Анализатор спектра


Анализатор спектра

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

  • Радиоспектрометр (астрономический) — анализатор спектра космических радиоизлучений, представляющий собой специальный радиотелескоп или приставку к радиотелескопу. Существуют также химические радиоспектрометры, близкие по принципу действия, но имеющие другое назначение.

Содержание

Анализаторы спектра. Общие сведения

Классификация анализаторов спектра

  • По диапазону частот — низкочастотные, радиодиапазона (широкополосные) и оптического диапазона.
  • По принципу действия — параллельного типа (многоканальные) и последовательного типа (сканирующие).
  • 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.

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 ещё 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 даёт 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 . Так как спектр колебания может в общем случае изменяться во времени, то оценка ~ S_T(t_1,\omega) даёт т. н. текущий спектр.

Низкочастотные и радиочастотные анализаторы спектра

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: UPV, UPP, Ф4327, С4-34, СК4-83, FLUKE_41B (анализатор гармоник)
Анализатор спектра FSL производства компании Rohde & Schwarz

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: FSL, FSV, FSU, СК4-84, С4-82, GSP-810

Анализаторы последовательного типа

Анализаторы последовательного типа являются наиболее распространенным видом анализаторов для исследования радиосигналов, принцип их действия состоит в сканировании полосы частот с помощью перестраиваемого 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 развёртке осциллографического индикатора, отклики каждой спектральной составляющей последовательно воспроизводятся на его экране.

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.

Цифровые анализаторы

Цифровые анализаторы могут быть построены двумя способами. 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 определёнными 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.

Корпорация Tektronix создала цифровые анализаторы спектра реального времени. Они позволяют отслеживать в реальном масштабе времени быстрые изменения спектра, которые используются в некоторых видах современных коммуникационных систем. При этом,наряду с обычными спектрами,приборы позволяют строить спектрограммы, которые представляют собой множество спектров, представленных в различные моменты времени. Кроме того в приборах применена технология "цифрового фосфора", позволяющая на определенное время запоминать спектры и наглядно отслеживать их изменения во времени.

Компания Rohde-Schwarz также производит анализаторы спектра в реальном масштабе времени, в которых дополнительно реализован режим синхронизации по частотоной маске (селективный запуск). В данном режиме анализатор спектра запускается и производит измерения, если спектр исследуемого сигнала в полосе анализа параллельного БПФ-анализатора на базе АЦП отвечает заданным условиям, например один из спектральных компонентов на заданной частоте превышает установленный уровень. Этот режим полезен при наблюдении спектров сигналов в беспроводной связи, когда возможно выделить необходимые для изучения несущие или пилот-сигналы.

Основные нормируемые характеристики

Оптические анализаторы спектра

Принцип действия

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

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 передачи (ВОЛП) как наиболее актуальный вид измерений.

  • ПРИМЕРЫ: ANDO AQ6331, PROLITE-60, EXFO FTB-5240S

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

Литература и нормативная документация

Литература

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


См. также

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Анализатор спектра" в других словарях:

  • анализатор спектра — [IEV number 312 02 38] EN spectrum analyzer instrument used to provide the amplitude or power distribution of a signal as a function of frequency [IEV number 312 02 38] FR analyseur de spectre appareil utilisé pour fournir la… …   Справочник технического переводчика

  • анализатор спектра — spektro analizatorius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. spectrum analyzer vok. Spektralanalysator, m; Spektrumanalysator, m rus. анализатор спектра, m; спектральный анализатор, m pranc. analyseur du spectre, m …   Automatikos terminų žodynas

  • анализатор спектра — spektro analizatorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. spectral analyzer; spectrum analyzer vok. Spektralanalysator, m; Spektrumanalysator, m rus. анализатор спектра, m; спектральный анализатор, m pranc. analyseur de spectre, m …   Fizikos terminų žodynas

  • Анализатор спектра —         частот, измерительный прибор лабораторного применения для исследования частотных спектров, наблюдаемых на экране электроннолучевой трубки (ЭЛТ), импульсно и амплитудно модулированных колебаний в 3 и 10 см диапазонах волн. Для получения… …   Большая советская энциклопедия

  • анализатор спектра шума — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN noise spectrum analyzer …   Справочник технического переводчика

  • анализатор спектра звуковых частот — garsinio signalo spektro analizatorius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. audio spectrum analyzer vok. Schallspektrumanalysator, m rus. анализатор спектра звуковых частот, m pranc. analyseur du spectre acoustique, m; analyseur du… …   Automatikos terminų žodynas

  • анализатор спектра звука — garso spektro analizatorius statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. spectrum analyzer of sound vok. Schallspektrumanalysator, m rus. анализатор спектра звука, m pranc. analyseur du spectre de son, m …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • анализатор спектра звуковых частот — garsinio signalo analizatorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas garsinio dažnio virpesių sinusinių sandų amplitudžių pasiskirstymui pagal dažnį tirti. atitikmenys: angl. audio spectrum analyzer; audio frequency… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • анализатор спектра звуковых частот — garsinio signalo analizatorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. audio spectrum analyzer; audio frequency spectrometer vok. Schallspektrumanalysator, m; Tonfrequenzspektrometer, n rus. анализатор спектра звуковых частот, m;… …   Fizikos terminų žodynas

  • анализатор спектра частот — rus частотный анализатор (м), анализатор (м) спектра частот eng spectrum analyser (sound spectrum) fra analyseur (m) spectral, analyseur (m) de fréquence deu Tonfrequenz Spektrometer (m), Spektranalysator (m) spa analizador (m) de espectro …   Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки

Книги



We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.