什么是频谱分析仪:工作原理及其应用

频谱分析仪是用于测量的重要测试之一频率还有许多其他参数。有趣的是,频谱分析仪用于测量我们知道的信号,并找到我们不知道的信号。由于其准确性,频谱分析仪在电气和电子测量领域获得了大量应用。它用于测试许多电路和系统。这些电路和系统以射频电平运行。

通过其不同的模型配置,该设备在仪表和测量字段中具有自己的多功能性。它配有不同的规格,尺寸,甚至可根据特定应用程序提供。目前在超频率的均匀高频范围内使用该装置的使用目前在研究中。它甚至可以连接到计算机系统,并且可以在数字平台上记录测量值。


什么是频谱分析仪?

Spectrum Analyzer基本上是一种测试仪器,可在射频范围内测量电路中的各种参数或在系统中。一块正常测试设备将根据时间尺寸测量数量。例如,电压表将基于时域测量电压幅度。所以我们会得到一个正弦曲线交流电压或直线直流电压. 但是频谱分析仪可以用振幅和频率来测量这个量。

频域响应
频域响应

如图所示,频谱分析仪测量频域中的幅度。高峰信号表示幅度,并且在其间,我们也有噪声信号。我们可以使用Spectrum Analyzer来消除噪声信号并使系统更有效。对噪声消除因子(SNR)的信号是现在电子应用的重要特征之一。例如,耳机具有噪声消除方面。用于测试此类设备,使用频谱分析仪。

分析仪块图

方块图
方块图

频谱分析仪的框图如上图所示。它由一个输入衰减器组成,用来衰减输入的射频信号。衰减后的信号被送入低通滤波器以消除纹波。

滤波后的信号与电压调谐振荡器混合,并馈送至放大器。这个放大器被送入阴极射线示波器。另一方面,我们还有一个扫描发生器。两者都被送入CRO进行垂直和水平偏转。

频谱分析仪工作原理

频谱分析仪从根本上衡量信号的频谱含量,即进入分析仪。例如,如果我们测量过滤器的输出,请让我们说低通滤波器,然后频谱分析仪将测量频域中输出滤波器的频谱内容。在此过程中,它还将测量噪声内容并在CRO中显示它,

如在框图中所示,频谱分析仪的工作可以基本上分类为在阴极射线示波器上产生垂直和水平扫描。我们知道测量信号的水平扫描将相对于频率,并且垂直扫描将相对于其幅度。

工作
工作

为了产生测量信号的水平扫描,射频电平处的信号被馈送到输入衰减器,该输入衰减器,其在射频电平处衰减信号。衰减器的输出被馈送到低通滤波器以消除信号中的任何纹波内容。然后它被馈送到放大器,该放大器将信号的大小放大到一定级别。

在该过程中,它也与以特定频率调谐的振荡器的输出混合。振荡器有助于产生馈电波形的交替性质。在与振荡器混合并放大后,将信号馈送到水平检测器,该水平检测器将信号转换为频域。这里在频谱分析仪中,信号的光谱量在频域中表示。

对于垂直扫描,需要振幅。为了得到振幅,信号被送入电压调谐振荡器。电压调谐振荡器在射频电平上调谐。通常采用电阻和电容的组合来获得振荡器电路。这被称为RC振荡器。在振荡器级别,信号的相移为360度。对于这种移相,使用了不同电平的RC电路。通常,我们有三个层次。

有时甚至变压器也用于相移目的。在大多数情况下,也使用斜坡发生器控制振荡器的频率。斜坡发生器有时也连接到脉冲宽度调制器以获得脉冲斜面。振荡器的输出被馈送到垂直扫描电路。在阴极射线示波器上提供幅度。

频谱分析仪类型

频谱分析仪可以分为两类。模拟和数字

模拟频谱分析仪

模拟频谱分析仪使用超外差原理。它们也被称为扫除或扫描分析仪。如框图所示,分析器将具有不同的水平和垂直扫描电路。为了在分贝中显示输出,在水平扫描电路之前也使用对数放大器。还提供视频过滤器以过滤视频内容。使用斜坡发生器提供显示屏上的每个频率,可以显示频率响应的唯一位置。

数字频谱分析仪

数字频谱分析仪由快速傅里叶变换(FFT)块和模数转换器(ADC)块组成,以将模拟信号转换为数字信号。通过框图表示

数字频谱分析仪
数字频谱分析仪

如框图表示所示,信号被馈送到衰减器,该衰减器衰减信号的电平,然后馈入LPF以消除纹波内容。然后将信号馈送到模数转换器(ADC),其将信号转换为数字域。数字信号被馈送到FFT分析器,该FFT分析器将信号转换为频域。它有助于测量信号的频谱。最后,使用CRO显示它。

分析仪的优点和缺点

它有许多优点,因为它测量的是射频范围内信号的频谱量。它还提供了一些测量。唯一的缺点是它的成本,这比通常的常规仪表要高。

分析仪的应用

基本上用于测试目的的频谱分析仪可用于测量各种量。所有这些测量都是在射频水平上进行的。使用频谱分析仪经常测量的量是-

  • 信号电平–可使用频谱分析仪测量基于频域的信号振幅
  • 相位噪声- 当测量在频域中完成并且测量光谱内容时,可以容易地测量相位噪声。它在阴极射线示波器的输出中显示为涟漪。
  • 谐波失真- 这是用于信号质量的主要因素。基于谐波失真,计算总谐波失真(THD)以评估信号的功率质量。信号必须从SAG和膨胀中保存。谐波失真水平的降低甚至是避免不必要的损失的重要性。
  • 互调失真–在调制信号时,根据幅度(幅度调制)或频率(频率调制),中间电平会产生失真。必须避免这种失真才能得到经过处理的信号。为此,使用频谱分析仪来测量互调失真。一旦使用外部电路减少了失真,就可以对信号进行处理。
  • 假信号- 这些是要检测和消除的不必要的信号。这些信号不能直接测量。它们是未知的信号,需要测量。
  • 信号频率–这也是需要评估的一个重要因素。由于我们在射频水平上使用了分析仪,频率的频带非常高,因此测量每个信号的频率含量变得非常重要。对于该光谱,专门使用分析仪。
  • 光谱掩模- 频谱分析仪也有助于分析光谱面罩

因此,我们看到了该系统的工作原理、设计、优点和应用光谱分析仪。必须思考,如何存储在频谱分析仪中正在测量的数据?以及如何将其转移到像计算机这样的其他媒体以进行进一步测量。

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