Penganalisis spektrum adalah salah satu ujian penting yang digunakan untuk mengukur frekuensi dan banyak parameter lain. Menariknya, penganalisis spektrum digunakan untuk mengukur isyarat yang kita tahu dan mencari isyarat yang tidak kita ketahui. Oleh kerana ketepatannya, penganalisis spektrum telah memperoleh banyak aplikasi dalam bidang pengukuran elektrik dan elektronik. Ia digunakan untuk menguji banyak litar dan sistem. Litar dan sistem ini beroperasi pada tahap frekuensi radio.
Dengan konfigurasi model yang berbeza, peranti ini mempunyai fleksibiliti tersendiri dalam bidang instrumentasi dan pengukuran. Ia dilengkapi dengan spesifikasi, ukuran, dan bahkan tersedia berdasarkan aplikasi tertentu. Penggunaan peranti ini dalam julat frekuensi tinggi pada tahap frekuensi ultra kini sedang dalam penyelidikan. Ia bahkan boleh disambungkan ke sistem komputer dan pengukuran dapat direkam di platform digital.
Apa itu Spectrum Analyzer?
Spectrum Analyzer pada dasarnya adalah instrumen pengujian yang mengukur pelbagai parameter dalam rangkaian atau dalam sistem pada julat frekuensi radio. Sebilangan peralatan ujian biasa akan mengukur kuantiti berdasarkan amplitudnya dengan masa. Sebagai contoh, voltmeter akan mengukur amplitud voltan berdasarkan domain masa. Oleh itu, kita akan mendapat keluk sinusoidal Voltan AC atau garis lurus untuk Voltan DC . Tetapi penganalisis spektrum akan mengukur kuantiti dari segi amplitud berbanding frekuensi.
Respons domain frekuensi
Seperti yang ditunjukkan dalam rajah, penganalisis spektrum mengukur amplitud dalam domain frekuensi. Isyarat puncak tinggi mewakili besarnya, dan di antara, kita juga mempunyai isyarat bunyi. Kita boleh menggunakan penganalisis spektrum untuk menghilangkan isyarat bunyi dan menjadikan sistem lebih cekap. Faktor pembatalan isyarat kepada bunyi (SNR) adalah salah satu ciri penting pada masa ini untuk aplikasi elektronik. Contohnya, fon kepala dilengkapi dengan aspek pembatalan bunyi. Untuk menguji peralatan tersebut, penganalisis spektrum digunakan.
Rajah Blok Penganalisis
Gambarajah blok
Gambarajah blok penganalisis spektrum ditunjukkan di atas. Ini terdiri daripada penghilang input, yang melemahkan isyarat frekuensi radio input. Isyarat dilemahkan diberikan ke saringan lulus rendah untuk menghilangkan kandungan riak.
Isyarat yang ditapis dicampurkan dengan pengayun voltan yang diselaraskan, dan diumpankan ke penguat. The penguat dimasukkan ke osiloskop sinar katod. Di sisi lain, kami juga mempunyai generator sapu. Kedua-duanya dimasukkan ke CRO untuk pesongan menegak dan mendatar.
Prinsip Kerja Spectrum Analyzer
Penganalisis spektrum pada asasnya mengukur kandungan spektrum isyarat iaitu dimasukkan ke penganalisis. Sebagai contoh, jika kita mengukur output penapis, katakanlah penapis lulus rendah, maka penganalisis spektrum akan mengukur kandungan spektrum penapis output dalam domain frekuensi. Dalam proses ini, ia juga akan mengukur kandungan kebisingan dan memaparkannya di CRO,
Seperti yang ditunjukkan dalam rajah blok, cara kerja penganalisis spektrum dapat dikategorikan sebagai menghasilkan sapuan menegak dan mendatar pada osiloskop sinar katod. Kita tahu bahawa sapuan mendatar dari isyarat yang diukur adalah berkenaan dengan frekuensi dan sapuan menegak berkenaan dengan amplitudnya.
Bekerja
Untuk menghasilkan sapuan mendatar dari isyarat yang diukur, isyarat pada tahap frekuensi radio dimasukkan ke attenuator input, yang melemahkan isyarat pada tahap frekuensi radio. Output attenuator dimasukkan ke filter low pass untuk menghilangkan kandungan riak dalam isyarat. Kemudian diumpankan ke penguat, yang menguatkan besarnya isyarat ke tahap tertentu.
Dalam proses ini, ia juga dicampurkan dengan output pengayun yang diselaraskan pada frekuensi tertentu. Pengayun membantu menghasilkan sifat bergantian bentuk gelombang yang diberi makan. Setelah bercampur dengan pengayun dan diperkuat, isyarat tersebut disalurkan ke pengesan mendatar, yang mengubah isyarat menjadi domain frekuensi. Di sini dalam penganalisis spektrum, kuantiti isyarat spektrum ditunjukkan dalam domain frekuensi.
Untuk sapuan menegak, amplitud diperlukan. Untuk mendapatkan amplitud, isyarat dimasukkan ke pengayun voltan yang diselaraskan. Pengayun voltan diselaraskan pada tahap frekuensi radio. Secara amnya, kombinasi perintang dan kapasitor digunakan untuk mendapatkan litar pengayun. Ini dikenali sebagai pengayun RC. Pada tahap pengayun, isyarat akan beralih fasa sebanyak 360 darjah. Untuk peralihan fasa ini, tahap litar RC yang berbeza digunakan. Biasanya, kita mempunyai 3 tahap.
