O que é um analisador de espectro e explique suas aplicações

Em sua forma mais básica, um analisador de espectro é uma ferramenta de teste que avalia uma variedade de características de circuito ou sistema na faixa de frequência de rádio. O equipamento de teste padrão avaliaria a quantidade calculando sua amplitude durante um determinado período. Também é chamado de analisador de frequência.
Os voltímetros, por exemplo, usam o domínio do tempo para medir a amplitude da tensão. Podemos, portanto, esperar uma curva senoidal para tensão de corrente alternada e uma linha reta para tensão de corrente contínua. Por outro lado, os analisadores de espectro avaliariam a quantidade plotando sua amplitude em relação à sua frequência.
Neste sinal, o eixo vertical indica a amplitude, portanto, este é um gráfico. O eixo horizontal em uma representação no domínio da frequência mostra a frequência.
Graças às diversas configurações de modelos disponíveis, pode ser utilizado para diversos fins em instrumentação e medição. As dimensões, pesos e outros recursos variam de acordo com a aplicação. As aplicações de ultra-alta frequência do gadget agora são objeto de estudo.
Pode ser conectado a um computador para salvar as leituras em um sistema digital.

Princípio de funcionamento do analisador de espectro
A função básica de um analisador de espectro é quantificar o conteúdo espectral do sinal que é inserido no dispositivo. UMA analisador de espectro usaria o domínio da frequência para medir o conteúdo do espectro de saída do filtro se estivéssemos analisando a saída de um filtro passa-baixo.
Ele também monitoraria o nível de ruído de fundo e forneceria esses dados ao CRO durante toda a operação.
Essencialmente, o analisador de espectro gera uma varredura vertical e horizontal no osciloscópio de raios catódicos, que pode usar para classificar sua operação. Quando um sinal está sendo medido, sabemos que o eixo horizontal corresponderá à frequência e o eixo vertical corresponderá à amplitude.
O atenuador de entrada é usado para atenuar o nível de frequência de rádio do sinal para criar a varredura horizontal do sinal medido. A saída do atenuador é roteada para um filtro passa-baixo para suavizar o sinal. Depois, o sinal é encaminhado para um amplificador, que aumenta sua força para o nível desejado.
Ele é combinado com a saída do oscilador sintonizado em frequência neste ponto. Para criar uma forma de onda com uma alternância periódica, o oscilador é usado.
Depois de amplificado e combinado com o oscilador, o sinal é enviado ao detector horizontal, que o transforma no domínio da frequência. o analisador de espectro fornece uma representação no domínio da frequência da quantidade espectral do sinal.
A amplitude é essencial para a varredura vertical. O sinal é enviado para o oscilador sintonizado por tensão, que retorna sua amplitude. O ajuste de radiofrequência do oscilador sintonizado por tensão. Circuitos osciladores são normalmente construídos usando uma série de resistores e capacitores. É chamado de oscilador RC, ou RC para abreviar.
O sinal sofre uma mudança de fase completa de 180 graus no nível do oscilador. Circuitos RC de múltiplos estágios são empregados para realizar esta mudança de fase. O padrão é três níveis.
Em certos casos, os transformadores também são usados ​​para realizar a tarefa de mudança de fase. Normalmente, um gerador de rampa também é usado para regular a frequência do oscilador. Em certos casos, um modulador de largura de pulso é acoplado ao gerador de rampa para produzir uma rampa de pulsos.
O circuito de varredura vertical recebe a saída do oscilador, que dá ao osciloscópio de raios catódicos sua amplitude.

Por que usar um analisador de espectro?
Compreender o comportamento de curto e longo prazo dos parâmetros de frequência, amplitude e modulação é crucial, dada a dificuldade de descrever a operação de equipamentos de RF modernos.
Instrumentos típicos, como analisadores de espectro de varredura (SA) e analisadores de sinal vetorial (VSA), capturam sinais nos domínios de frequência ou modulação. Em muitos casos, isso é insuficiente para caracterizar adequadamente a natureza em constante mudança das transmissões de RF atuais.
Sinais de RF transitórios e dinâmicos apresentam problemas únicos, e desenvolveu a arquitetura Real-Time Spectrum Analyzer (RTSA) para superar as restrições de medição do SA e VSA. Processamento de sinal digital (DSP) em tempo real é usado para analisar sinais em tempo real Analisador de espectro antes de serem armazenados na memória.
Devido à velocidade com que o processamento em tempo real ocorre, os usuários podem ver eventos que, de outra forma, passariam despercebidos pelos sistemas tradicionais e acionar seletivamente gatilhos para armazenar esses eventos na memória. Os dados armazenados na memória podem ser avaliados minuciosamente em muitos campos diferentes usando o processamento em lote.
LISUN tem analisadores de espectro perfeitos para testes.

