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Como usar um analisador de espectro

Como usar um analisador de espectro


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Os analisadores de espectro são instrumentos de teste chave para uso ao testar radiofrequência, circuitos de RF, módulos e unidades. Eles são usados ​​em muitas áreas, incluindo projeto de RF, projeto geral de circuitos eletrônicos, manufatura e teste de eletrônicos e serviços e, às vezes, reparos em campo.

Esses instrumentos de teste exibem a amplitude em relação à frequência e, como resultado, esses instrumentos de teste são essenciais para localizar sinais espúrios e exibir e medir as larguras de banda dos sinais.

Saber como usar um analisador de espectro de forma eficaz é a chave para poder investigar a operação dos circuitos de RF de maneira adequada.

Uma das principais maneiras de entender como usar um analisador de espectro é dar uma olhada nos controles.

Embora este instrumento de teste possa parecer complicado, pode ser fácil entender como usar um analisador de espectro, uma vez que um pouco de tempo foi gasto com ele.

Embora cada tipo de analisador seja diferente, os conceitos básicos são os mesmos em todos os instrumentos de teste - os mesmos tipos de medição podem ser feitos e as mesmas funções básicas de controle estão disponíveis. Dessa forma, uma vez que um instrumento de teste tenha sido usado, as mesmas habilidades básicas podem ser passadas para o uso de outros analisadores de espectro.


Como usar um analisador de espectro - o básico

Existem vários controles e interfaces diferentes em um analisador de espectro. Embora esses equipamentos de teste possam parecer complicados, é possível fazer um bom uso deles depois de um pouco de prática, pois é necessário usar os controles corretamente.

  • O display Ao ver como usar um analisador de espectro, um dos principais elementos do equipamento de teste é o display. A tela possui uma gratícula que normalmente possui dez divisões horizontais principais e dez divisões verticais principais.

    O eixo horizontal do analisador é linearmente calibrado em frequência com a frequência mais alta no lado direito do display. O eixo vertical é calibrado em amplitude. Esta escala é normalmente logarítmica, embora muitas vezes seja possível ter outras escalas, incluindo as lineares para medições especializadas.

    Uma escala logarítmica é normalmente usada porque permite que sinais em uma faixa muito ampla sejam vistos no analisador de espectro - os sinais de interesse podem variar em 70dB, 80dB ou mais. Normalmente, um valor de 10 dB por divisão é usado. Esta escala é normalmente calibrada em dBm (ou seja, decibéis relativos a 1 miliwatt) e, portanto, é possível ver os níveis de potência absolutos, bem como comparar a diferença de nível entre dois sinais.

    Além da exibição do espectro, os analisadores modernos que usam tecnologia digital geralmente possuem teclas de função para fornecer várias funções ao redor da tela.

  • Configurando a frequência Para definir a frequência de um analisador de espectro, existem duas seleções que podem ser feitas. Essas seleções são independentes umas das outras e em controles diferentes ou inseridas por meio de um teclado separadamente:

    • Freqüência central: : A seleção da frequência central define a frequência do centro da escala para o valor escolhido. Normalmente é onde o sinal a ser monitorado estaria localizado. Desta forma, o sinal principal fica no centro da tela e as frequências de cada lado podem ser monitoradas.
    • Período: A seleção de span é a extensão da cobertura de frequência que deve ser visualizada ou monitorada ao usar o analisador de espectro. A amplitude pode ser dada como uma largura de banda por divisão na gratícula, ou a amplitude total que é vista na parte calibrada da tela, ou seja, dentro das extensões máximas das calibrações na gratícula. Outra opção geralmente disponível é definir as frequências de início e parada da varredura. Esta é outra forma de expressar o intervalo, pois a diferença entre as frequências de início e parada é igual ao intervalo. Reduzir o intervalo permitirá uma melhor resolução do sinal, permitindo que componentes próximos do sinal sejam vistos.
    • Freqüências superior e inferior: : Como uma alternativa para definir a amplitude e a frequência central, muitos analisadores oferecem a capacidade de inserir as frequências de início e parada ou superior e inferior para a varredura.
  • Ajustes de ganho e atenuação Existem outros controles para usar em um analisador de espectro. A maioria deles se enquadra em uma de duas categorias. O primeiro está associado ao ganho ou atenuação de seções dentro do analisador de espectro.