Kadang kala transformer juga digunakan untuk tujuan peralihan fasa. Dalam kebanyakan kes, frekuensi pengayun juga dikawal menggunakan penjana tanjakan. Penjana tanjakan juga kadang kala disambungkan ke modulator lebar nadi untuk mendapatkan tanjakan nadi. Output pengayun dimasukkan ke litar sapu menegak. Yang memberikan amplitud pada osiloskop sinar katod.
Jenis-jenis Spectrum Analyzer
Penganalisis spektrum dapat dikelaskan kepada dua kategori. Analog dan Digital
Penganalisis Spektrum Analog
Penganalisis spektrum analog menggunakan prinsip superheterodyne. Mereka juga dipanggil penganalisis menyapu atau menyapu. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah blok, penganalisis akan mempunyai litar sapuan mendatar dan menegak yang berbeza. Untuk menunjukkan output dalam desibel, penguat logaritmik juga digunakan sebelum litar sapuan mendatar. Penapis video juga disediakan untuk menyaring kandungan video. Menggunakan penjana tanjakan memberikan setiap frekuensi lokasi unik pada paparan, dengan mana ia dapat menunjukkan tindak balas frekuensi.
Penganalisis Spektrum Digital
Penganalisis spektrum digital terdiri daripada blok transformasi Fourier cepat (FFT) dan blok analog ke penukar digital (ADC) untuk menukar isyarat analog ke isyarat digital. Dengan perwakilan gambarajah blok
Penganalisis Spektrum Digital
Seperti yang ditunjukkan oleh gambaran gambarajah blok, sinyal diumpankan ke atenuator, yang melemahkan tahap sinyal, dan kemudian diberi makan ke LPF untuk menghilangkan kandungan riak. Kemudian isyarat disalurkan ke analog ke digital converter (ADC) yang menukar isyarat ke domain digital. Isyarat digital disalurkan ke penganalisis FFT yang menukar isyarat menjadi domain frekuensi. Ia membantu mengukur spektrum frekuensi isyarat. Akhirnya, ia dipaparkan menggunakan CRO.
Kelebihan dan Kekurangan Penganalisis
Ia mempunyai banyak kelebihan, kerana mengukur kuantiti spektrum dalam isyarat pada julat frekuensi radio. Ia juga memberikan sejumlah ukuran. Satu-satunya kelemahan adalah kosnya, yang lebih tinggi berbanding dengan meter konvensional biasa.
Aplikasi Penganalisis
Analisis spektrum yang pada dasarnya digunakan untuk tujuan pengujian dapat digunakan untuk mengukur berbagai kuantiti. Semua pengukuran ini dibuat pada tahap frekuensi radio. Kuantiti yang kerap diukur menggunakan penganalisis spektrum adalah-
- Tahap isyarat - Amplitud isyarat berdasarkan domain frekuensi dapat diukur dengan menggunakan spektrum penganalisis
- Kebisingan Fasa - Ketika pengukuran dilakukan pada domain frekuensi dan kandungan spektral diukur, kebisingan fasa dapat diukur dengan mudah. Ia muncul sebagai riak pada output osiloskop sinar katod.
- Penyelewengan harmonik - Ini adalah faktor utama yang harus ditentukan untuk kualiti isyarat. Berdasarkan distorsi harmonik, keseluruhan distorsi harmonik (THD) dikira untuk menilai kualiti kuasa isyarat. Isyarat mesti disimpan dari kendur dan bengkak. Pengurangan tahap distorsi harmonik adalah mustahak untuk mengelakkan kerugian yang tidak perlu.
- Penyelewengan intermodulasi - Semasa memodulasi isyarat, berdasarkan amplitud (modulasi Amplitud) atau gangguan frekuensi (modulation frekuensi) disebabkan pada tahap pertengahan. Penyelewengan ini mesti dielakkan untuk mempunyai isyarat yang diproses. Untuk ini, penganalisis spektrum digunakan untuk mengukur penyelewengan intermodulasi. Setelah distorsi dikurangkan menggunakan litar luaran, isyarat dapat diproses.
- Isyarat palsu - Ini adalah isyarat yang tidak diinginkan untuk dikesan dan dihapuskan. Isyarat ini tidak dapat diukur secara langsung. Mereka adalah isyarat yang tidak diketahui yang perlu diukur.
- Kekerapan Isyarat - Ini juga merupakan faktor penting untuk dinilai. Oleh kerana kami menggunakan penganalisis pada tahap frekuensi radio, jalur frekuensi sangat tinggi, dan menjadi penting untuk mengukur kandungan frekuensi setiap isyarat. Untuk spektrum ini, penganalisis digunakan secara khusus.
- Topeng Spektral - Penganalisis spektrum juga berguna untuk menganalisis topeng spektrum
Oleh itu, kita telah melihat prinsip kerja, reka bentuk, kelebihan, dan penerapan spektrum penganalisis. Kita mesti berfikir, bagaimana menyimpan data yang diukur dalam penganalisis spektrum? Dan bagaimana memindahkannya ke medium lain seperti komputer untuk pengukuran lebih lanjut.