Necessidade de Analisadores
O sinal em um sistema de comunicação sem fio é enviado de uma ponta à outra, como é bem conhecido. Simplificando, esse sinal é a mensagem que deve ser enviada ao receptor para que a comunicação ocorra.
No entanto, a qualidade do sinal se deteriora ao longo da transmissão. A intensidade do sinal diminuiu principalmente devido ao ruído nos canais de transmissão e recepção. Como resultado, podemos concluir que o ruído reduz a força do sinal.
O ruído no sinal reduz seu alcance de transmissão e a precisão do receptor. Por causa disso, o valor final não é estável e flutua.
Pode introduzir fontes internas e externas de ruído em uma transmissão. Assim, podemos dividir o ruído em duas categorias: interno e externo.
A transmissão entre as antenas introduz ruído que pode ser medido quantitativamente usando analisadores ou analisadores de espectro.

Principais tipos de analisadores de espectro
Geralmente, existem três tipos distintos de analisadores de espectro com base em seu design. Consistentemente, esses três tipos são usados:

Analisadores de espectro de varredura (SA)
O método de análise de espectro padrão emprega uma configuração de super-heteródino com ajuste de varredura, que é ideal para manter o controle de sinais constantes e calibrados. A conversão descendente do sinal de interesse permite que o SA meça potência versus frequência varrendo a banda passante do filtro de largura de banda de resolução (RBW).
Uma frequência dentro da faixa selecionada tem sua amplitude medida por um detector após passar pelo filtro RBW.
Este método tem o potencial de fornecer uma ampla faixa dinâmica, mas é limitado porque só pode calcular dados de amplitude para um único ponto de frequência por vez. Para garantir resultados confiáveis, os testes devem ser limitados a sinais de entrada relativamente estáveis ​​ao longo do tempo.

Analisadores de Sinal Vetorial (VSA)
As medições vetoriais obtêm informações de magnitude e fase enquanto estudam sinais modulados digitalmente. O VSA digitaliza e armazena a forma de onda de potência de RF gerada por qualquer fonte dentro da banda passante do instrumento.
Para demodulação, medições e processamento de exibição, o processamento de sinal digital (DSP) pode usar as informações de magnitude e fase associadas à forma de onda na memória.
Embora agora possa armazenar formas de onda na memória, o VSA ainda é incapaz de fornecer uma avaliação abrangente de ocorrências transitórias. Como a maioria dos instrumentos opera em modo de processamento em lote, eles são cegos para eventos entre as aquisições.
Devido à dificuldade em detectar de forma confiável ocorrências incomuns ou infrequentes, muitas vezes é necessário o acionamento externo; isso, por sua vez, pode exigir um nível irracional de presciência dos próprios eventos.
Da mesma forma, o VSA luta com sinais fracos na presença de sinais maiores e com sinais que mudam de frequência, mas não de amplitude.

Analisadores de espectro em tempo real (RSA)
Em contraste com o processamento pós-aquisição típico do VSA, o RSA conduz a análise de sinal utilizando processamento de sinal digital (DSP) em tempo real antes do armazenamento na memória.
O processamento de dados em tempo real permite ao usuário detectar e reagir a ocorrências que de outra forma passariam despercebidas por projetos alternativos, capturando seletivamente os dados relevantes para uso posterior. Os dados armazenados na memória podem então ser submetidos a uma análise aprofundada de vários domínios por meio do processamento em lote.
Condicionamento de sinal, calibração e outras formas de análise também são realizadas com o auxílio do mecanismo DSP em tempo real.

O que os analisadores de espectro medem?
A amplitude de um sinal em várias frequências pode ser vista em um analisador de espectro. Permite testar se os sinais estão dentro dos limites aceitáveis. Ele mostra artefatos como ruído, formas de onda complicadas, ocorrências infrequentes e sinais errôneos.
Sinais transitórios podem ser examinados usando analisadores de espectro, assim como transmissões em rajada, falhas e o fenômeno de sinais mais fortes escondendo os mais fracos.
O espectro de frequência de sinais modernos de RF e áudio variando no tempo são frequentemente analisados ​​usando essas ferramentas. Eles mostram as partes constituintes do sinal e quão bem o circuito por trás deles está funcionando. As empresas também os utilizam para avaliar se suas redes Wi-Fi e roteadores sem fio podem se beneficiar das mudanças na redução de interferência.

