اسپکتروم آنالایزر چیست : آنالایزر طیف RF
اسپکتروم آنالایزر چیست : آنالایزر طیف RF
اسپکتروم آنالایزر تجهیزی برای آزمایش و مشاهده سیگنال ها در حوزه فرکانس ، برای بررسی طرح قدرت سیگنال در برابر فرکانس استفاده می شوند. اسپکتروم آنالایزر در بسیاری از آزمایشگاه ها و سایر مناطقی که برای آزمایش و تأیید عملکرد RF فرکانس رادیویی مورد نیاز است ، استفاده می شود.
بعنوان مثال اسپکتروم آنالایزر به طور گسترده ای در طراحی RF ، طراحی مدار الکترونیکی عمومی ، آزمایش ؛ تولید الکترونیک؛ خدمات و تعمیرات پایه و به طور فزاینده ای در نصب و خدمات میدانی مورد استفاده قرار می گیرد. در این برنامه ها ، اسپکتروم آنالایزر قادر به ارائه بینشی موثر در عملکرد RF یک مدار ، ماژول یا سیستم هستند.
همانطور که اسپکتروم آنالایزر نشان می دهد ، این نوع تجهیزات آزمایش اطلاعاتی در مورد طیف سیگنال ارائه می دهند. همانطور که سیگنال ها روی فرکانس های مختلف دیده می شوند ، این امکان را برای سیگنال های جعلی و همچنین طیف شکل موج های پیچیده امروزی فراهم می کند تا بررسی کند که آیا آنها در محدوده های مورد نیاز فرکانس های مختلف قرار دارند یا خیر.
با افزایش استفاده از ارتباطات بی سیم ، اسپکتروم آنالایزر بخشی اساسی از جعبه ابزار طراحی RF را تشکیل می دهند و به طور موثر در بسیاری از مناطق طراحی مدارهای الکترونیکی دیده می شوند.
اگرچه اسپکتروم آنالایزر به طور سنتی جزئی از تجهیزات تست اسیلوسکوپ رومیزی بوده اند. بیشتر ابزار تست سطح بالا نیز توانایی اتصال به کامپیوتر را دارند تا بتوانند توسط آنها کنترل شوند و همچنین نتایج آنها با جزئیات بیشتری تجزیه و تحلیل شود.
اسپکتروم آنالایزر چیست؟
رایج ترین تجهیزی که شکل موج را آزمایش می کند و یا آن را نمایش می دهد اسیلوسکوپ است.
این ابزار ، سیگنال هایی را در آنچه دامنه زمان نامیده می شود ، یعنی دامنه در برابر زمان نمایش می دهد. اسیلوسکوپ یکی از اصلی ترین ابزارهای تست هسته برای هرگونه آزمایش RF یا آزمایش شکل موج است و امکان نمایش بسیاری از شکل های موج و عملکرد مدارها را فراهم می کند.
اسیلوسکوپ دامنه شکل موج ها را در محور عمودی در برابر زمان در محور افقی نشان می دهد – سیگنال ها در حوزه زمان نمایش داده می شوند.
صفحه اسیلوسکوپ پایه
در حالی که این دستگاه بسیار مفید است ، اما در هنگام آزمایش مدارها و سیستم های فرکانس رادیویی به طور خاص ، امکان دیدن طیف سیگنال بسیار مهم تر است – می توان جنبه هایی مانند مکان سیگنال های جعلی ، عرض سیگنالی را که چه در تولید نویز و چه در موارد دیگر ، مدولاسیون روی آن است را مشاهده کرد.
هنگام مشاهده طیف سیگنال ، دامنه سیگنال ها در محور عمودی و فرکانس در محور افقی – سیگنال ها در حوزه فرکانس نمایش داده می شوند.
با مشاهده دامنه سیگنال ها در فرکانس های مختلف می توان دامنه این سیگنال ها را اندازه گیری کرد ، سیگنال های موجود و موارد مشابه را پیدا کنید.
اسپکتروم آنالایزر سیگنال ها را در حوزه فرکانس نمایش می دهد
به این ترتیب می توان فرکانس سیگنال ها را اندازه گیری کرد ، و همچنین سطح آنها را بررسی نمود. با بسیاری از سیگنال های ارتباطی بی سیم امروزی که پهنای باند گسترده ای دارند ، اندازه گیری پهنای باند سیگنال امکان پذیر است.
