Dažādi

Kā izmantot spektra analizatoru

Kā izmantot spektra analizatoru

Spektra analizatori ir galvenie testa instrumenti, kurus izmanto, pārbaudot radiofrekvenču, RF shēmas, moduļus un vienības. Tos izmanto daudzās jomās, tostarp RF projektēšanā, vispārējā elektronisko shēmu projektēšanā, elektronikas ražošanā un testēšanā, kā arī servisā un dažreiz lauka remontā.

Šie testa instrumenti parāda amplitūdu pret frekvenci, un tāpēc šie testa instrumenti ir galvenie, lai atrastu viltus signālus un parādītu un mērītu signāla joslas platumus.

Zināšanas par to, kā efektīvi izmantot spektra analizatoru, ir būtiska, lai varētu pareizi izpētīt RF ķēžu darbību.

Viens no galvenajiem veidiem, kā saprast, kā izmantot spektra analizatoru, ir ieskatīties vadības ierīcēs.

Lai gan šis testa instruments var izskatīties sarežģīts, to var viegli saprast, kā izmantot spektra analizatoru, kad ar to ir pavadīts nedaudz laika.

Lai gan katrs analizatora tips būs atšķirīgs, pamatkoncepcijas katram testa instrumentam ir vienādas - var veikt vienādus mērījumu veidus un ir pieejamas vienādas vadības funkcijas. Tādā veidā, tiklīdz ir izmantots viens testa instruments, tās pašas pamatprasmes var nodot citu spektra analizatoru izmantošanai.


Kā izmantot spektra analizatoru - pamati

Spektra analizatorā ir vairākas dažādas vadības ierīces un saskarnes. Lai gan šie testa aprīkojuma elementi var šķist sarežģīti, pēc nelielas prakses tos ir iespējams labi izmantot, jo ir pareizi jāizmanto vadības ierīces.

  • Displejs Aplūkojot spektra analizatora lietošanu, viens no galvenajiem testa aprīkojuma elementiem ir displejs. Displejā ir režģis, kuram parasti ir desmit galvenie horizontālie un desmit galvenie vertikālie dalījumi.

    Analizatora horizontālā ass ir lineāri kalibrēta frekvencē, augstāka frekvence atrodas displeja labajā pusē. Vertikālo asi kalibrē amplitūdā. Šī skala parasti ir logaritmiska, lai gan specializētiem mērījumiem bieži vien ir iespējamas citas skalas, ieskaitot lineāras.

    Parasti tiek izmantota logaritmiskā skala, jo tā ļauj spektra analizatorā redzēt signālus ļoti plašā diapazonā - interesējošie signāli var atšķirties par 70dB, 80dB vai vairāk. Parasti tiek izmantota vērtība 10 dB vienā sadalījumā. Šo skalu parasti kalibrē dBm (t.i., decibeliem attiecībā pret 1 milivatu), un tāpēc ir iespējams redzēt absolūtos jaudas līmeņus, kā arī salīdzināt divu signālu līmeņa starpību.

    Papildus spektra attēlojumam mūsdienu analizatoriem, kas izmanto digitālās tehnoloģijas, bieži ir izvēles taustiņi, lai nodrošinātu dažādas funkcijas ap displeja malu.

  • Frekvences iestatīšana Lai iestatītu spektra analizatora frekvenci, var veikt divas izvēles. Šīs izvēles ir neatkarīgas viena no otras un dažādās vadības ierīcēs vai ievadītas, izmantojot tastatūru atsevišķi:

