Vegyes

A spektrumelemző használata

A spektrumelemző használata

A spektrum analizátorok kulcsfontosságú vizsgálati eszközök a rádiófrekvenciás, RF áramkörök, modulok és egységek teszteléséhez. Számos területen használják, ideértve az RF tervezését, az általános elektronikus áramkörök tervezését, az elektronikai gyártást és tesztelést, valamint a szervizelést és néha a helyszíni javítást is.

Ezek a teszteszközök amplitúdót mutatnak a frekvenciához képest, és ennek eredményeként ezek a teszteszközök kulcsfontosságúak a hamis jelek felkutatásában, valamint a jel sávszélességének megjelenítésében és mérésében.

A spektrumelemző hatékony használatának ismerete kulcsfontosságú az RF áramkörök működésének megfelelő kivizsgálásához.

A spektrum analizátor használatának megértésének egyik legfontosabb módja, ha megnézi a vezérlőket.

Bár ez a teszteszköz bonyolultnak tűnhet, könnyen megérthető, hogyan kell használni a spektrumelemzőt, ha egy kis időt eltöltöttek vele.

Annak ellenére, hogy az egyes elemző típusok különbözőek lesznek, az alapfogalmak minden vizsgált műszerben azonosak - ugyanazok a típusú mérések elvégezhetők, és ugyanazok az alapvető vezérlési funkciók állnak rendelkezésre. Ily módon, miután egy teszteszközt alkalmaztak, ugyanazokat az alapkészségeket át lehet adni más spektrumelemzők használatára is.


A spektrumanalizátor használata - az alapok

A spektrum analizátoron számos különféle vezérlő és interfész található. Bár ezek a tesztberendezések bonyolultnak tűnhetnek, egy kis gyakorlás után lehetőség nyílik azok megfelelő kihasználására, mivel szükséges a kezelőszervek helyes használata.

  • A kijelző A spektrum analizátor használatának vizsgálatakor a vizsgáló berendezés egyik fő eleme a kijelző. A kijelzőnek van egy hálózata, amely általában tíz fő vízszintes és tíz fő függőleges osztással rendelkezik.

    Az analizátor vízszintes tengelyét lineárisan kalibrálják a frekvenciában, a magasabb frekvencia pedig a kijelző jobb oldalán található. A függőleges tengelyt amplitúdóban kalibrálják. Ez a skála általában logaritmikus, bár gyakran lehetséges más skálák, ideértve a lineárisakat is, a speciális mérésekhez.

    A logaritmikus skálát általában azért használják, mert lehetővé teszi, hogy a spektrum analizátoron nagyon széles tartományú jelek láthatók legyenek - az érdekes jelek 70dB, 80dB vagy annál nagyobb mértékben változhatnak. Általában 10 dB értéket használunk osztásonként. Ezt a skálát általában dBm-ben (azaz decibellel viszonyítva 1 milliwattra) kalibrálják, ezért lehetséges az abszolút teljesítményszintek megtekintése, valamint a két jel közötti szintkülönbség összehasonlítása.

    A spektrum megjelenítése mellett a modern, digitális technológiát alkalmazó analizátorok gyakran rendelkeznek funkciógombokkal, amelyek különféle funkciókat biztosítanak a kijelző szélén.

  • A frekvencia beállítása A spektrum analizátor frekvenciájának beállításához két választás lehetséges. Ezek a választások függetlenek egymástól és különböző kezelőszerveken, vagy külön kezelőkkel adhatók meg:

