Hi ha analitzadors d’espectre per a diferents tipus de senyals, però aquest article se centrarà principalment en els analitzadors d’espectre de radiofreqüència (RF).
Què és un analitzador d'espectre de RF?
Un analitzador d'espectre de RF és un instrument de prova àmpliament utilitzat que mesura la potència de l'espectre del senyal d'entrada mesurant la seva amplitud, que es mostra a l'eix vertical (eix y), en comparació amb la seva freqüència, que es mostra a l'eix horitzontal (eix x ). La sortida es mostra al domini de freqüència. És eficaç per proporcionar informació sobre el rendiment de RF dels mòduls o sistemes dels circuits perquè, amb la informació del senyal obtinguda de l’analitzador, es pot identificar el tipus de senyals presents i es poden mesurar les seves freqüències, nivells de freqüència i amplitud. A més, es poden observar altres components espectrals d’un senyal, com ara freqüència dominant, potència, distorsió, harmònics i amplada de banda.
Quins són els tipus d'analitzador d'espectre?
En general, els analitzadors d'espectre es classifiquen en dos tipus: l'analitzador d'espectre sintonitzat i l'analitzador d'espectre FFT. No obstant això, els analitzadors d'espectre van evolucionar en diferents factors de forma al llarg dels anys, avançant contínuament amb la tecnologia. Independentment dels seus factors de forma, encara compleix el seu propòsit principal: analitzar l'espectre de freqüències de qualsevol senyal donat. A continuació es mostren els diferents tipus i factors de forma dels analitzadors d’espectre, cadascun destinat a diferents usos i aplicacions.
Analitzador d'espectre escombrat. També conegut com a analitzador d’espectre superheterodí, el tipus escombrat és la forma tradicional i la més antiga de l’analitzador d’espectre. Els models més antics es basen en tècniques analògiques i han estat la base de les proves d’anàlisi d’espectre durant molts anys. La majoria d’aquests models ja no estan actualitzats i són substituïts per tipus moderns d’analitzadors d’espectre escombrat que utilitzen tècniques digitals.
Analitzador d'espectre digital FFT (Fast Fourier Transform). Com el seu nom indica, aquest tipus d’analitzadors d’espectre utilitzen tecnologia digital, convertint senyals analògics al seu format digital mitjançant tècniques FFT. En poques paraules, les tècniques FFT utilitzen un procés matemàtic per transformar una forma d'ona en els components del seu espectre de freqüència.
Analitzador d'espectre en temps real. Aquest analitzador d’espectre basat en FFT és un híbrid de tipus escombrat i FFT. Mitjançant la tècnica del superheterodí, primer converteix el senyal a una freqüència més baixa i després utilitza tècniques FFT per analitzar el senyal. La manipulació dels FFT es realitza ràpidament en temps real sense deixar buits ni informació perduda en l’espectre de RF calculat. A més, aquest tipus d'analitzador d'espectre pot mostrejar senyals entrants en un domini temporal (com amb un oscil·loscopi) i convertir-los en un domini de freqüència mitjançant l'algorisme FFT. Capta tota una banda de freqüències alhora, l’analitza i, a continuació, mostra l’espectre.
Analitzador d'espectre PXI. PXI és un estàndard basat en PCI eXtension Instrumentation i s’utilitza àmpliament per a instrumentació de prova, adquisició de dades i control. Com el seu nom indica, aquest tipus d'analitzador d'espectre es basa en l'estàndard PXI, per tant, es pot incorporar a un bastidor PXI.
Analitzador d'espectre USB. Aquest tipus d’analitzador d’espectre utilitza un programari d’analitzador d’espectre per analitzar, emmagatzemar, visualitzar i reproduir les dades. El programari s’instal·la en un ordinador on es connecta el dispositiu mitjançant un port USB. Això és més portàtil i rendible que els analitzadors d’espectre de taula, ja que només cal comprar el maquinari d’adquisició.
Analitzador d'espectre de mà. Això és útil en el camp per controlar les transmissions de ràdio o sense fils i per comprovar les característiques de l’espectre. Fabricat en formats petits de mà, aquest tipus d’analitzadors d’espectre no té el mateix rendiment i capacitat que els tipus més grans d’un analitzador d’espectre.
Analitzador d'espectre en xarxa. Aquest tipus d'analitzador d'espectre es connecta a una xarxa a través del port ethernet. Supervisa els dispositius d'una xarxa. Això és útil per controlar dispositius distribuïts geogràficament i normalment s’instal·la en clústers per cobrir tota la geografia dels dispositius que es volen controlar, per tant, com més gran sigui la geografia, més analitzadors d’espectre es necessiten.
Per a què s’utilitzen els Analitzadors d’espectre?
Els analitzadors d’espectre s’utilitzen principalment en laboratoris d’electrònica per provar i verificar el rendiment de RF. S’utilitzen principalment en el disseny de RF, el disseny de circuits electrònics generals, la fabricació d’electrònica, el servei base i la reparació, i la instal·lació i servei de camp. [1]
Les tasques generals en què s’utilitzen els analitzadors d’espectre en un laboratori són:
- comprovar si un senyal modulat pot causar interferències
- comprovant la presència de soroll o distorsió
- comprovant si el senyal es troba a la banda de freqüència adequada
- investigant problemes generals amb un senyal
- mesurant el poder
- mesurament del soroll de fase en un senyal
- mesura de freqüència
- realitzar mesures EMI i EMI
- traçant el nivell de diferents freqüències entre si
Fora del laboratori, els analitzadors d’espectre també tenen molts usos pràctics, com ara depurar xarxes sense fils, provar tècniques de modulació / codificació, controlar senyals de ràdio i comprovar el rendiment de l’antena, el guany de l’amplificador de RF, l’amplada de banda del senyal i l’ús de banda. Per exemple, a l’àmbit de les xarxes mòbils és molt útil per localitzar i eliminar les interferències. Els analitzadors d’espectre de mà, en particular, són utilitzats pels operadors de xarxes mòbils per buscar interferències per ajudar-los a establir i mantenir els senyals de xarxa.
També té usos en altres camps de la ciència com l’astronomia, la geologia i la bioquímica, entre d’altres. A tall d’exemple, s’utilitzen analitzadors d’espectre per analitzar la composició química de materials basant-se en el patró espectral de la llum en el camp de l’espectrometria.
Tot i que un analitzador d’espectre té molts usos, no és una eina per a tothom. Faria falta un professional que entengui el seu funcionament i com interpretar les característiques d’un senyal per fer funcionar el dispositiu. No obstant això, és un instrument de prova indispensable que té una àmplia gamma d'usos, no només en el camp de l'electrònica, sinó també en altres camps de la ciència.
Fonts:
Què és un analitzador d'espectre: analitzador d'espectre de RF , Electronics-Notes.com