스펙트럼 분석기 란 무엇입니까 : 작동 및 응용

스펙트럼 분석기 란 무엇입니까 : 작동 및 응용

스펙트럼 분석기는 측정에 사용되는 중요한 테스트 중 하나입니다. 주파수 및 기타 많은 매개 변수. 흥미롭게도 스펙트럼 분석기는 우리가 알고있는 신호를 측정하고 우리가 모르는 신호를 찾는 데 사용됩니다. 정확성으로 인해 스펙트럼 분석기는 전기 및 전자 측정 분야에서 많은 응용 분야를 확보했습니다. 많은 회로와 시스템을 테스트하는 데 사용됩니다. 이러한 회로와 시스템은 무선 주파수 수준에서 작동합니다.



다양한 모델 구성을 통해이 장치는 계측 및 측정 분야에서 고유 한 다양성을 제공합니다. 다양한 사양, 크기가 제공되며 특정 애플리케이션에 따라 사용할 수도 있습니다. 초고주파 수준의 심지어 고주파 범위에서 장치를 사용하는 것은 현재 연구 중입니다. 컴퓨터 시스템에 연결하여 측정 값을 디지털 플랫폼에 기록 할 수도 있습니다.


스펙트럼 분석기 란 무엇입니까?

스펙트럼 분석기는 기본적으로 무선 주파수 범위에서 회로 또는 시스템의 다양한 매개 변수를 측정하는 테스트 장비입니다. 정상적인 테스트 장비는 시간에 대한 진폭을 기준으로 양을 측정합니다. 예를 들어 전압계는 시간 도메인을 기반으로 전압 진폭을 측정합니다. 그래서 우리는 정현파 곡선을 얻을 것입니다 AC 전압 또는 직선 DC 전압 . 그러나 스펙트럼 분석기는 진폭 대 주파수 측면에서 수량을 측정합니다.





주파수 영역 응답

주파수 영역 응답

다이어그램에 표시된대로 스펙트럼 분석기는 주파수 도메인의 진폭을 측정합니다. 높은 피크 신호는 크기를 나타내며 그 사이에는 노이즈 신호도 있습니다. 스펙트럼 분석기를 사용하여 노이즈 신호를 제거하고 시스템을보다 효율적으로 만들 수 있습니다. 신호 대 잡음 제거 인자 (SNR)는 오늘날 전자 응용 분야에서 중요한 기능 중 하나입니다. 예를 들어 헤드폰에는 소음 제거 기능이 있습니다. 이러한 장비를 테스트하기 위해 스펙트럼 분석기가 사용됩니다.



분석기 블록 다이어그램

블록 다이어그램

블록 다이어그램

스펙트럼 분석기의 블록 다이어그램은 위에 나와 있습니다. 입력 라디오 주파수 신호를 감쇠하는 입력 감쇠기로 구성됩니다. 감쇠 된 신호는 리플 내용을 제거하기 위해 저역 통과 필터로 공급됩니다.

필터링 된 신호는 전압 튜닝 오실레이터와 혼합되어 증폭기로 공급됩니다. 그만큼 증폭기 음극선 오실로스코프에 공급됩니다. 다른쪽에는 스윕 생성기도 있습니다. 둘 다 수직 및 수평 편향을 위해 CRO에 공급됩니다.


스펙트럼 분석기 작동 원리

스펙트럼 분석기는 기본적으로 분석기에 공급되는 신호의 스펙트럼 내용을 측정합니다. 예를 들어 필터의 출력을 측정하는 경우 저역 통과 필터라고 가정하면 스펙트럼 분석기는 주파수 도메인에서 출력 필터의 스펙트럼 내용을 측정합니다. 이 과정에서 소음 함량을 측정하여 CRO에 표시하고

블록 다이어그램에 표시된 것처럼 스펙트럼 분석기의 작동은 기본적으로 음극선 오실로스코프에서 수직 및 수평 스위프를 생성하는 것으로 분류 할 수 있습니다. 측정 된 신호의 수평 스위프는 주파수에 대한 것이고 수직 스위프는 진폭에 대한 것임을 알고 있습니다.

일

측정 된 신호의 수평 스위프를 생성하기 위해 무선 주파수 레벨의 신호가 입력 감쇠기로 공급되어 무선 주파수 레벨에서 신호를 감쇠합니다. 감쇠기의 출력은 신호의 리플 내용을 제거하기 위해 로우 패스 필터로 공급됩니다. 그런 다음 신호의 크기를 특정 수준으로 증폭하는 증폭기에 공급됩니다.

이 과정에서 특정 주파수로 튜닝 된 오실레이터의 출력과도 혼합됩니다. 발진기는 공급 된 파형의 교번 특성을 생성하는 데 도움이됩니다. 발진기와 혼합되어 증폭 된 후 신호는 수평 검출기로 공급되어 신호를 주파수 영역으로 변환합니다. 여기 스펙트럼 분석기에서 신호의 스펙트럼 양은 주파수 영역에 표시됩니다.

수직 스위프의 경우 진폭이 필요합니다. 진폭을 얻기 위해 신호는 전압 조정 오실레이터에 공급됩니다. 전압 조정 발진기는 무선 주파수 수준에서 조정됩니다. 일반적으로 발진기 회로를 얻기 위해 저항과 커패시터의 조합이 사용됩니다. 이것은 RC 발진기로 알려져 있습니다. 오실레이터 레벨에서 신호는 360도 위상 이동됩니다. 이 위상 변이를 위해 다른 레벨의 RC 회로가 사용됩니다. 일반적으로 3 단계로 나뉩니다.

