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Qu'est-ce que l'analyseur de spectre
Un analyseur de spectre est un outil permettant d'analyser la structure du spectre des signaux électriques. La distorsion du signal, la modulation, la pureté spectrale, la stabilité de fréquence et la distorsion d'intermodulation sont toutes mesurées à l'aide de celui-ci. Certains systèmes de circuits, tels que les amplificateurs et les filtres, peuvent être mesurés à l'aide de celui-ci. Un compteur est un équipement de mesure électrique qui peut être utilisé à diverses fins. Il est également connu sous le nom d'oscilloscope dans le domaine fréquentiel, d'oscilloscope de suivi, d'oscilloscope d'analyse, d'analyseur d'harmoniques, d'analyseur de caractéristiques de fréquence ou d'analyseur de Fourier, entre autres noms.
La fonction principale de l'analyseur de spectre est de déterminer le contenu spectral du signal qui y est entré. L'analyseur de spectre. par exemple, mesurera le contenu spectral du filtre de sortie dans le domaine fréquentiel si l'on souhaite mesurer la sortie d'un filtre.
Le travail d'un analyseur de spectre consiste essentiellement à générer des balayages verticaux et horizontaux sur un oscilloscope à rayons cathodiques. Le balayage horizontal du signal testé sera proportionnel à sa fréquence, tandis que le balayage vertical sera proportionnel à son amplitude, comme on le sait.
Le signal au niveau radiofréquence est introduit dans l'atténuateur d'entrée, qui atténue le signal au niveau radiofréquence afin de fournir un balayage horizontal du signal testé. Pour réduire les composantes d'ondulation du signal, la sortie de l'atténuateur est acheminée vers un filtre passe-bas. Elle est ensuite fournie à un amplificateur, qui augmente l'amplitude du signal à un niveau spécifié.
Il est également combiné à la sortie d’un oscillateur ajusté à une fréquence spécifique au cours de la procédure. L'oscillateur facilite la génération de la nature alternée de la forme d'onde de rétroaction. Le signal est envoyé au détecteur de niveau, qui le traduit dans le domaine fréquentiel après avoir été combiné avec l'oscillateur et amplifié. La quantité de spectre dans un signal est exprimée dans le domaine fréquentiel dans un analyseur de spectre,
Pour le balayage vertical, l'amplitude est requise. Pour obtenir l'amplitude, le signal est transmis à un oscillateur accordé en tension. Au niveau de la radiofréquence, l'oscillateur accordé en tension est accordé. Un circuit oscillateur est généralement construit en utilisant un mélange de résistances et de condensateurs. C'est ainsi qu'on appelle un oscillateur RC. Le signal est modifié en phase de 360 degrés au niveau de l'oscillateur. Des circuits RC de différents niveaux sont utilisés pour réaliser ce déphasage. Nous avons généralement trois niveaux.
Pour le déphasage, des transformateurs sont parfois utilisés. Un générateur de rampe peut également être utilisé pour réguler la fréquence de l'oscillateur dans la plupart des cas. Pour acquérir la rampe d'impulsion, le générateur de rampe est parfois couplé à un modulateur de largeur d'impulsion. La sortie de l'oscillateur est acheminée vers le circuit de balayage vertical. Sur un oscilloscope à rayons cathodiques, il fournit l'amplitude.
Le rôle principal du système d'analyse spectrale est d'afficher les propriétés spectrales du domaine fréquentiel du signal entrant. Les analyseurs de spectre en temps réel et les analyseurs de spectre à balayage sont les deux types d'analyseurs de spectre les plus courants, en fonction des méthodes de traitement du signal utilisées. L'analyseur de fréquence en temps réel a les mêmes fonctions que l'analyseur de fréquence en temps réel. Affichez l'amplitude du signal dans le domaine fréquentiel en temps réel. Son idée de base est que les signaux de fréquence différente ont des filtres et des détecteurs correspondants, et que les signaux sont ensuite transférés vers des dispositifs CRT ou d'affichage à cristaux liquides via un scanner multiplex synchronisé. Il présente l’avantage de pouvoir illustrer la réaction instantanée d’ondes aléatoires périodiques.
Où pouvons-nous utiliser l'analyseur de spectre
Mesure du gain de l'amplificateur, de la réponse en fréquence et des caractéristiques des composants passifs
Dans les systèmes de télévision par câble ou de communication, un grand nombre de composants passifs tels que des amplificateurs et des prises, des connecteurs et des câbles coaxiaux sont utilisés. Étant donné que la qualité des composants a un impact significatif sur les caractéristiques du signal, le pré-filtrage contribue à garantir la qualité du signal. Les caractéristiques de réponse en fréquence de l'équipement testé sont évaluées à l'aide du générateur de suivi de l'analyseur de spectre (DUT). Le traceur (Plotter) peut être utilisé pour obtenir des données textuelles à partir du résultat de la mesure.
