Анализатор спектра: назначение и принцип работы прибора в спутниковой связи

Анализатор спектра – контрольно-измерительный прибор, использующийся для измерения и визуализации спектрального образа сигнала.

Устройства бывает разных типов. Они подразделяются по диапазону частот:

• С низкой частотой.
• Широкополосные.
• Оптические.

В зависимости от особенностей действия подразделяются на параллельные и последовательные. Исходя от способа обработки данных, приборы бывают:

• Цифровыми. Анализируют модуль вектора погрешности, определяют дисбаланс IQ, а также отклонение от временной фазы).
• Аналоговыми. Определяют уровень заполнения частотной полосы и коэффициент модуляции.

Исходя от особенностей проводимого анализа, приборы бывают:

• Скалярными. Предоставляют данные, связанные с амплитудой спектральных гармоничных элементов.
• Векторные. Данную информацию об амплитудных/фазовых соотношениях.

К главным характеристикам контрольно-измерительных устройств относят:

• Разрешающую способность. Самый маленький частотный интервал, который применяется для отбора и измерения спектральных элементов, находящихся вблизи.
• Частотный диапазон. Определяет зоны, где выполняется спектральный анализ сигнала. Отличается наличием поддиапазонов. При анализе такого параметра берутся во внимание верхние и нижние пределы вилки частот.
• Период анализа. Временной отрезок, на протяжении которого происходит анализ сигнала в определенном диапазоне частот. Данные напрямую зависят от периода, необходимого для получения информации с резонаторов.
• Погрешность частоты. Определяет точность установки частотного интервала между спектральными элементами.
• Погрешность амплитуды. Показывает точность, с которой определяется амплитуда, исходя от функциональных особенностей анализатора.
• Уровень шума. Берется во внимание в случае работы с плохим сигналом, который нуждается в повышенной точности. Лучшим показателем считается уровень -137 дБ.

Предназначение

Благодаря анализатору спектра удастся получить амплитудно-частотные данные сигнала и проанализировать его распределение по амплитуде частот. Устройство задействуется для:

• Проведения тестирования на телевидении и радио.
• Контролирования качества и проверки электроники.
• Выявления частот  радиоволн и микроволн.
• Стандартизации и тестирования оборудования радио и мобильной связи.
• Диагностики/калибровке генераторов.
• Решения узкоспециализированных задач.

С помощью контрольно-измерительного устройства выполняется мониторинг основных параметров системы, осуществляется настройка, а также наблюдение за выполняемой работой.

Спектр сигнала предусматривает набор синусоидальных волн в определенный временной промежуток. С помощью анализатора можно получить информацию об АЧХ и проводить мониторинг распределения энергии по частоте. На базе полученных данных удастся ликвидировать помехи и возобновить сигнал к изначальной частоте.

Основная задача анализатора заключается в контроле полос и частот, с которыми работает оборудование, что гарантирует их правильную и безопасную работу. С помощью анализа спектра диагностируются электромагнитные помехи, выполняется наблюдение за радиочастотами, а также собираются данные о параметрах: соотношение шума и сигнала, коэффициент шума, искажения, модуляция спектрального типа.

Принцип работы

Особенности работы анализатора напрямую зависят от его типа. Контрольно-измерительные приборы делаться на устройства реального действия и свипирующие, которые спроектированы на основании супергетеродинного приемника. Свипирующий агрегат соединяет входящий сигнал РЧ вместе с частотой гетеродина. В результате образовывается сигнал с низкой ПЧ. Затем он проникает через 1 либо несколько каскадов усиливающего типа. К преимуществам таких приборов относят интуитивное управление низкой промежуточной частоты. Это способствует эффективной обработке сигнала. К отрицательным качествам данного вида устройства следует отнести невозможность отслеживать сигналы, которые стремительно меняются, пропускание кратковременных импульсов, неправильное отображение диапазона импульсных сигналов радиосвязи при свипировании.

Анализ спектра в реальном времени предусматривает сбор информации  во временной зоне с дальнейшим преобразованием в частотную за счет специальных алгоритмов Фурье. Затем осуществляется последующее преобразование сигналов, оцифровывание последней ПЧ с помощью аналогово-цифрового преобразователя. Данные агрегаты являются важными при отображении кратковременных и стремительно меняющихся событий.