یکی از پرکاربردترین تجهیزات تست، اندازه گیری و آنالایزر سیگنال که پارامتر‌های مربوط به دامنه سیگنال های الکتریکی را در اختیار ما قرار می دهد، اسپکتروم آنالایزر یا تحلیل گر طیف است.
اسپکتروم آنالایزر چیست؟
تحلیل گر طیف دستگاهی است که دامنه (قدرت) سیگنال را اندازه گیری و نمایش می دهد زیرا بر اساس فرکانس در محدوده فرکانس (طیف) آن تغییر می کند. فرکانس در محور افقی (X) و دامنه در محور عمودی (Y) نمایش داده می شود. به نظر می رسد یک اسیلوسکوپ است، و در واقع، برخی از دستگاه ها می توانند به عنوان اسیلوسکوپ یا تحلیل گر طیف عمل کنند.
اهمیت اسپکتروم آنالایزر
سیگنال های فرکانس رادیویی (RF) و ارتباطات بی سیم به لطف Wi-Fi، شبکه های تلفن همراه و ارتباطات، سنسورهای دستگاه اینترنت بی سیم، رادیو سنتی، رادار و غیره، امروزه در همه جا وجود دارند. برای آزمایش و طراحی چنین مدارها و سیستم هایی، دیدن کل طیف سیگنال و سایر عوامل مانند سیگنال های جعلی، نویز، عرض سیگنال مدوله شده و غیره مفید است.
دستگاه هایی مانند اسپکتروم آنالایزرهای جارویی و تحلیل گر سیگنال برداری چنین قابلیت هایی را ارائه نمی دهند. هم چنین، آن ها فقط عکس های فوری از سیگنال را در حوزه فرکانس یا مدولاسیون ارائه می دهند که نمی تواند ماهیت پویا و گذرا سیگنال های RF مدرن را توصیف کنند.
این جاست که اسپکتروم آنالایزرها ارزشمند هستند.
اسپکتروم آنالایزرها چه چیزی را اندازه گیری می کنند؟
یک اسپکتروم آنالایزر، طیفی از دامنه سیگنال را در فرکانس های مختلف نمایش می دهد. این تجزیه و تحلیل را فعال می کند که تعیین می کند آیا سیگنال ها در محدوده های مورد نیاز قرار می گیرند یا خیر. سیگنال های جعلی، شکل موج های پیچیده، رویدادهای نادر کوتاه مدت و نویز را نمایش می دهد. اسپکتروم آنالایزرها هم چنین می توانند سیگنال های گذرا را تجزیه و تحلیل کنند، ارسال های انفجاری و اشکال را ضبط کنند و نشان دهند که آیا سیگنال های قوی تر سیگنال های ضعیف تر را پنهان می کنند یا خیر.
این دستگاه ها اغلب برای بررسی طیف فرکانس دینامیکی سیگنال های صوتی و RF مدرن که در طول زمان تغییر می کنند استفاده می شوند. آن ها عناصر جداگانه سیگنال ها و عملکرد مدارهای تولید کننده آن ها را نمایش می دهند. سازمان ها هم چنین از آن ها برای تعیین این که چه تغییراتی ممکن است برای کاهش تداخل و در نتیجه بهبود عملکرد سیستم های Wi-Fi و روترهای بی سیم مورد نیاز باشد، استفاده می کنند.
انواع اسپکتروم آنالایزر
انواع مختلفی از اسپکتروم آنالایزر وجود دارد.
اسپکتروم آنالایزر جارویی
یک تحلیل گر طیف جارویی یا سوپرهتروداین، بخشی از سیگنال ورودی را با اجرای یک نوسان ساز کنترل شده با ولتاژ در طیف وسیعی از فرکانس ها، به فرکانس مرکزی فیلتر باند گذر تبدیل می کند. این امکان را برای تجزیه و تحلیل محدوده فرکانس کامل دستگاه فراهم می کند. در این حالت، پهنای باند تفکیک پذیری ارتباط نزدیکی با حداقل پهنای باند قابل تشخیص دستگاه دارد و توسط فیلتر باند گذر کنترل می شود. پهنای باند کوچک تر وضوح طیفی بالاتری را به همراه دارد و بالعکس.
آنالایزر فوریه یا FFT
تحلیل گر فوریه که به آن تحلیل گر سیگنال دینامیک نیز گفته می شود، از پردازش سیگنال دیجیتال برای نمونه برداری از سیگنال ورودی و تبدیل آن به حوزه فرکانس استفاده می کند. این تبدیل با استفاده از تبدیل فوریه سریع (FFT) انجام می شود. FFT پیاده‌سازی تبدیل فوریه گسسته، الگوریتم ریاضی است که برای تبدیل داده ها از حوزه زمان به حوزه فرکانس استفاده می شود.
