, que atenua o sinal de freqüência de rádio de entrada. O sinal atenuado é alimentado a um filtro passa-baixo para eliminar o conteúdo de ondulação.
O sinal filtrado é misturado a um oscilador sintonizado por voltagem e alimentado a um amplificador. O amplificador é alimentado para o osciloscópio de raios catódicos. Por outro lado, também temos um gerador de varredura. Ambos são enviados ao CRO para deflexões verticais e horizontais.
Princípio de funcionamento do analisador de espectro
O analisador de espectro mede fundamentalmente o conteúdo do espectro do sinal, isto é, alimentado ao analisador. Por exemplo, se estivermos medindo a saída de um filtro, digamos filtro passa-baixa, o analisador de espectro medirá o conteúdo do espectro do filtro de saída no domínio da frequência. Nesse processo, ele também mede o conteúdo de ruído e o exibe no CRO,
Conforme exibido no diagrama de blocos, o funcionamento do analisador de espectro pode ser categorizado fundamentalmente como a produção de uma varredura vertical e horizontal no osciloscópio de raios catódicos. Sabemos que a varredura horizontal do sinal medido seria em relação à frequência e a varredura vertical seria em relação à sua amplitude.
Trabalhando
Para produzir a varredura horizontal do sinal medido, o sinal no nível de frequência de rádio é alimentado para o atenuador de entrada, que atenua o sinal no nível de frequência de rádio. A saída do atenuador é fornecida ao filtro passa-baixo para eliminar qualquer conteúdo de ondulação no sinal. Em seguida, ele é enviado a um amplificador, que amplifica a magnitude do sinal para um determinado nível.
Neste processo, ele também é misturado com a saída do oscilador que é sintonizado em uma determinada frequência. O oscilador ajuda a gerar uma natureza alternada da forma de onda alimentada. Depois de ser misturado com o oscilador e amplificado, o sinal é alimentado para o detector horizontal, que converte o sinal no domínio da frequência. Aqui no analisador de espectro, a quantidade espectral do sinal é representada no domínio da frequência.
Para a varredura vertical, a amplitude é necessária. Para obter a amplitude, o sinal é alimentado para o oscilador sintonizado por tensão. O oscilador sintonizado por tensão está sintonizado no nível de radiofrequência. Geralmente, a combinação de resistores e capacitores é usada para obter os circuitos do oscilador. Isso é conhecido como osciladores RC. No nível do oscilador, o sinal muda de fase em 360 graus. Para esta mudança de fase, diferentes níveis de circuitos RC são usados. Normalmente, temos 3 níveis.
Às vezes, até transformadores também são usados para fins de mudança de fase. Na maioria dos casos, a frequência dos osciladores também é controlada por meio de um gerador de rampa. O gerador de rampa às vezes também é conectado a um modulador de largura de pulso para obter uma rampa de pulsos. A saída do oscilador é fornecida ao circuito de varredura vertical. Que fornece amplitude no osciloscópio de raios catódicos.
Tipos de analisador de espectro
Os analisadores de espectro podem ser classificados em duas categorias. Analógico e Digital
Analog Spectrum Analyzer
Os analisadores de espectro analógicos usam o princípio super-heteródino. Eles também são chamados de analisadores de varredura ou varredura. Conforme mostrado no diagrama de blocos, o analisador terá diferentes circuitos de varredura horizontal e vertical. Para mostrar a saída em decibéis, um amplificador logarítmico também é usado antes do circuito de varredura horizontal. Um filtro de vídeo também é fornecido para filtrar o conteúdo do vídeo. O uso de um gerador de rampa fornece a cada frequência um local exclusivo no visor, pelo qual pode exibir a resposta de frequência.
Analisador de espectro digital
O analisador de espectro digital consiste em blocos de transformada rápida de Fourier (FFT) e blocos de conversores analógico para digital (ADC) para converter o sinal analógico em um sinal digital. Pela representação do diagrama de blocos
Analisador de espectro digital
Conforme mostrado pela representação do diagrama de blocos, o sinal é alimentado para o atenuador, que atenua o nível do sinal, e então alimentado para LPF para eliminar o conteúdo de ondulação. Em seguida, o sinal é alimentado para um conversor analógico para digital (ADC), que converte o sinal para o domínio digital. O sinal digital é alimentado para o analisador FFT, que converte o sinal no domínio da frequência. Ajuda a medir a frequência espectral do sinal. Finalmente, ele é exibido usando o CRO.
Vantagens e desvantagens do analisador
Tem muitas vantagens, pois mede a grandeza espectral do sinal na faixa de freqüência de rádio. Ele também fornece uma série de medidas. A única desvantagem é seu custo, que é mais alto em comparação com os medidores convencionais usuais.
Aplicações do Analisador
Um analisador de espectro que é fundamentalmente usado para fins de teste pode ser usado para medir uma variedade de quantidades. Todas essas medições são feitas no nível de radiofrequência. Quantidades frequentemente medidas usando analisador de espectro são-
- Níveis de sinal - A amplitude do sinal com base no domínio da frequência pode ser medida usando o analisador de espectro
- Ruído de Fase - Como as medições são feitas no domínio da frequência e o conteúdo espectral é medido, o ruído de fase pode ser facilmente medido. Ele aparece como ondulações na saída do osciloscópio de raios catódicos.
- Distorção harmônica - Este é um fator importante a ser determinado para a qualidade do sinal. Com base na distorção harmônica, a distorção harmônica total (THD) é calculada para avaliar a qualidade de energia do sinal. O sinal deve ser salvo de quedas e elevações. A redução nos níveis de distorção harmônica é ainda importante para evitar perdas desnecessárias.
- Distorção de intermodulação - Durante a modulação do sinal, com base na amplitude (modulações de amplitude) ou frequência (modulação de frequência), as distorções são causadas no nível intermediário. Esta distorção deve ser evitada para um sinal processado. Para isso, um analisador de espectro é usado para medir a distorção de intermodulação. Uma vez que a distorção é reduzida usando circuitos externos, o sinal pode ser processado.
- Sinais Espúrios - Esses são sinais indesejados a serem detectados e eliminados. Esses sinais não podem ser medidos diretamente. Eles são sinais desconhecidos que precisam ser medidos.
- Frequência do Sinal - Esse também é um fator importante a ser avaliado. Como usamos o analisador no nível de radiofrequência, a banda de frequências é muito alta e torna-se importante medir o conteúdo da frequência de cada um dos sinais. Para este espectro, analisadores são usados especificamente.
- Máscaras espectrais - Analisadores de espectro também são úteis para analisar as máscaras espectrais
Por isso, vimos o princípio de funcionamento, design, vantagens e aplicação de espectro analisador. É preciso pensar, como armazenar os dados que estão sendo medidos em um analisador de espectro? E como transferi-lo para outros meios, como o computador, para medições futuras.