Surveillance des communications
La communication sans fil doit utiliser la haute fréquence en raison des règles d'utilisation du spectre. L'antenne transmet et reçoit des signaux. À l’aide d’un analyseur de spectre et d’une antenne, il est simple de déterminer la force du signal de transmission actuel et la fréquence porteuse. La fréquence, la quantité et l'amplitude de la source du signal sont affichées sur l'écran. Si une antenne directionnelle est utilisée, il va sans dire que les deux équipements de mesure seront capables de déterminer la zone de la source du signal.
Mesure des informations sur l'image de la télévision par câble
La télévision par câble (CATV) est un projet qui utilise le câble pour envoyer de la vidéo au domicile de l'abonné (comme un câble coaxial ou un câble optique). En raison des progrès technologiques, il a été recommandé d'ouvrir la fonction de transmission par micro-ondes ou de transmission par satellite aux maisons des abonnés sous la forme de Spot afin de réduire la difficulté de creuser des routes et d'enterrer des câbles tout en abaissant les prix. La vidéo est évidemment envoyée par câbles, micro-ondes et satellites. Il a coexisté pour servir le public, offrant aux téléspectateurs un plus large éventail d'options.
Les réseaux locaux sans fil sont devenus omniprésents au cours de la dernière décennie, à mesure que l'informatique est devenue omniprésente au bureau, à la maison et dans les communications personnelles. Depuis les spécifications originales du Wi-Fi comme la norme IEEE 802.11 dans la bande de fréquences sans licence industrielle, scientifique et médicale (ISM) de 2,4 GHz, le Wi-Fi a subi plus d'une demi-douzaine de révisions et a progressé depuis un canal de 2 Mb/s. vers plusieurs canaux avec un débit supérieur à 1 Gb/s. Les bandes de fréquences incluent désormais 2,4 GHz, 3,6 GHz, 5 GHz et 60 GHz. Actuellement, les variantes les plus populaires sont 802.11g (2,4 GHz), 802.11n (2,4 et 5 GHz) et 802.11ac (5 GHz).
Tester la transmission WLAN avec les normes les plus récentes peut présenter certains défis. Il existe des implémentations facultatives pour la bande passante du canal, le type de modulation et le nombre de flux spatiaux. Un analyseur de spectre doit disposer d'une bande passante en temps réel de 120 MHz pour tester un canal WLAN de 80 MHz afin de mesurer les tests de masque d'émission du spectre de l'émetteur, à moins qu'il n'existe une méthode de déclenchement externe permettant le déclenchement en dehors de la bande passante FI.
Un instrument de test doit également avoir des spécifications de linéarité et de bruit suffisamment bonnes pour permettre de mesurer l'EVM très faible requis pour la mise en œuvre de la modulation 256QAM, puisque l'EVM de l'appareil doit être < -32 dBm pour le codage 256QAM 5/6, un spectre l'analyseur doit être au moins 10 dB meilleur que cela, ou<-42 dBm in order to accurately measure the signal without contributing distortion. Finally, for testing of multiple spatial streams the test equipment should have up to 8 independent capture channels that are synchronized to permit phase accurate measurements from multiple antennas.
Les émetteurs Wi-Fi peuvent également être caractérisés par des tests de masque d'émission spectrale pour des canaux plus larges que 40 MHz, car une large bande passante en temps réel n'est pas nécessaire pour ce type de test, à condition qu'une méthode de déclenchement sur des rafales de signaux soit disponible. Le RSA5100B a une spécification EVM résiduelle de -49 dBm, ce qui est plus que suffisant pour tester une modulation complexe telle que 256QAM.
Les instruments typiques, tels que les analyseurs de spectre à balayage (SA) et les analyseurs de signaux vectoriels (VSA), capturent les signaux dans les domaines de fréquence ou de modulation. Dans de nombreux cas, cela est insuffisant pour caractériser adéquatement la nature en constante évolution des transmissions RF actuelles.
Les signaux RF transitoires et dynamiques présentent des problèmes uniques, et l'architecture de l'analyseur de spectre en temps réel (RTSA) a été développée pour surmonter les restrictions de mesure du SA et du VSA. Le traitement du signal numérique (DSP) en temps réel est utilisé pour analyser les signaux dans l'analyseur de spectre en temps réel avant qu'ils ne soient stockés en mémoire.
En raison de la vitesse à laquelle le traitement en temps réel se produit, les utilisateurs peuvent voir des événements qui autrement passeraient inaperçus par les systèmes traditionnels et déclencher de manière sélective des déclencheurs pour stocker ces événements en mémoire. Les données stockées en mémoire peuvent être évaluées de manière approfondie dans de nombreux domaines différents à l'aide du traitement par lots.
