Les analyseurs de spectre sont l'un des tests importants utilisés pour mesurer fréquences et de nombreux autres paramètres. Fait intéressant, les analyseurs de spectre sont utilisés pour mesurer des signaux que nous connaissons et trouver des signaux que nous ne connaissons pas. En raison de sa précision, l'analyseur de spectre a gagné de nombreuses applications dans le domaine des mesures électriques et électroniques. Il est utilisé pour tester de nombreux circuits et systèmes. Ces circuits et systèmes fonctionnent à des niveaux de radiofréquence.

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Avec ses différentes configurations de modèles, cet appareil a sa propre polyvalence dans le domaine de l'instrumentation et de la mesure. Il est livré avec différentes spécifications, tailles et même disponible en fonction d'applications spécifiques. L'utilisation de l'appareil dans une gamme de fréquences même haute au niveau des ultra-fréquences est actuellement en recherche. Il peut même être connecté à un système informatique et les mesures peuvent être enregistrées sur la plateforme numérique.

Qu'est-ce que l'analyseur de spectre?

L'analyseur de spectre est fondamentalement un instrument de test qui mesure divers paramètres dans un circuit ou dans un système à une gamme de fréquences radio. Un équipement d'essai normal mesurerait la quantité en fonction de son amplitude par rapport au temps. Par exemple, un voltmètre mesurerait l'amplitude de la tension en fonction du domaine temporel. Nous obtiendrons donc une courbe sinusoïdale de Tension alternative ou une ligne droite pour Tension continue . Mais un analyseur de spectre mesurerait la quantité en termes d'amplitude par rapport à la fréquence.

Réponse dans le domaine fréquentiel

Comme le montre le diagramme, l'analyseur de spectre mesure l'amplitude dans le domaine fréquentiel. Les signaux de crête élevés représentent l'amplitude, et entre les deux, nous avons également des signaux de bruit. Nous pouvons utiliser l'analyseur de spectre pour éliminer les signaux de bruit et rendre le système plus efficace. Les facteurs d'annulation du signal sur bruit (SNR) sont aujourd'hui l'une des caractéristiques importantes des applications électroniques. Par exemple, les écouteurs ont un aspect d'annulation du bruit. Pour tester un tel équipement, des analyseurs de spectre sont utilisés.

Schéma fonctionnel de l'analyseur

Diagramme

Le schéma fonctionnel de l'analyseur de spectre est illustré ci-dessus. Il se compose d'un atténuateur d'entrée, qui atténue le signal de fréquence radio d'entrée. Le signal atténué est envoyé à un filtre passe-bas pour éliminer le contenu d'ondulation.

Le signal filtré est mélangé avec un oscillateur accordé en tension et envoyé à un amplificateur. Le amplificateur est alimenté à l'oscilloscope à rayons cathodiques. De l'autre côté, nous avons également un générateur de balayage. Les deux sont transmis au CRO pour les déviations verticales et horizontales.

Principe de fonctionnement de l'analyseur de spectre

L'analyseur de spectre mesure fondamentalement le contenu spectral du signal, c'est-à-dire fourni à l'analyseur. Par exemple, si nous mesurons la sortie d'un filtre, disons filtre passe-bas, alors l'analyseur de spectre mesurerait le contenu spectral du filtre de sortie dans le domaine fréquentiel. Dans ce processus, il mesurerait également le contenu de bruit et l'afficherait dans le CRO,

Comme le montre le schéma fonctionnel, le fonctionnement de l'analyseur de spectre peut être fondamentalement catégorisé comme produisant un balayage vertical et un balayage horizontal sur l'oscilloscope à rayons cathodiques. On sait que le balayage horizontal du signal mesuré serait par rapport à la fréquence et le balayage vertical serait par rapport à son amplitude.

Travail

Pour produire le balayage horizontal du signal mesuré, le signal au niveau de radiofréquence est envoyé à l'atténuateur d'entrée, qui atténue le signal au niveau de radiofréquence. La sortie de l'atténuateur est envoyée au filtre passe-bas pour éliminer tout contenu d'ondulation dans le signal. Ensuite, il est envoyé à un amplificateur, qui amplifie la magnitude du signal à un certain niveau.

Dans ce processus, il est également mélangé avec la sortie de l'oscillateur qui est accordé à une certaine fréquence. L'oscillateur aide à générer une nature alternée de la forme d'onde alimentée. Après avoir été mélangé avec l'oscillateur et amplifié, le signal est envoyé au détecteur horizontal, qui convertit le signal dans le domaine fréquentiel. Ici, dans l'analyseur de spectre, la quantité spectrale du signal est représentée dans le domaine fréquentiel.

Pour le balayage vertical, l'amplitude est requise. Pour obtenir l'amplitude, le signal est envoyé à l'oscillateur accordé en tension. L'oscillateur accordé en tension est accordé au niveau de fréquence radio. Généralement, une combinaison de résistances et de condensateurs est utilisée pour obtenir les circuits d'oscillateur. Ceci est connu sous le nom d'oscillateurs RC. Au niveau de l'oscillateur, le signal est déphasé de 360 degrés. Pour ce déphasage, différents niveaux de circuits RC sont utilisés. Habituellement, nous avons 3 niveaux.