    • Középfrekvencia: : A középfrekvencia kiválasztása a skála középpontjának frekvenciáját a kiválasztott értékre állítja. Normál esetben ott van a megfigyelendő jel. Ily módon a fő jel a kijelző közepén van, és bármelyik oldal frekvenciája figyelhető.
    • Span: A fesztáv kiválasztása a frekvencia lefedettség mértéke, amelyet meg kell nézni vagy ellenőrizni kell a spektrumelemző használatakor. A fesztávolság megadható sávszélességként osztásonként a rácson, vagy a teljes fesztávolság, amely a képernyő kalibrált részén látható, azaz a rácson lévő kalibrációk maximális terjedelmén belül. Egy másik lehetőség, amely gyakran elérhető, a beolvasás kezdő és leállítási frekvenciájának beállítása. Ez egy másik módja a tartomány kifejezésének, mivel a kezdő és a leállási frekvencia közötti különbség megegyezik a fesztávval. A fesztávolság csökkentése lehetővé teszi a jel jobb felbontását, lehetővé téve a jel összetevőinek közelségét.
    • Felső és alsó frekvencia: : A mérési tartomány és a középfrekvencia beállításának alternatívájaként sok elemző lehetőséget kínál a kezdő és leállítási, illetve a felső és az alsó frekvencia megadására.
  • Nyereség és csillapítás beállításai Más kontrollok is használhatók egy spektrum analizátoron. Ezek többsége a két kategória egyikébe tartozik. Az első a szekciók erősítéséhez vagy csillapításához kapcsolódik a spektrum analizátoron belül.

    Ha a vizsgáló berendezés részei túlterheltek, akkor a készülékben hamis jelek keletkezhetnek. Ezt meg lehet akadályozni, ha extra csillapítást alkalmazunk a bemeneti csillapító segítségével. Ha azonban túl sok csillapítást helyeznek el, a későbbi szakaszokban további erősítésre van szükség (IF erősítés), és megnő a háttérzajszint, és ez néha elfedheti az alacsonyabb szintű jeleket. Ezért az optimális teljesítmény eléréséhez a spektrum analizátoron belül kell megválasztani a releváns erősítési szinteket.

    A modern tesztberendezéseknek gyakran egyetlen erősítésvezérlésük van, általában referenciaszint-vezérlésnek nevezik, amely egyesíti a bemeneti csillapítást és az IF-erősítés szabályozását. Automatikusan beállítja mindkettőt az optimális beállítás eléréséhez. Ily módon optimalizálják az egyik végén a túlterhelést, a másik végén pedig a zajszintet.

    Normál esetben a teljes erősítést úgy állítják be, hogy az érdeklődő jel csúcsa a kijelző teteje felé kerüljön - általában a tetejétől számított 10dB-os rés elegendő margó. Ily módon a hamis és egyéb amplitúdójú jelek is nagyon könnyen láthatók.

    Ha a referenciaszintet túlságosan csökkentik, a jelek értéke csökken és fokozatosan közelebb kerül a maradék zajszinthez. Az ésszerű mérésekhez 20dB különbségnek kell lennie a jel és a zaj között.

  • Letapogatási sebesség A spektrum analizátor úgy működik, hogy a szükséges frekvenciatartományt pásztázza a kívánt tartomány alsó és felső végétől. Fontos, hogy milyen sebességgel teszi ezt. Nyilvánvalóan minél gyorsabban beolvassa a tartományt, annál gyorsabban végezhető el a mérés.

    A vizsgálati eszköz letapogatásának sebességét azonban két másik elem korlátozza. Ezek a szűrők, amelyeket az IF-ben használnak, és a videó szűrők, amelyek szintén használhatók az olvasás átlagolásához. Ezeknek a szűrőknek időt kell adniuk a válaszadásra, különben a jelek elmaradnak, és a mérések haszontalanná válnak.

    Még mindig elengedhetetlen a lehető legmagasabb szintű beolvasási sebességet tartani, hogy a méréseket a lehető leggyorsabban lehessen végrehajtani. Az optimális kombináció megválasztásának biztosítása érdekében a vizsgálati berendezésben általában a letapogatási sebesség, a fesztávolság és a szűrő sávszélessége van összekapcsolva. A szkennelési sebesség kulcsfontosságú beállítás, különösen akkor, ha nagyszámú mérést kell végrehajtani, például RF tervezésnél, ahol IC-ket vagy RF áramköröket kell jellemezni, vagy elektronikai gyártóknál, ahol a tesztidőket a lehető legkisebbre kell csökkenteni.