بر این اساس ، اسپکتروم آنالایزر به طور ویژه یکی از تجهیزات آزمایش مهم برای هر کسی است که آزمایش و اندازه گیری مدارها و سیستم های مربوط به فرکانس رادیویی یا سیگنال های RF را انجام می دهد. علاوه بر این ، از اسپکتروم آنالایزر ممکن است برای انواع دیگر برنامه ها از جمله تجزیه و تحلیل صوتی و موارد مشابه استفاده شود.
طراحی اسپکتروم آنالایزر با استفاده روزافزون از سیستم های ارتباطی بی سیم با همه چیز ، از Wi-Fi گرفته تا تلفن های همراه و سنسورهای بی سیم از راه دور در اینترنت اشیا ، و همچنین رادار ، ارتباطات رادیویی سنتی و برنامه های کاربردی دیگر ، اهمیت بیشتری پیدا می کند.
اسپکتروم آنالایزر معمولی که طیف سیگنال RF را نشان می دهد
اسپکتروم آنالایزر ها معمولاً از یک مقیاس خطی برای فرکانس در محور افقی یا x استفاده می کنند ، اما آنها به طور معمول از مقیاس لگاریتمی برای دامنه در محور عمودی یا y استفاده می کنند. با استفاده از مقیاس لگاریتمی یا دسی بل برای مقیاس دامنه ، می توان سیگنال هایی را مشاهده کرد که اختلاف دامنه زیادی دارند.
سیگنال هایی که در یک اسپکتروم آنالایزر مشاهده می شوند ممکن است با 60dB ، 70 dB یا بیشتر متفاوت باشند. استفاده از مقیاس لگاریتمی تنها راه دیدن این سیگنال ها در همان صفحه است. برای برخی از برنامه ها ممکن است لازم باشد از مقیاس دامنه خطی استفاده شود و غالباً یک سوئیچ برای انجام این کار وجود دارد.
اسپکتروم آنالایزرهای جدیدتر از توانایی بالایی برخوردار هستند. از آنجا که اکثر آنها از تکنیک های دیجیتال استفاده می کنند ، نه تنها پردازش سیگنال با استفاده از پردازش سیگنال دیجیتال با استفاده از تجزیه و تحلیل سریع Fourier ، FFT انجام می شود ، بلکه کنترل ها و نمایشگر صفحه جلویی با استفاده از پردازنده کنترل نیز کنترل می شوند. این تجزیه و تحلیل طیف را قادر می سازد تا با قابلیت های مختلفی همراه باشد و تعداد زیادی روال خودکار را شامل شود.
صفحه نمایش می تواند به طور معمول سیگنال پیک را تعیین کند ، فرکانس و سطح قدرت آن را نشان می دهد ، یا می تواند مقدار سیگنال را در یک نقطه خاص یا مقدار یک پیک دوم و غیره را تعیین کند.
کاربرد اسپکتروم آنالایزر
امروزه آزمایشگاه های طراحی مدار الکترونیکی از ابزارهای آزمایشی بسیاری استفاده می کنند. همه چیز از مولتی متر های دیجیتالی ساده گرفته تا اسیلوسکوپ ها ، سیگنال ژنراتور و موارد دیگر.
اسپکتروم آنالایزر به ویژه در آزمایشگاه های الکترونیکی مرتبط با طراحی و آزمایش RF مورد استفاده قرار می گیرند.
در این مناطق آنها می توانند نمایی از سیگنال را به گونه ای فراهم کنند که هیچ نوع دیگری از ابزار آزمایش قادر به آن نباشد. این امر اطلاعاتی را در مورد عملکرد جنبه های فرکانس رادیویی مدار ارائه می دهد.
دستگاه اسپکتروم آنالایزر را می توان برای تعدادی از کارها استفاده کرد:
با اسپکتروم آنالایزر می توان مواردی مانند موارد زیر را مشاهده کنید:
- طیف کلی سیگنال مدوله شده برای دیدن اینکه آیا به اندازه کافی بزرگ یا خیلی باریک است و غیره اگر خیلی گسترده باشد ، می تواند باعث تداخل در کانال های مجاور شود.
- برای بررسی وجود هرگونه سیگنال جعلی یا ناخواسته. این سیگنال ها می توانند باعث تداخل در فرکانس های دیگر در هنگام انتقال سیگنال ها شوند.
- برای اینکه بفهمید سیگنال روی فرکانس مناسب است یا مثلاً در باند دیگری نیست.