Le signal dans un système de communication sans fil est envoyé d'une extrémité à l'autre, comme cela est bien connu. Pour faire simple, ce signal est le message qu’il doit envoyer au destinataire pour que la communication ait lieu.
Cependant, la qualité du signal se dégrade au fur et à mesure de la transmission. La force du signal a diminué principalement en raison du bruit dans les canaux de transmission et de réception. En conséquence, nous pouvons conclure que le bruit réduit la force du signal.
Le bruit dans le signal réduit sa portée de transmission et la précision du récepteur. Pour cette raison, la valeur finale n’est pas stable et fluctue.
Cela peut introduire des sources de bruit internes et externes dans une transmission. En conséquence, nous pouvons diviser le bruit en deux catégories : interne et externe.
La transmission entre les antennes introduit du bruit qui peut être mesuré quantitativement à l'aide d'analyseurs ou d'analyseurs de spectre.
Types d'analyseurs de spectre
Il existe généralement trois types distincts d'analyseurs de spectre en fonction de leur conception. Ces trois types sont systématiquement utilisés :
1. Analyseurs de spectre à balayage (SA)
La méthode d'analyse spectrale standard utilise une configuration superhétérodyne à balayage, optimale pour garder un œil sur des signaux constants et calibrés. La conversion vers le bas du signal d'intérêt permet au SA de mesurer la puissance par rapport à la fréquence en balayant la bande passante du filtre de bande passante de résolution (RBW).
L'amplitude d'une fréquence dans la plage sélectionnée est mesurée par un détecteur après avoir traversé le filtre RBW.
Cette méthode a le potentiel de fournir une large plage dynamique, mais elle est limitée dans la mesure où elle ne peut calculer les données d'amplitude que pour un seul point de fréquence à la fois. Pour garantir des résultats fiables, les tests doivent être limités aux signaux d’entrée relativement stables dans le temps.
2. Analyseurs de signaux vectoriels (VSA)
Les mesures vectorielles obtiennent des informations sur l'amplitude et la phase tout en étudiant les signaux modulés numériquement. Le VSA numérise et stocke la forme d'onde de puissance RF générée par n'importe quelle source à l'intérieur de la bande passante de l'instrument.
Pour la démodulation, les mesures et le traitement de l'affichage, le traitement du signal numérique (DSP) peut utiliser les informations d'amplitude et de phase associées à la forme d'onde en mémoire.
Même s’il peut désormais stocker les formes d’onde en mémoire, le VSA n’est toujours pas en mesure de fournir une évaluation complète des événements transitoires. Étant donné que la plupart des instruments fonctionnent en mode de traitement par lots, ils sont aveugles aux événements entre les acquisitions.
En raison de la difficulté de détecter de manière fiable des événements rares ou peu fréquents, un déclenchement externe est souvent nécessaire, ce qui, à son tour, peut exiger un niveau déraisonnable de connaissance préalable des événements eux-mêmes.
De même, le VSA lutte contre les signaux faibles en présence de signaux plus gros et avec les signaux qui changent en fréquence mais pas en amplitude.
3. Analyseurs de spectre en temps réel (RSA)
Contrairement au traitement post-acquisition typique du VSA, le RSA effectue une analyse du signal en utilisant un traitement du signal numérique (DSP) en temps réel avant le stockage en mémoire.
Le traitement des données en temps réel permet à l'utilisateur de détecter et de réagir à des événements qui autrement passeraient inaperçus par des conceptions alternatives, capturant ainsi de manière sélective les données pertinentes pour une utilisation ultérieure. Les données stockées en mémoire peuvent ensuite être soumises à une analyse approfondie et inter-domaines grâce à un traitement par lots.
Que mesurent les analyseurs de spectre
L'amplitude d'un signal à différentes fréquences peut être vue sur un analyseur de spectre. Il permet de tester si les signaux se situent dans des plages acceptables. Il affiche des artefacts tels que du bruit, des formes d'onde compliquées, des occurrences peu fréquentes et des signaux erronés.
Les signaux transitoires peuvent être examinés à l'aide d'analyseurs de spectre, tout comme les diffusions en rafale, les problèmes et le phénomène de signaux plus forts cachant les plus faibles.
Le spectre de fréquences des signaux RF et audio modernes variables dans le temps est souvent analysé à l'aide de tels outils. Ils montrent les éléments constitutifs du signal et le fonctionnement des circuits qui les sous-tendent. Les entreprises les utilisent également pour évaluer si leurs réseaux Wi-Fi et routeurs sans fil peuvent bénéficier de changements de réduction des interférences.