  • Szűrje a sávszélességeket A többi vezérlő a műszeren belüli szűrő sávszélességét érinti. Általában két típus létezik:
    • IF szűrő: Az IF szűrő alap biztosítja a spektrum analizátor felbontását a frekvencia szempontjából. Keskeny szűrősávszélesség kiválasztása lehetővé teszi egymás közelében lévő jelek megtekintését. Márpedig az a tény, hogy keskeny sávúak, ezek a szűrők nem reagálnak olyan gyorsan a változásokra, mint a szélesebb sávúak. Ennek megfelelően lassabb letapogatási sebességet kell választani használatuk során.

      Ha keskeny sávszélességet és lassú pásztázási sebességet kell használnia, akkor a mérés időtartama csökkenthető a vizsgálandó tartomány csökkentésével. Annak ellenére, hogy lassú pásztázási sebességet kell használni, csökkenthető az a tartomány, amelyen a beolvasást el kell végezni, ezáltal lecsökkentve az elemző vizsgálati idejét.

    • Videoszűrő: A videószűrő funkciót sok analóg spektrum analizátorral alkalmazták, és a digitális jelfeldolgozást használóknál nem gyakran látható. Ez biztosítja az átlagolás egyik formáját, amelyet a jelre kell alkalmazni. Ez csökkenti a zaj okozta variációkat, és ez segíthet a jel átlagolásában, és ezáltal olyan jelek felfedésében, amelyek egyébként nem láthatók. A videoszűrés használata korlátozza a spektrumelemző szkennelésének sebességét is. A modern FFT és valós idejű spektrum analizátorok speciális átlagolási funkcióval rendelkeznek.

    A modern spektrumelemzőknél a szűrő sávszélessége általában automatikusan kapcsolódik a tartományhoz és a pásztázási sebességhez, így az adott helyzetre az optimális beállítást választják. Minél keskenyebb a szűrő, annál finomabb a látható részlet, és annál alacsonyabb a zajszint. (Az NB zaj arányos a sávszélességgel, tehát minél alacsonyabb a sávszélesség, annál kisebb a zaj). Mint fent említettük, jó alapszabály az, hogy az ésszerű mérésekhez 20dB különbség legyen a zaj és a jelszint között.

    A szűrő sávszélességét felbontásnak is nevezhetjük, tekintettel arra, hogy szűkebb szűrő sávszélességi szintnél finomabb részletek láthatók.

  • Jelölők: A gyakorlatilag új spektrumelemzőkbe beépített nagyon hasznos lehetőség a markerek használata. Ezek detektálják a hullámforma egyes részeinek szintjét, és felhasználhatók a különböző jelek szintjének mérésére, és olyan adatok összehasonlítására, mint a harmonikusok vagy a hamis jelek vivőjéhez viszonyítva.

    Jellemzően ezek a jelölők beállíthatók a csúcs, a második csúcs és így tovább kiválasztására, vagy az adott pont szintjének mérésére - ehhez általában egy kereket vagy gombot használnak a frekvencia beállítására.

    Ezeket a jelölőket általában a funkcióbillentyűk vezérlik, amelyek általában funkciógombként vannak az érintőképernyőn, vagy gombokként a képernyő körül.

A modern spektrum analizátorok rendkívül sok felszereltséggel rendelkeznek, különösen a sok évvel ezelőtti analóg teszteszközökhöz képest.

Számos olyan funkció mellett, mint a jelölők, általában számos egyéb funkció létezik, amelyek a funkciógombok segítségével érhetők el. Ide tartozhatnak a fáziszaj és a zajszám mérésének rutinjai.

A másik a képesség a jelspektrumok egyszerű tesztelésére. Beállítható egy maszk, amely részletezi azokat a határokat, amelyek között a jel spektrumának esnie kell. Ez a maszk megjelenik a képernyőn, majd nagyon könnyen meg lehet állapítani, hogy a jel spektruma kívül esik-e ezen.