Aplicações do Analisador
Sinais em frequências diferentes da frequência de comunicação aparecem como linhas verticais no visor de um analisador de espectro (pips). Por causa disso, ele pode usá-los para verificar se um transmissor sem fio opera dentro de sua faixa de frequência alocada e sem interferir em outras bandas, conforme requisitos de pureza de emissões definidos pelo governo.
Os analisadores de espectro têm várias aplicações na indústria eletrônica, incluindo, entre outros, projeto e teste de RF, projeto de circuito eletrônico, fabricação de eletrônicos e manutenção eletrônica.
Além de sua função principal de teste, a faixa de medição de um analisador de espectro é bastante ampla. Cada uma dessas leituras é feita em uma frequência de rádio. Estas são algumas das grandezas medidas com mais frequência ao usar um analisador de espectro.

Níveis de sinal– Pode-se usar um analisador de espectro para determinar a amplitude do sinal no domínio da frequência.
Ruído de Fase – pode detectar prontamente o ruído de fase medindo o conteúdo espectral e fazendo as medições no domínio da frequência. A saída do osciloscópio de raios catódicos mostra ondas como resultado.
Distorção harmônica – Esta é uma questão crucial antes de avaliar a intensidade do sinal. A distorção harmônica total (THD) é usada para avaliar a força do sinal. Tem que haver proteção para o sinal contra flutuações. Alcançar um baixo grau de distorção harmônica também é crucial para evitar o desperdício de energia e perdas de dinheiro.
Distorção de intermodulação– Durante a modulação do sinal, são introduzidas distorções de nível intermediário, dependendo se o sinal está sendo modulado em alta ou baixa frequência. Para obter um sinal processado, ele deve eliminar essa distorção.
A distorção de intermodulação é medida usando um analisador de espectro para essa finalidade. O processamento do sinal pode começar assim que ele for limpo por um circuito externo.
Sinais espúrios– Esses sinais potencialmente prejudiciais devem ser identificados e bloqueados. Não existe um método direto para medir esses sinais. Até que sejam quantificados, eles permanecem um sinal desconhecido.
Frequência do sinal– Da mesma forma, deve considerar isso. É crucial medir o conteúdo de frequência de cada sinal, pois o espectro de frequências é muito amplo devido ao uso do analisador no nível de radiofrequência. Para estudar esse espectro, é necessário equipamento especializado.
Máscaras Espectrais – Ao examinar máscaras espectrais, analisadores de espectro também são úteis.

Outras aplicações do analisador de espectro

1. Os analisadores de espectro têm uso intenso em instalações de design e teste de RF dentro de instituições de pesquisa eletrônica. Nessas situações, eles podem oferecer uma perspectiva de um sinal de uma maneira que nenhum outro equipamento de teste pode oferecer.
   Isso esclarece como funcionam os componentes de radiofrequência do circuito. o analisador de espectro tem uma grande variedade de aplicações.

2. Quão amplo ou estreito é um sinal modulado e considerações semelhantes. Demasiada largura pode trazer problemas para aqueles que utilizam cursos de água próximos.
3. O objetivo é descobrir se há sinais estranhos ou falsos. Esses sinais podem interferir com os usuários em outras frequências quando os sinais são transmitidos.
4. Determine se um sinal está na faixa de frequência correta.
5. As questões mais amplas de um sinal precisam ser examinadas. Examinar um sinal geralmente é tudo o que é necessário para identificar a origem de um problema. Um analisador de espectro pode ser os “olhos” do investigador ao lidar com sinais de radiofrequência (RF).
6. Embora os medidores de potência sejam usados ​​com mais frequência, os analisadores de espectro podem ser úteis em situações específicas.
7. Os analisadores de espectro podem medir a frequência em certas situações, enquanto os contadores de frequência são mais adequados em outras.
8. Ele pode avaliar o ruído de fase de um sinal usando um analisador de espectro. Para fazer isso, o ruído de postura do oscilador local do analisador de espectro deve ser pelo menos 10dB menor do que o oscilador testado.
   Se o ruído de fase do oscilador local do analisador de espectro for insignificante, este equipamento de teste está entre as técnicas mais precisas para quantificar o fenômeno.

9. Você também pode usar essas ferramentas para determinar a figura de ruído de um item. O procedimento de teste tem várias etapas, mas pode ser concluído com pouca dificuldade.
10. O teste de interferência eletromagnética e compatibilidade eletromagnética (EMI e EMI) geralmente usa analisadores de espectro. Você pode usar o analisador para zerar a frequência precisa e o tipo de sinal que está causando problemas.

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