    • Centra biežums: : Centrālās frekvences izvēle iestata skalas centra frekvenci uz izvēlēto vērtību. Parasti tur atrodas novērojamais signāls. Tādā veidā galvenais signāls atrodas displeja centrā, un var kontrolēt frekvences abās pusēs.
    • Span: Diapazona izvēle ir frekvences pārklājuma pakāpe, kas jāaplūko vai jāuzrauga, izmantojot spektra analizatoru. Diapazonu var norādīt kā joslas platumu vienā sadalījumā uz režģa vai kopējo diapazonu, kas redzams ekrāna kalibrētajā daļā, t.i., maksimālajā kalibrēšanas diapazonā uz režģa. Vēl viena iespēja, kas bieži ir pieejama, ir iestatīt skenēšanas sākuma un beigu frekvences. Tas ir vēl viens veids, kā izteikt diapazonu, jo starpība starp sākuma un apstāšanās frekvencēm ir vienāda ar diapazonu. Diapazona samazināšana ļaus labāk izšķirt signālu, ļaujot redzēt tuvu signāla komponentiem.
    • Augšējā un apakšējā frekvence: : Kā alternatīva diapazona un centra frekvences iestatīšanai daudzi analizatori piedāvā iespēju ievadīt slaucīšanas sākuma un beigu vai augšējās un apakšējās frekvences.
  • Gain un vājināšanās korekcijas Spektra analizatorā var izmantot arī citas vadības ierīces. Lielākā daļa no tām ietilpst vienā no divām kategorijām. Pirmais ir saistīts ar sekciju pastiprināšanu vai vājināšanu spektra analizatorā.

    Ja testa aprīkojuma daļas ir pārslogotas, instrumentā var radīt nepareizus signālus. To var novērst, iekļaujot papildu vājinājumu, izmantojot ievades vājinātāju. Tomēr, ja tiek ievietots pārāk liels vājinājums, vēlākos posmos ir nepieciešams papildu pastiprinājums (IF pastiprinājums) un fona trokšņa līmenis tiek paaugstināts, un tas dažreiz var maskēt zemāka līmeņa signālus. Tādējādi, lai iegūtu optimālu veiktspēju, ir rūpīgi jāizvēlas attiecīgie pastiprināšanas līmeņi spektra analizatorā.

    Mūsdienu testa aprīkojumam bieži vien ir viena pastiprinājuma kontrole, ko parasti sauc par atskaites līmeņa vadību, kas apvieno ieejas vājināšanās un IF pastiprināšanas kontroli. Tas automātiski pielāgo abus, lai iegūtu optimālu iestatījumu. Tādā veidā tiek optimizēta gan pārslodze vienā galā, gan trokšņu grīda otrā galā.

    Parasti kopējais pastiprinājums tiek noregulēts tā, lai interesējošā signāla maksimums tiktu novietots displeja augšdaļā - parasti pietiekama atstarpe ir 10 dB atstarpe no augšas. Tādā veidā ļoti viegli var redzēt arī viltus un citus signālus, kas pārsniedz amplitūdu.

    Ja atsauces līmenis tiek samazināts pārāk tālu, signālu vērtība samazināsies un pakāpeniski tuvosies atlikušajam trokšņa līmenim. Saprātīgiem mērījumiem starp signālu un troksni jābūt 20 dB atšķirībai.

  • Skenēšanas ātrums Spektra analizators darbojas, skenējot vajadzīgo frekvenču diapazonu no vajadzīgā diapazona zemākā līdz augstākajam galam. Svarīgs ir ātrums, kādā tas tiek darīts. Acīmredzot, jo ātrāk tas skenē diapazonu, jo ātrāk var veikt mērījumus.

    Tomēr testa instrumenta skenēšanas ātrumu ierobežo divi citi elementi. Tie ir IF, kas tiek izmantots IF, un video filtrs, ko var izmantot arī, lai vidēji rādītu. Šiem filtriem jābūt laikam, lai reaģētu, pretējā gadījumā signāli tiks palaisti garām, un mērījumi kļūs nederīgi.

    Joprojām ir svarīgi saglabāt skenēšanas ātrumu pēc iespējas augstāk, lai nodrošinātu mērījumu veikšanu pēc iespējas ātrāk. Parasti pārbaudes aprīkojumā skenēšanas ātrums, diapazons un filtra joslas platums ir sasaistīti, lai nodrošinātu optimālas kombinācijas izvēli. Skenēšanas ātrums ir galvenais iestatījums, it īpaši, ja jāveic liels skaits mērījumu, piemēram, RF projektēšanā, kur jāapraksta IC vai RF shēmas, vai elektronikas ražotājā, kur testa laikiem jābūt minimāliem.