Tippek és tippek a spektrumelemző használatához

Annak ellenére, hogy részletezni lehet az egyes spektrumelemzők különböző vezérléseit és azok működését, a spektrumelemző alkalmazásának gyakorlati oldalával kapcsolatban vannak további pontok, amelyeket az alábbiakban sorolunk fel:

  • Óvakodjon a bemeneti szinttől: Nagy teljesítményszintek kezelésekor nagyon könnyen károsíthatja a teszteszközök bemenetét. A bemenet általában közvetlenül egy nagy teljesítményű keverőhöz van csatlakoztatva. Ha túl nagy teljesítményt alkalmaznak, ez tönkreteheti a keverőt, és ennek kijavítása költséges lehet, nem beszélve a tesztelés megszakításának költségéről, amíg a csere megtalálható.

    Az adók tesztelésekor a kimenetet egy csillapítón kell átengedni, és bármely teszt újrakonfigurálásakor könnyen el lehet felejteni a csillapító beépítését. Nagyon ügyeljen arra, hogy a nagy teljesítményszint csökkentése érdekében mindig gondoskodjon a csillapítóról, hogy a bemenet ne legyen túlterhelve.

    Az analizátor bemeneti csatlakozóján általában figyelmeztetés van a megengedett maximális teljesítményszintre, részletezve a tényleges megengedett teljesítményt.
  • Annak ellenőrzése, hogy hamis jelek keletkeznek-e az analizátorban vagy az UUT-ban: A hamis jelek tesztelésekor nem mindig nyilvánvaló, hogy a teszteszközön belül keletkeztek-e valamilyen hamis jelek, vagy azok a vizsgált egységtől származnak. A spektrumelemző bemeneti fokozatai komoly jeleket generálhatnak, ha túlterhelik őket.

    Az ellenőrzés egyszerű módja a bemeneti csillapító szintjének (semmilyen más erősítésszabályozásnak) 10 dB-rel történő csökkentése. Ha a hamis szintek 10dB-kal csökkennek (a többi jel mellett), akkor a hamis jeleket az UUT generálja. Ha a hamis jelek 10 dB-nél nagyobb mértékben csökkennek, ez azt jelenti, hogy belül keletkeznek a spektrumelemzőben. Ebben az esetben csökkentse a bemeneti csillapítót, amíg a spektrumelemző által generált hamis jelek már nem láthatók.

  • Győződjön meg arról, hogy a szoftver naprakész: Mindig az a legjobb, ha a spektrumelemző szoftverét naprakészen tartják. A gyártók rendszeresen frissítik a szoftvert a hibák kijavítása és néha a teljesítmény növelése érdekében. A szoftver naprakészen tartásával biztosítani lehet a legfrissebb létesítmények rendelkezésre állását.
  • A fáziszaj mérésekor ellenőrizze az elemző megfelelő működését: Amikor egy jel fáziszaját spektrum analizátorral mérik, győződjön meg arról, hogy a lokális oszcillátor zajteljesítménye a spektrum analizátoron belül körülbelül 6 dB-rel jobb, mint a vizsgált jel várható teljesítménye. Ha ez nem így van, akkor a spektrumelemző oszcillátor fáziszaja befolyásolja az olvasmányokat. Ha az a szélsőséges eset, amikor a vizsgált jel jobb, mint a spektrumelemző helyi oszcillátoré, akkor a spektrumelemző fáziszaját mérjük!

Spektrum analizátor használatával gyorsan el lehet jutni egy olyan helyre, ahol hatékonyan használható. A tesztalkalmazásokkal kapcsolatos néhány tipp és tipp segít leküzdeni azokat a kérdéseket, amelyekkel mindenki találkozik a spektrumelemzők használatakor.

Noha a legtöbb spektrumelemzőnek további vezérlése lesz, az említettek a főek, amelyeket használnak, és lehetővé teszik a spektrumelemző használatának megértését. A spektrum analizátorok nagyon hasznos elemei a tesztberendezéseknek, és felbecsülhetetlen értékűek az RF tervezésében, fejlesztésében és tesztelésében.

A spektrum analizátorok felbecsülhetetlen értékű teszteszközök az RF tervezés során - alapvető betekintést nyújtanak az RF áramkörök, modulok és rendszerek működésébe. Mint ilyenek, az RF tervezés, az elektronikus áramkörtervezés, az elektronikai gyártás, a szervizelés, a helyszíni javítás stb.