آنالایزرهای لحظه ای
یک آنالایزر لحظه ای، آنالایزری است که در آن دستکاری FFT ها بسیار سریع، یعنی تقریباً در زمان واقعی انجام می شود. این باعث می شود سیگنال های زیادی ضبط و شناسایی شوند که ممکن است در غیر این صورت قابل مشاهده نباشند.
این شکل از تحلیل گر به طور مداوم یک باند فرکانس را ضبط می کند که سپس آن را برای نمایش طیف تجزیه و تحلیل می کند – گرفتن یک باند کامل به یک باره باعث می شود اثرات گذرا دیده شوند.
سمعی
آنالایزرهای طیف هم چنین می توانند در طیف صوتی مورد استفاده قرار گیرند و سطوح حجمی باندهای فرکانسی قابل شنیدن برای انسان را نمایش دهند. این روش با هدف تجزیه و تحلیل هارمونیک یک سیگنال صوتی است. این نوع از آنالایزرهای طیف زمانی که به عنوان تحلیل گر موج شناخته می شوند، به طور گسترده توسط مهندسان صدا مورد استفاده قرار می گیرند و تقریباً بر روی هر رایانه مجهز به کارت صدا قابل اجرا هستند.
اسپکتروم آنالایزر چگونه کار می کند؟
با اکثر اسپکتروم آنالایزرها، کاربران می توانند فرکانس شروع و توقف و هم چنین فرکانس مرکزی را در نیمه راه تنظیم کنند. این ها هم چنین محور فرکانس مورد استفاده برای تعیین دهانه یا باند عبور هستند. اسپکتروم آنالایزر، کف نویز رادیویی را اندازه گیری و تجزیه و تحلیل می کند که دو سیگنال چقدر می توانند نزدیک باشند در حالی که هنوز به دو پیک جداگانه تفکیک می شوند.
از یک مقیاس خطی برای فرکانس سیگنال و یک مقیاس لگاریتمی یا دسیبل برای دامنه استفاده می کند. سپس دستگاه را قادر می سازد تا سیگنال هایی را با اختلاف دامنه زیاد در همان صفحه ببیند و نمایش دهد.
رابط یک اسپکتروم آنالایزر را می توان به یک گیرنده بی سیم یا رایانه شخصی متصل کرد تا تشخیص بصری و تجزیه و تحلیل سیگنال های الکترومغناطیسی را در یک باند فرکانس مشخص انجام دهد. این دریافت پانوراما نامیده می شود و می تواند به تعیین فرکانس منابع تداخل در تجهیزات شبکه بی سیم، مانند وای فای و روترهای بی سیم کمک کند.
اسپکتروم آنالایزرهای لحظه ای سیگنال ها را با استفاده از پردازش سیگنال دیجیتال لحظه ای (DSP) بررسی می کنند که قبل از ذخیره سازی در حافظه انجام می شود. این به کاربران امکان می دهد تا عمیق تر در سیگنال ها غوطه ور شوند و رویدادهایی را کشف کنند که برای انواع دیگر دستگاه ها نامرئی هستند. آن ها هم چنین می توانند تهویه و کالیبراسیون سیگنال را انجام دهند و با استفاده از پردازش دسته ای، داده های موجود در حافظه را به طور گسترده تجزیه و تحلیل کنند.
در آنالایزرهای طیف لحظه ای، DSP و یک پردازنده کنترلی که نمایشگر دستگاه را کنترل می کند، قابلیت های پیشرفته ای را ارائه می دهند که تحلیل گرهای طیف جارویی و آنالایزرهای سیگنال برداری فاقد آن هستند.
کاربردهای اسپکتروم آنالایزر
از کاربردهای آنالایزرهای طیف می توان به موارد زیر اشاره کرد.
- آنالایزرهای طیف گاهی اوقات در برنامه های کاربردی برای محاسبه سطوح توان و سطوح نویز فاز سیگنال ها مفید هستند.
- برای پذیرش تداخل الکترومغناطیسی و محاسبات سازگاری استفاده می شود.
- در برنامه ها برای تعیین موقعیت و رفتار سیگنال ها در هنگام ایجاد هرگونه مشکل استفاده می شود.
- برای اهداف ارزیابی استحفاظ RF استفاده می شود.
- مشغول در بررسی فرستنده های بی سیم
- مشغول در قطعات مخابراتی
- ارتباطات سیار
- دستگاه های پخش
- سیستم های ارتباطی مایکروویو
- شبکه های تلویزیون کابلی
- سیستم های راداری
ما را در اینستاگرام دنبال کنید.