  • Filtrēt joslas platumus Pārējās vadīklas attiecas uz filtra joslas platumu instrumentā. Parasti ir divi veidi:
    • IF filtrs: IF filtrs pamata nodrošina spektra analizatora izšķirtspēju frekvences izteiksmē. Izvēloties šauru filtra joslas platumu, varēs redzēt signālus, kas atrodas tuvu viens otram. Tomēr pats fakts, ka tie ir šauras joslas, šie filtri nereaģē uz izmaiņām tikpat ātri kā plašākas joslas. Izmantojot tos, attiecīgi jāizvēlas lēnāks skenēšanas ātrums.

      Ja jālieto šauri joslas platumi un lēni skenēšanas ātrumi, laiku, ko var veikt, samazinot skenējamo diapazonu. Kaut arī jāizmanto lēns skenēšanas ātrums, diapazonu, kurā jāveic skenēšana, var samazināt, tādējādi samazinot analizatora skenēšanas laiku.

    • Video filtrs: Video filtrēšanas funkcija tika izmantota ar daudziem analogā spektra analizatoriem, un to parasti neredz tie, kas izmanto digitālo signālu apstrādi. Tas nodrošina vidējo vērtību, kas jāpiemēro signālam. Tas samazina trokšņa radītās variācijas, un tas var palīdzēt vidēji uzlabot signālu un tādējādi atklāt signālus, kurus citādi nevar redzēt. Video filtrēšanas izmantošana arī ierobežo spektra analizatora skenēšanas ātrumu. Mūsdienu FFT un reālā laika spektra analizatoriem būs īpaša vidējās vērtības noteikšanas funkcija.

    Mūsdienu spektra analizatoros filtra joslas platums parasti tiek automātiski saistīts ar diapazonu un skenēšanas ātrumu, tāpēc jebkurai situācijai tiek izvēlēts optimālais iestatījums. Jo šaurāks ir filtrs, jo sīkāka ir redzamā detaļa un zemāks trokšņa grīdas līmenis. (NB troksnis ir proporcionāls joslas platumam, tāpēc, jo mazāks joslas platums, jo mazāks troksnis). Kā minēts iepriekš, labs īkšķis ir nodrošināt saprātīgu mērījumu veikšanai 20dB starpību starp troksni un signāla līmeni.

    Filtra joslas platumu var dēvēt arī par izšķirtspēju, ņemot vērā to, ka sīkākas detaļas var redzēt ar šaurākiem filtra joslas platuma līmeņiem.

  • Marķieri: Viena ļoti noderīga iespēja, kas ir iestrādāta praktiski jaunos spektra analizatoros, ir marķieru izmantošana. Tie nosaka viļņu formas atsevišķu daļu līmeni, un tos var izmantot dažādu signālu līmeņu mērīšanai un skaitļu, piemēram, harmoniku vai viltus signālu līmeņu salīdzināšanai attiecībā pret nesēju.

    Parasti šos marķierus var iestatīt, lai izvēlētos virsotni, otro virsotni un tā tālāk, vai mērītu līmeni noteiktā punktā - frekvences iestatīšanai parasti izmanto riteni vai kloķi.

    Šos marķierus parasti kontrolē izvēles funkciju taustiņi, kas parasti ir skārienekrāna izvēles taustiņi vai kā pogas ap ekrānu.

Mūsdienu spektra analizatoriem ir ārkārtīgi daudz iespēju, it īpaši salīdzinājumā ar daudzu gadu seniem analogajiem testa instrumentiem.

Papildus daudzām funkcijām, piemēram, marķieriem, parasti ir virkne citu funkciju, kurām var piekļūt, izmantojot izvēles taustiņus. Tie var ietvert fāzes trokšņa un trokšņa skaitļa mērīšanas kārtību.

Vēl viena ir spēja viegli pārbaudīt signālu spektrus. Var izveidot masku, kurā sīki aprakstītas robežas, kurās signāla spektram jāietilpst. Šī maska ​​parādās ekrānā, un pēc tam kļūst ļoti viegli saprast, vai signāla spektrs ir ārpus tā.