    Se as seções do equipamento de teste estiverem sobrecarregadas, sinais espúrios podem ser gerados dentro do instrumento. Isso pode ser evitado incluindo atenuação extra usando o atenuador de entrada. No entanto, se muita atenuação for inserida, um ganho adicional será necessário nos estágios posteriores (ganho de FI) e o nível de ruído de fundo será aumentado e isso pode às vezes mascarar sinais de nível inferior. Portanto, uma escolha cuidadosa dos níveis de ganho relevantes dentro do analisador de espectro é necessária para obter o desempenho ideal.

    O equipamento de teste moderno geralmente tem um único controle de ganho, normalmente chamado de controle de nível de referência, que combina a atenuação de entrada e os controles de ganho de IF. Ele ajusta automaticamente ambos para obter a configuração ideal. Desta forma, tanto a sobrecarga em uma extremidade da escala quanto o nível de ruído na outra extremidade são otimizados.

    Normalmente, o ganho geral é ajustado de forma que o pico do sinal de interesse seja colocado na parte superior da tela - normalmente, um intervalo de 10dB a partir do topo é uma margem suficiente. Desta forma, os sinais espúrios e outros sinais em amplitude também podem ser vistos facilmente.

    Se o nível de referência for reduzido demais, os sinais terão seu valor reduzido e se aproximarão progressivamente do nível de ruído residual. Para medições razoáveis, deve haver uma diferença de 20dB entre o sinal e o ruído.

  • Taxa de varredura O analisador de espectro opera varrendo a faixa de frequência necessária do limite inferior ao superior do intervalo exigido. A velocidade com que isso é feito é importante. Obviamente, quanto mais rápido ele varre a faixa, mais rápido a medição pode ser feita.

    No entanto, a taxa de varredura do instrumento de teste é limitada por dois outros elementos. Estes são o filtro que é usado no IF e o filtro de vídeo que também pode ser usado para calcular a média da leitura. Esses filtros devem ter tempo para responder, caso contrário, os sinais serão perdidos e as medições serão inúteis.

    Ainda é essencial manter a taxa de varredura o mais alta possível para garantir que as medições sejam feitas o mais rápido possível. Normalmente, a taxa de varredura, a amplitude e as larguras de banda do filtro estão vinculadas ao equipamento de teste para garantir que a combinação ideal seja escolhida. A taxa de varredura é uma configuração chave, especialmente quando um grande número de medições precisa ser feito, por exemplo, em projetos de RF, onde ICs ou circuitos de RF precisam ser caracterizados, ou em fabricantes de eletrônicos, onde os tempos de teste devem ser reduzidos ao mínimo.

  • Filtrar larguras de banda Os outros controles dizem respeito às larguras de banda do filtro dentro do instrumento. Geralmente, existem dois tipos:
    • Filtro IF: O filtro IF básico fornece a resolução do analisador de espectro em termos de frequência. A escolha de uma largura de banda de filtro estreita permitirá que sejam vistos sinais próximos. Porém, pelo próprio fato de serem de banda estreita, esses filtros não respondem às mudanças tão rapidamente quanto os de banda mais larga. Consequentemente, uma taxa de varredura mais lenta deve ser escolhida ao usá-los.

      Ao ter que usar larguras de banda estreitas e taxas de varredura lentas, o tempo que uma medição pode ser feita reduzindo o intervalo que precisa ser varrido. Mesmo que uma taxa de varredura lenta deva ser usada, a faixa sobre a qual a varredura deve ser feita pode ser reduzida, reduzindo assim o tempo de varredura para o analisador.