Lorsqu'il s'agit d'utiliser un analyseur de spectre, il est important de comprendre les éléments essentiels qui composent cet outil puissant. Voici quelques-uns des éléments clés que vous devez connaître :
Fréquence
La fréquence est l'un des éléments les plus importants d'un analyseur de spectre. Il représente la plage de fréquences que l'analyseur peut mesurer. La plage de fréquences peut varier selon le modèle de l'analyseur, mais la plupart peuvent mesurer des fréquences de quelques kilohertz à plusieurs gigahertz.
Portée
Span fait référence à la plage de fréquences affichées sur l'écran de l'analyseur. Il est important de choisir la plage appropriée pour le signal que vous analysez afin de garantir que vous pouvez voir toutes les informations pertinentes.
Amplitude
L'amplitude est une mesure de la force du signal mesuré. Il est généralement affiché sur l'axe vertical de l'écran de l'analyseur.
Plage dynamique
La plage dynamique est la différence entre les signaux les plus forts et les plus faibles pouvant être mesurés par l'analyseur. Une plage dynamique plus élevée signifie que l'analyseur peut mesurer avec plus de précision les signaux plus faibles.
Contrôles
Les analyseurs de spectre disposent de diverses commandes qui vous permettent d'ajuster les paramètres de l'analyseur. Ces contrôles incluent des éléments tels que la fréquence centrale, la bande passante de résolution et le temps de balayage.
Résolution Bande passante
La bande passante de résolution fait référence à la largeur de la plage de fréquences que l'analyseur mesure en une seule fois. Une bande passante de résolution plus étroite peut fournir des informations plus détaillées sur le signal analysé.
Temps de balayage
Le temps de balayage fait référence au temps nécessaire à l'analyseur pour mesurer une plage de fréquences. Un temps de balayage plus court peut fournir davantage d'informations en temps réel sur le signal analysé.
Traces
Les traces sont les lignes qui représentent le signal mesuré sur l'écran de l'analyseur. La plupart des analyseurs peuvent afficher plusieurs traces à la fois, vous permettant de comparer différents signaux.
Niveau de bruit moyen affiché
Le niveau de bruit moyen affiché est une mesure du bruit de fond de l'analyseur. Il représente le niveau de bruit que l'analyseur détecte lorsqu'aucun signal n'est présent.
Étalonnage
L'étalonnage est une partie importante de l'utilisation d'un analyseur de spectre. Il garantit que l'analyseur mesure avec précision le signal analysé.
Vous devrez prendre en compte différents aspects lors de l’achat d’un analyseur de spectre ; de la bande passante de résolution aux performances de bruit de phase et à la plage d'amplitude. Examinons quelques-uns des principaux facteurs à garder à l’esprit lors de l’achat.
Gamme de fréquences. La plage de fréquences est un facteur essentiel à prendre en compte car différents analyseurs de spectre mesurent différentes plages de fréquences. Par exemple, certains analyseurs de spectre mesurent les fréquences audio (20 Hz – 20 kHz), tandis que d'autres mesurent les fréquences radio (10 MHz – 10 GHz). Avant d'acheter un analyseur de spectre, il est important de déterminer quelle bande de fréquences vous devez mesurer. Une fois que vous savez cela, vous pouvez affiner votre recherche à un analyseur de spectre qui répond à vos besoins.
Bande passante de résolution. La bande passante de résolution détermine la largeur minimale d'un signal qu'un analyseur de spectre peut résoudre, généralement exprimée en Hertz (Hz).
Une mesure de bande passante haute résolution permet des lectures plus détaillées de signaux étroits, tandis qu'une mesure de bande passante basse résolution est mieux adaptée à la lecture de signaux larges. Lors du choix d'une bande passante de résolution, il est essentiel de prendre en compte l'application pour laquelle vous utiliserez l'analyseur de spectre.
Portée. L'étendue fait référence à la plage de fréquences qu'un analyseur peut mesurer. Une plage plus large signifie que l'analyseur peut mesurer une plus grande plage de fréquences, ce qui est utile pour le dépannage ou la mesure de signaux avec une large plage de fréquences. Une bonne règle de base consiste à choisir un analyseur dont la portée est au moins deux fois supérieure à la bande passante du signal que vous souhaitez mesurer.
Plage d'amplitude. La plage d'amplitude est la différence entre le signal le plus grand et le plus petit qu'un analyseur de spectre peut mesurer. Une plage d'amplitude plus large signifie qu'un analyseur peut mesurer une plage plus large d'intensités de signal. Ceci est crucial car cela permet des mesures précises de signaux très faibles ou puissants à différentes fréquences.
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Q : À quoi sert l’analyseur de spectre ?
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