Анализатор спектра

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Анализатор спектра Rohde & Schwarz FSH3

Анализа́тор спе́ктра — прибор для наблюдения и измерения относительного распределения энергии электрических (электромагнитных) колебаний в полосе частот.

Содержание

1 Анализаторы спектра. Общие сведения
- 1.1 Классификация анализаторов спектра
- 1.2 Основные свойства анализа
2 Низкочастотные и радиочастотные анализаторы спектра
3 Оптические анализаторы спектра
4 Литература и нормативная документация
- 4.1 Литература
- 4.2 Нормативно-техническая документация
5 Ссылки
6 См. также

[править] Анализаторы спектра. Общие сведения

[править] Классификация анализаторов спектра

По диапазону частот — низкочастотные, радиодиапазона (широкополосные) и оптического диапазона.
По принципу действия — параллельного и последовательного типа.
По способу обработки измерительной информации и представлению результатов — аналоговые и цифровые.
По характеру анализа — скалярные, дающие информацию только об амплитудах гармонических составляющих спектра, и векторные, предоставляющие также информацию о фазовых соотношениях.

[править] Основные свойства анализа

Анализатор спектра позволяет определить амплитуду и частоту спектральных компонент, входящих в состав анализируемого процесса. Важнейшей его характеристикой является разрешающая способность: наименьший интервал $~\Delta f$ по частоте между двумя спектральными линиями, которые еще разделяются анализатором спектра. Анализатор спектра может дать истинный спектр только тогда, когда анализируемое колебание $~ x(t)$ периодично, либо существует только в пределах интервала $~ T$ . При анализе длительностей процессов анализатор спектра дает не истинный спектр $~ S(\omega)=\int\limits_{-\infty}^\infty x(t)e^{-i\omega t}dt$ , а его оценку $~ S_T(t_1,\omega)=\int\limits_{t_1}^{t_1+T}x(t)e^{ -i\omega t}dt$ , зависящую от времени включения $~ t_1$ и времени анализа $~ T$ . Т. к. спектр колебания может в общем случае изменяться во времени, то оценка $~ S_T(t_1,\omega)$ дает т. н. текущий спектр.

[править] Низкочастотные и радиочастотные анализаторы спектра

[править] Низкочастотные анализаторы

НЧ анализаторы бывают параллельного и последовательного типа (чаще параллельного) и предназначены для работы в диапазонах частот от нескольких герц до десятков — сотен килогерц. Используются в акустике, например, при исследовании характеристик шума, при разработке и обслуживании аудиоаппаратуры и в других целях. Анализаторы, используемые для контроля качества питающей электросети, иначе называются анализаторами гармоник.

ПРИМЕРЫ: Ф4327, С4-34, СК4-83, FLUKE_41B (анализатор гармоник)

[править] Радиочастотные анализаторы

Большинство радиочастотных анализаторов являются широкополосными, позволяют работать в полосе от нескольких килогерц до единиц — сотен гигагерц, как правило, это анализаторы последовательного типа. Применяются для анализа свойств радиосигналов, для исследования характеристик радиоустройств.

ПРИМЕРЫ: СК4-84, С4-82, GSP-810

[править] Анализаторы последовательного типа

Анализаторы последовательного типа являются наиболее распространенным видом анализаторов для исследования радиосигналов, принцип их действия состоит в сканировании полосы частот с помощью перестраеваемого гетеродина. Составляющие спектра последовательно переносятся на промежуточную частоту. Перестройка частоты гетеродина эквивалентна перемещению спектра исследуемого сигнала. Селективный УПЧ последовательно выделяет составляющие спектра, и, благодаря синхронной развертке осциллографического индикатора, отклики каждой спектральной составляющей последовательно воспроизводятся на его экране.

[править] Анализаторы параллельного типа

Анализаторы параллельного типа содержат набор идентичных узкополосных фильтров (высокодобротных резонаторов), каждый из которых настроен на определенную частоту (в области низкочастотных измерений фильтры могут иметь одинаковой не абсолютную полосу пропускания, а относительный частотный интервал, например, «третьоктавные фильтры»). При одновременном воздействии исследуемого сигнала на все фильтры каждый из них выделяет соответствующую его настройке составляющую спектра. Параллельный анализатор спектра имеет перед последовательным преимущество в скорости анализа, однако уступает ему в простоте.