Ieteikumi un padomi spektra analizatora izmantošanai

Lai gan ir iespējams detalizēti aprakstīt dažādas viena spektra analizatora vadības ierīces un to darbību, ir arī citi punkti, kas attiecas uz spektra analizatora izmantošanas praktisko pusi:

  • Sargieties no ievades līmeņa: Strādājot ar lielu jaudas līmeni, var būt ļoti viegli sabojāt šo testa instrumentu ievadi. Ieeja parasti ir savienota tieši ar augstas veiktspējas maisītāju. Ja tiek izmantota pārmērīga jauda, ​​tas var iznīcināt maisītāju, un tā labošana var būt dārga, nemaz nerunājot par testēšanas traucējumu izmaksām, kamēr tiek atrasts aizstājējs.

    Pārbaudot raidītājus, izeja jāpārnes caur vājinātāju, un, pārkonfigurējot jebkuru testu, var viegli aizmirst iekļaut vājinātāju. Esiet ļoti piesardzīgs, lai nodrošinātu, ka vājinātājs vienmēr ir iekļauts, lai samazinātu jebkādas lielas jaudas līmeni, lai ieeja netiktu pārslogota.

    Analizatora ieejas savienotājā parasti ir brīdinājums par maksimāli pieļaujamo jaudas līmeni, sīki aprakstot faktiskās pieļaujamās jaudas.
  • Pārbaude, vai analizatorā vai UUT tiek ģenerēti viltus signāli: Pārbaudot viltus signālus, ne vienmēr ir skaidrs, vai testa ierīcē iekšēji ir radīti kādi viltus signāli, vai arī tie nāk no pārbaudāmās vienības. Spektra analizatora ievades posmi var radīt nopietnus signālus, ja tie tiek pārslogoti.

    Vienkāršais veids, kā pārbaudīt, ir samazināt ieejas vājinātāja līmeni (nevis citus pastiprinājuma vadības elementus) par 10 dB. Ja maldinošie līmeņi samazinās par 10 dB (kopā ar citiem signāliem), tad viltus signālus rada UUT. Ja viltus signāli samazinās par vairāk nekā 10 dB, tas nozīmē, ka tie tiek ģenerēti iekšēji spektra analizatorā. Ja tas tā ir, samaziniet ieejas vājinātāju, līdz spektra analizatora radītie viltus signāli vairs nav redzami.

  • Pārliecinieties, vai programmatūra ir atjaunināta: Vienmēr vislabāk ir nodrošināt, lai spektra analizatorā esošā programmatūra būtu atjaunināta. Ražotāji periodiski atjaunina programmatūru, lai labotu kļūdas un dažreiz uzlabotu veiktspēju. Atjauninot programmatūru, ir iespējams nodrošināt visu jaunāko iespēju pieejamību.
  • Mērot fāzes troksni, pārliecinieties, ka analizatora darbība ir pietiekama: Mērot signāla fāzes troksni, izmantojot spektra analizatoru, pārliecinieties, vai lokālā oscilatora trokšņa veiktspēja spektra analizatorā ir aptuveni par 6 dB labāka nekā paredzamā testējamā signāla veiktspēja. Ja tas tā nav, tad spektra analizatora oscilatora fāzes troksnis ietekmēs rādījumus. Ja galējais gadījums, kad testējamais signāls ir labāks par spektra analizatora lokālā oscilatora signālu, tiek mērīts paša spektra analizatora fāzes troksnis!

Izmantojot spektra analizatoru, ir ātri iespējams nokļūt vietā, kur to var efektīvi izmantot. Daži padomi un padomi par šo testa rīku izmantošanu palīdz pārvarēt problēmas, ar kurām ikviens sastopas, izmantojot spektra analizatorus.

Lai gan lielākajai daļai spektra analizatoru būs papildu vadība, minētie ir galvenie, kas tiek izmantoti, un tie ļaus labi izprast, kā izmantot spektra analizatoru. Spektra analizatori ir ļoti noderīgi testa iekārtu elementi, un tie ir nenovērtējami RF projektēšanai, izstrādei un testēšanai.

Spektra analizatori ir neatsverami testa instrumenti RF projektēšanai - tie sniedz būtisku ieskatu RF ķēžu, moduļu un sistēmu darbībā. Kā tādi tie ir viens no vissvarīgākajiem testa aprīkojuma elementiem RF projektēšanai, elektronisko shēmu projektēšanai, elektronikas ražošanai, servisam, lauka remontam utt.


Skatīties video: Blakus: Prāta Vētra (Janvāris 2022).