- برای بررسی مشکلات کلی با یک سیگنال. غالباً فقط می تواند به مشاهده سیگنال کمک کند تا مشکل را پیدا کنید.
- گاهی اوقات می توان از دستگاه های تجزیه و تحلیل طیف برای اندازه گیری برق استفاده کرد ، اگرچه ممکن است در برخی شرایط ، پاور متر کاربرد بیشتری داشته باشند.
- گاهی اوقات می توان از اسپکتروم آنالایزر ها برای اندازه گیری فرکانس استفاده کرد ، اگرچه شمارنده های فرکانس ممکن است در برخی شرایط کاربرد بیشتری داشته باشند.
- برای اندازه گیری نویز فاز روی سیگنال می توان از اسپکتروم آنالایزر نیز استفاده کرد. این امر به شرطی تحقق می یابد که میزان نویز در نوسانگر محلی اسپکتروم آنالایزر به طور معمول 10dB بهتر از نوسانگر مورد آزمایش باشد. این ابزارهای آزمایشی یکی از بهترین
- روش ها برای اندازه گیری نویز فاز است به شرط آنکه نوسان ساز محلی طیف سنج دارای سطح کافی نویز فاز باشد.
- کاربرد دیگر این ابزارهای آزمایشی ، اندازه گیری شکل نویز است. اگرچه روش تست شامل چندین مرحله است ، اما می توان آن را به راحتی انجام داد.
- هنگام انجام اندازه گیری های EMI و EMI (تداخل الکترومغناطیسی و سازگاری الکترومغناطیسی) اغلب از اسپکتروم آنالایزر ها استفاده می شود. از آنالایزر می توان برای تعیین فرکانس و ماهیت سیگنال استفاده کرد.
اگرچه از اسپکتروم آنالایزر برای بسیاری از آزمایشات فرکانس رادیویی می توان استفاده کرد ، اما جدول زیر خلاصه ای از انواع مختلف ابزارهای تست مورد استفاده برای آزمایش RF و کاربردهای معمول آنها را بیان می کند.
| نوع تست | اندازه گیری فرکانس | اندازه گیری قدرت / نوسان | کاربرد |
| پاور متر | N | Y | پاور متر RF اندازه گیری دقیق توان کل را ارائه می دهند ، اما قادر به ارائه هیچ اطلاعاتی در مورد طیف سیگنال نیستند. |
| فرکانس متر | Y | N | یک شمارنده فرکانس برای اندازه گیری دقیق فرکانس غالب در داخل یک سیگنال استفاده می شود |
| اسپکتروم آنالایزر | Y | Y | در درجه اول برای نمایش طیف سیگنال فرکانس رادیویی استفاده می شود. همچنین می توان برای اندازه گیری توان و فرکانس استفاده کرد ، البته نه به اندازه دقیق ابزارهای اختصاصی |
| نتورک آنالایزر RF | Y | Y | آنالایزرهای شبکه برداری ، VNA ها خصوصیات دستگاه های RF را اندازه گیری می کنند. آنها به پورت های مختلف دستگاه نگاه می کنند و اطلاعاتی در مورد امپدانس پورت ها و انتقال از طریق دستگاه ارائه می دهند. |
انواع اسپکتروم آنالایزر
چندین موضوع اصلی وجود دارد که با اسپکتروم آنالایزر و استفاده از آنها مرتبط است.
انواع اسپکتروم آنالایزر : چندین نوع مختلف اسپکتروم آنالایزر وجود دارد که می توان آنها را خریداری و استفاده کرد. هر نوع ویژگی های خاص خود را دارد: عملکرد و هزینه می تواند در این بین متعادل باشد و بهترین گزینه را برای هر کاربردی انتخاب نمود.
انواع قدیمی تر معمولاً بر اساس اصل سوپرهترودین ساخته می شوند ، گیرنده را در یک باند فرکانس سوییپ (اسپکتروم آنالایزر جارویی) می کنند و به خروجی اشاره می کنند. تحلیل گرهای طیف مدرن تر ، از تبدیل سریع Fourier ، FFT ها ، تبدیل سیگنال از آنالوگ به قالب دیجیتال و سپس استفاده از تحلیل Fourier برای نظارت بر علامت استفاده می کنند.