[править] Цифровые анализаторы

Цифровые анализаторы могут быть построены двумя спосбами. В первом случае это обычный анализатор последовательного типа, в котором измерительная информация, полученная методом сканирования полосы частот с помощью гетеродина, оцифровывается с помощью АЦП и, далее, обрабатывается цифровым методом. Во втором случае реализуется цифровой эквивалент параллельного типа в виде БПФ-анализатора, который вычисляет спектр с помощью алгоритмов быстрого преобразования Фурье (БПФ). По сравнению с последовательными цифровые параллельные БПФ-анализаторы обладают определенными преимуществами: более высоким разрешением и скоростью работы, возможностью анализа импульсных и однократных сигналов. Они способны вычислять не только амплитудный, но и фазовый спектры, а также одновременно представлять сигналы во временной и частотной областях. К сожалению, параллельные БПФ-анализаторы из-за ограниченных возможностей аналого-цифровых преобразователей (АЦП) работают только на относительно низких частотах.

[править] Основные нормируемые характеристики

Диапазон частот
Полоса обзора
Полосы пропусканияПолосы пропускания
Погрешность измерения по частоте
Погрешность измерения по амплитуде
Чувствительность и динамический диапазон
Относительный уровень собственных шумов
Неравномерность АЧХ

[править] Оптические анализаторы спектра

[править] Принцип действия

Анализаторы оптического спектра строятся на основе дифракционной решетки, интерферометров Майкельсона, Фабри-Перо и других интерференционных схем. В настоящее время, благодаря высокой технологичности, наибольшее распространение получили анализаторы использующие дифракционную решетку и только тогда, когда их разрешающая способность оказывается недостаточной, используются более дорогостоящие интерферометрические методы измерений спектра.

[править] Применение

Анализ оптического спектра в связи с развитием технологии телекоммуникаций становится одним из важнейших видов измерений в современных волоконно-оптических системах связи. Необходимость данного вида измерений в первую очередь связана с контролем спектра источников оптического излучения, а также определением степени влияния спектральных составляющих на параметры волоконно-оптических компонентов и передачу данных по волоконно-оптическим линиям связи. При этом одним из существенных факторов ограничивающих ширину полосы пропускания высокоскоростных линий связи в настоящее время становится хроматическая дисперсия оптического волокна, которая определяется шириной спектра источника излучения и проявляется в увеличении длительности передаваемого импульса по мере его распространения по оптическому волокну, что так же требует анализа оптического спектра. Кроме этого введение в линии связи волоконно-оптических усилителей, в частности EDFA (эрбиевых усилителей) и развитие технологии WDM (мультиплексирования по длине волны) в телекоммуникациях, определяют анализ оптического спектра в процессе инсталляции и эксплуатации волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) как наиболее актуальный вид измерений.

ПРИМЕРЫ: ANDO AQ6331, PROLITE-60

[править] Основные нормируемые характеристики

Диапазон длин волн
Разрешение по длине волны
Погрешность измерения по длине волны
Диапазон отображения по амплитуде
Погрешность измерения по амплитуде
Динамический диапазон

[править] Литература и нормативная документация

[править] Литература

Сигналы, помехи, ошибки... Финк Л. М. М:Радио и связь,1984
Справочник по радиоизмерительным приборам: В 3-х т.; Под ред. В. С. Насонова — М.: Сов. радио, 1979
Справочник по радиоэлектронным устройствам: В 2-х т.; Под ред. Д. П. Линде — М.: Энергия, 1978

[править] Нормативно-техническая документация

IEC 60714(1981) Анализаторы спектра. Выражение характеристик
IEC/PAS 62129(2004) Калибровка оптических спектральных анализаторов
ГОСТ 11859-66 Анализаторы гармоник. Методы и средства поверки
ГОСТ 17168-82 Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические требования и методы испытаний
ТУ 48-18-21-87 Анализаторы "Спектр-5"
ТУ 88-ЛАЛ2.851.017ТУ-91 Спектроанализаторы оптические многоканальные высокого разрешения СОМВР
ТУ 6684-001-18346979-99 Анализатор спектра вторичных полей "НР 900Е"

[править] Ссылки

[править] См. также

Категория: Электронные средства измерений

Анализатор спектра

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Содержание

[править] Анализаторы спектра. Общие сведения

[править] Классификация анализаторов спектра

[править] Основные свойства анализа

[править] Низкочастотные и радиочастотные анализаторы спектра

[править] Низкочастотные анализаторы

[править] Радиочастотные анализаторы

[править] Анализаторы последовательного типа

[править] Анализаторы параллельного типа

[править] Цифровые анализаторы

[править] Основные нормируемые характеристики

[править] Оптические анализаторы спектра

[править] Принцип действия

[править] Применение

[править] Основные нормируемые характеристики

[править] Литература и нормативная документация

[править] Литература

[править] Нормативно-техническая документация

[править] Ссылки

[править] См. также

Views

Навигация

Участие

Поиск

На других языках