Parfois, même les transformateurs sont également utilisés à des fins de déphasage. Dans la plupart des cas, la fréquence des oscillateurs est également contrôlée à l'aide d'un générateur de rampe. Le générateur de rampe est également parfois connecté à un modulateur de largeur d'impulsion pour obtenir une rampe d'impulsions. La sortie de l'oscillateur est envoyée au circuit de balayage vertical. Qui fournit l'amplitude sur l'oscilloscope à rayons cathodiques.

Types d'analyseur de spectre

Les analyseurs de spectre peuvent être classés en deux catégories. Analogique et numérique

Analyseur de spectre analogique

Les analyseurs de spectre analogiques utilisent le principe superhétérodyne. Ils sont également appelés analyseurs par balayage ou par balayage. Comme le montre le schéma fonctionnel, l'analyseur aura différents circuits de balayage horizontal et vertical. Pour afficher la sortie en décibels, un amplificateur logarithmique est également utilisé avant le circuit de balayage horizontal. Un filtre vidéo est également fourni pour filtrer le contenu vidéo. L'utilisation d'un générateur de rampe fournit à chaque fréquence un emplacement unique sur l'écran, par lequel il peut afficher la réponse en fréquence.

Analyseur de spectre numérique

L'analyseur de spectre numérique se compose de blocs de transformée de Fourier rapide (FFT) et de blocs de convertisseurs analogique-numérique (ADC) pour convertir le signal analogique en un signal numérique. Par la représentation du diagramme

Analyseur de spectre numérique

Comme le montre la représentation du schéma fonctionnel, le signal est envoyé à l'atténuateur, qui atténue le niveau du signal, puis envoyé à LPF pour éliminer le contenu d'ondulation. Ensuite, le signal est envoyé à un convertisseur analogique-numérique (ADC) qui convertit le signal dans le domaine numérique. Le signal numérique est envoyé à l'analyseur FFT qui convertit le signal dans le domaine fréquentiel. Il aide à mesurer la fréquence spectrale du signal. Enfin, il est affiché à l'aide du CRO.

Avantages et inconvénients de l'analyseur

Il présente de nombreux avantages, car il mesure la quantité spectrale du signal sur la gamme de fréquences radio. Il fournit également un certain nombre de mesures. Le seul inconvénient est son coût, qui est plus élevé par rapport aux compteurs conventionnels habituels.

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Applications de l'analyseur

Un analyseur de spectre qui est fondamentalement utilisé à des fins de test peut être utilisé pour mesurer une variété de quantités. Toutes ces mesures sont effectuées au niveau des radiofréquences. Les grandeurs fréquemment mesurées à l'aide de l'analyseur de spectre sont:

Niveaux de signal - L'amplitude du signal basée sur le domaine fréquentiel peut être mesurée à l'aide de l'analyseur de spectre
Bruit de phase - Comme les mesures sont effectuées sur le domaine fréquentiel et que le contenu spectral est mesuré, le bruit de phase peut être facilement mesuré. Il apparaît comme des ondulations dans la sortie de l'oscilloscope à rayons cathodiques.
Distorsion harmonique - C'est un facteur majeur à déterminer pour la qualité du signal. Sur la base de la distorsion harmonique, la distorsion harmonique totale (THD) est calculée pour évaluer la qualité de puissance du signal. Le signal doit être préservé des affaissements et des houles. La réduction des niveaux de distorsion harmonique est même importante pour éviter des pertes inutiles.
Distorsion d'intermodulation - Lors de la modulation du signal, en fonction des distorsions d'amplitude (modulations d'amplitude) ou de fréquence (modulation de fréquence), des distorsions se produisent au niveau intermédiaire. Cette distorsion doit être évitée pour avoir un signal traité. Pour cela, un analyseur de spectre est utilisé pour mesurer la distorsion d'intermodulation. Une fois la distorsion réduite à l'aide de circuits externes, le signal peut être traité.
Signaux faux - Ce sont des signaux indésirables à détecter et à éliminer. Ces signaux ne peuvent pas être mesurés directement. Ce sont des signaux inconnus qui doivent être mesurés.
Fréquence du signal - C'est également un facteur important à évaluer. Depuis que nous avons utilisé l'analyseur au niveau des fréquences radio, la bande de fréquences est très élevée et il devient important de mesurer le contenu en fréquence de chaque signal. Pour ce spectre, des analyseurs sont spécifiquement utilisés.
Masques spectraux - Les analyseurs de spectre sont également utiles pour analyser les masques spectraux

Par conséquent, nous avons vu le principe de fonctionnement, la conception, les avantages et l'application de spectre analyseur. Il faut réfléchir, comment stocker les données qui sont mesurées dans un analyseur de spectre? Et comment le transférer sur d'autres supports comme l'ordinateur pour des mesures supplémentaires.