همچنین اسپکتروم آنالایزر REAL TIME (اسپکتروم آنالایزر لحظه‌ای) وجود دارد. اینها بر اساس همان مفهوم اسپکتروم آنالایزر FFT ساخته می شوند ، اما این ابزار آزمایش از نمونه های همپوشانی زمان استفاده می کنند تا اطمینان حاصل شود که هیچ گذرایی از بین نمی رود. اگرچه از نظر داخلی پیچیده ترند ، اما به دلیل اینکه باید بتوانند نمونه برداری بسیار سریع انجام دهد و با هم تداخل داشته باشند ، اطمینان حاصل می کنند که همه سیگنال ها دیده می شوند. آنها اغلب برای حل برخی از مسائل با تجهیزات بسیار پیچیده ای که امروزه برای انواع مختلف ارتباطات بی سیم تولید می شود ، 5G؛ Wi-Fi و غیره در این دستگاه ضروری هستند.
در قالب ابزار تست نیز تنوع وجود دارد. ابزارهای جعبه استاندارد بسیار مورد استفاده قرار می گیرند و نه تنها كنترل دستی دارند ، بلكه از طریق تعدادی رابط مختلف كه شامل اترنت ، یو اس بی و GPIB نیز هستند ، كار برای کنترل از راه دور را فراهم می كنند.
همچنین گزینه هایی برای اسپکتروم آنالایزر سوار بر رک وجود دارد. VXI یک سیستم رک اولیه بود ، اما امروزه از PXI بیشتر استفاده می شود. بر اساس سیستم PCI ، PXI برای استفاده از ابزار دقیق سازگار شده است. یک کنترل کننده یا رابط در یک شکاف قرار می گیرد و موارد باقی مانده را برای ابزارهای آزمایش باقی می گذارد. کنترل کننده ممکن است سیستم را کنترل کند یا بیشتر معمولاً به رایانه متصل شود (آنالایزرهای شبکه). این نوع روش برای کنترل رایانه ای مجموعه ای از ابزارهای تست مورد نیاز برای آزمایش یک سیستم تحت کنترل رایانه ایده آل است.
رویکرد دیگر داشتن یک اسپکتروم آنالایزر USB است. این اسپکتروم آنالایزر های USB دارای عملکرد اصلی آنالیزور در یک جعبه کوچک هستند ، اما این از طریق کابل USB به رایانه متصل می شود تا بتواند از پردازشگر نمایشگر ، کنترل و کنترل و غالباً از منبع تغذیه از کامپیوتر برای کاهش هزینه استفاده کند. در حالی که اغلب سطح عملکرد را حفظ می کند. برخی از اسپکتروم آنالایزر USB قادرند عملکرد بسیار بالایی را با صرف هزینه ای مناسب ارائه دهند.
مشخصات اسپکتروم آنالایزر
هنگام انتخاب دستگاه اسپکتروم آنالایزر RF لازم است مشخصات و معنی آنها را بفهمید. مشخصات مختلفی با عملکرد دستگاه تجزیه و تحلیل طیف در ارتباط است و لازم است درک کنیم که معنی آنها چیست و چگونه عملکرد واقعی دستگاه آزمون را منعکس می کند.
در هنگام انتخاب دستگاه اسپکتروم آنالایزر ، مشخصات بسیاری وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند. مشخصات مختلف جنبه های مختلف عملکرد آنها را پوشش می دهد. پوشش فرکانس: فرکانس های بالا و پایین به وضوح مهم هستند ، با هم فرکانس و دقت دامنه. نویز فاز مسئله اصلی دیگری است زیرا بسیاری از این ابزارهای آزمایشی اغلب باید بتوانند عملکرد نویز فاز سایر دستگاه ها را اندازه گیری کنند و برای دستیابی به این هدف عملکرد آنها باید بهتر از مورد مورد آزمایش باشد.
بسیاری از جنبه های دیگر عملکرد ، از جمله امکانات موجود ، باید هنگام انتخاب و انتخاب مورد توجه قرار گیرند.
نحوه استفاده از اسپکتروم آنالایزر
اسپکتروم آنالایزر نوعی ابزار پیچیده و پیچیده است.
برای گرفتن بهترین نتیجه از هر اسپکتروم آنالایزر ، لازم است عملکرد کنترل های مختلف را درک کنید. برای هر کسی که برای اولین بار از این نوع تجهیزات آزمایش استفاده می کند ، با کنترل های مختلف کنترل می شود کمی طول می کشد.
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.