때로는 변압기조차도 위상 편이 목적으로 사용됩니다. 대부분의 경우 오실레이터의 주파수도 램프 생성기를 사용하여 제어됩니다. 램프 생성기는 때때로 펄스의 램프를 얻기 위해 펄스 폭 변조기에 연결됩니다. 발진기의 출력은 수직 스위프 회로에 공급됩니다. 음극선 오실로스코프에 진폭을 제공합니다.

스펙트럼 분석기의 유형

스펙트럼 분석기는 두 가지 범주로 분류 할 수 있습니다. 아날로그 및 디지털

아날로그 스펙트럼 분석기

아날로그 스펙트럼 분석기는 수퍼 헤테로 다인 원리를 사용합니다. 스위프 또는 스위프 분석기라고도합니다. 블록 다이어그램에 표시된 바와 같이 분석기는 수평 및 수직 스위프 회로가 다릅니다. 출력을 데시벨로 표시하기 위해 수평 스위프 회로 앞에 로그 증폭기도 사용됩니다. 비디오 콘텐츠를 필터링하기 위해 비디오 필터도 제공됩니다. 램프 생성기를 사용하면 각 주파수에 디스플레이에서 고유 한 위치를 제공하여 주파수 응답을 표시 할 수 있습니다.

디지털 스펙트럼 분석기

디지털 스펙트럼 분석기는 고속 푸리에 변환 (FFT) 블록과 아날로그-디지털 변환기 (ADC) 블록으로 구성되어 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환합니다. 블록 다이어그램 표현으로

디지털 스펙트럼 분석기

디지털 스펙트럼 분석기

블록 다이어그램 표현에서 알 수 있듯이 신호는 감쇠기로 공급되어 신호의 레벨을 감쇠 한 다음 리플 내용을 제거하기 위해 LPF로 공급됩니다. 그런 다음 신호는 신호를 디지털 도메인으로 변환하는 아날로그-디지털 변환기 (ADC)로 공급됩니다. 디지털 신호는 신호를 주파수 도메인으로 변환하는 FFT 분석기로 공급됩니다. 신호의 주파수 스펙트럼을 측정하는 데 도움이됩니다. 마지막으로 CRO를 사용하여 표시됩니다.

분석기의 장점과 단점

무선 주파수 범위에서 신호의 스펙트럼 양을 측정하므로 많은 장점이 있습니다. 또한 여러 측정 값을 제공합니다. 유일한 단점은 일반적인 기존 미터에 비해 높은 비용입니다.

분석기의 응용

기본적으로 테스트 목적으로 사용되는 스펙트럼 분석기를 사용하여 다양한 양을 측정 할 수 있습니다. 이러한 모든 측정은 무선 주파수 수준에서 이루어집니다. 스펙트럼 분석기를 사용하여 자주 측정되는 양은 다음과 같습니다.

  • 신호 수준 – 주파수 영역에 기반한 신호의 진폭은 스펙트럼 분석기를 사용하여 측정 할 수 있습니다.
  • 위상 노이즈 – 측정이 주파수 영역에서 수행되고 스펙트럼 내용이 측정되므로 위상 노이즈를 쉽게 측정 할 수 있습니다. 음극선 오실로스코프의 출력에 잔물결로 나타납니다.
  • 고조파 왜곡 – 이것은 신호의 품질을 결정하는 주요 요인입니다. 고조파 왜곡을 기반으로 총 고조파 왜곡 (THD)을 계산하여 신호의 전력 품질을 평가합니다. 신호는 처짐 및 팽창으로부터 저장되어야합니다. 고조파 왜곡 수준의 감소는 불필요한 손실을 방지하는 데에도 중요합니다.
  • 상호 변조 왜곡 – 신호를 변조하는 동안 진폭 (진폭 변조) 또는 주파수 (주파수 변조)에 따라 중간 레벨에서 왜곡이 발생합니다. 신호를 처리하려면 이러한 왜곡을 피해야합니다. 이를 위해 스펙트럼 분석기를 사용하여 상호 변조 왜곡을 측정합니다. 외부 회로를 사용하여 왜곡이 감소되면 신호를 처리 할 수 ​​있습니다.
  • 가짜 신호 – 이는 감지 및 제거 할 원치 않는 신호입니다. 이러한 신호는 직접 측정 할 수 없습니다. 측정해야 할 알려지지 않은 신호입니다.
  • 신호 주파수 – 이것은 또한 평가해야 할 중요한 요소입니다. 분석기를 무선 주파수 수준에서 사용했기 때문에 주파수 대역이 매우 높고 모든 신호의 주파수 성분을 측정하는 것이 중요해졌습니다. 이 스펙트럼의 경우 분석기가 특별히 사용됩니다.
  • 스펙트럼 마스크 – 스펙트럼 분석기는 스펙트럼 마스크 분석에도 도움이됩니다.

따라서 우리는 작동 원리, 디자인, 장점 및 응용 프로그램을 보았습니다. 스펙트럼 분석기. 스펙트럼 분석기에서 측정되는 데이터를 저장하는 방법을 생각해야합니다. 추가 측정을 위해 컴퓨터와 같은 다른 매체로 전송하는 방법.