    • Filtro de vídeo: A função de filtro de vídeo foi usada com muitos analisadores de espectro analógicos e não é comumente vista naqueles que usam processamento de sinal digital. Ele fornece uma forma de cálculo da média a ser aplicada ao sinal. Isso tem o efeito de reduzir as variações causadas pelo ruído e pode ajudar a calcular a média do sinal e, assim, revelar sinais que de outra forma não seriam vistos. Usar a filtragem de vídeo também limita a velocidade na qual o analisador de espectro pode fazer a varredura. Analisadores de espectro modernos e FFT em tempo real terão uma função especial de média.

    Em analisadores de espectro modernos, a largura de banda do filtro é normalmente vinculada automaticamente ao intervalo e à taxa de varredura, de forma que a configuração ideal seja escolhida para qualquer situação. Quanto mais estreito for o filtro, mais precisos serão os detalhes vistos e menor será o nível de ruído. (NB o ruído é proporcional à largura de banda, portanto, quanto menor a largura de banda, menor o ruído). Conforme mencionado acima, uma boa regra geral é garantir que haja uma diferença de 20dB entre o ruído e o nível do sinal para medições razoáveis.

    A largura de banda do filtro também pode ser referida como a resolução, visto que detalhes mais precisos podem ser vistos com níveis de largura de banda de filtro mais estreitos.

  • Marcadores: Um recurso muito útil incorporado em analisadores de espectro virtualmente novos é o uso de marcadores. Eles detectam o nível de porções específicas da forma de onda e podem ser usados ​​para medir os níveis de diferentes sinais e comparar figuras como os níveis de harmônicos ou sinais espúrios em relação à portadora.

    Normalmente, esses marcadores podem ser definidos para selecionar o pico, segundo pico e assim por diante, ou para medir o nível em um determinado ponto - uma roda ou botão geralmente é usado para definir a frequência para isso.

    Esses marcadores são geralmente controlados pelas teclas de função programáveis ​​que normalmente estão presentes como teclas programáveis ​​na tela de toque ou como botões ao redor da tela.

Os analisadores de espectro modernos possuem um número enorme de facilidades, especialmente quando comparados aos instrumentos de teste analógicos de muitos anos atrás.

Além de muitos recursos, como marcadores, normalmente há vários outros recursos que podem ser acessados ​​por meio de teclas programáveis. Isso pode incluir rotinas para medição de ruído de fase e figura de ruído.

Outra é a capacidade de teste fácil de espectros de sinal. Uma máscara pode ser configurada detalhando os limites dentro dos quais o espectro de um sinal deve cair. Esta máscara aparece na tela e então se torna muito fácil ver se o espectro de um sinal está fora disso.

Dicas e sugestões para usar um analisador de espectro

Embora seja possível detalhar os vários controles de um analisador de espectro e o que eles fazem, existem outros pontos relacionados ao lado prático de usar um analisador de espectro que estão listados abaixo:

  • Cuidado com o nível de entrada: Ao lidar com níveis de alta potência, pode ser muito fácil danificar a entrada desses instrumentos de teste. A entrada geralmente é conectada diretamente a um mixer de alto desempenho. Se energia excessiva for aplicada, isso pode destruir o mixer e pode ser caro para consertar, sem falar no custo da interrupção de qualquer teste enquanto uma substituição é encontrada.

    Ao testar os transmissores, a saída deve ser passada por um atenuador e, ao reconfigurar qualquer teste, pode ser fácil esquecer de incluir o atenuador. Tenha muito cuidado para garantir que o atenuador esteja sempre incluído para reduzir quaisquer níveis de alta potência para que a entrada não fique sobrecarregada.

    O conector de entrada para o analisador normalmente tem um aviso sobre o nível de potência máxima permitido, detalhando as potências reais permitidas.
  • Verificar se sinais espúrios são gerados no analisador ou UUT: Ao testar sinais espúrios, nem sempre é óbvio se quaisquer sinais espúrios foram gerados internamente no instrumento de teste ou se são da unidade em teste. Os estágios de entrada do analisador de espectro podem gerar sinais graves se ficarem sobrecarregados.

    A maneira fácil de verificar é reduzir o nível do atenuador de entrada (não qualquer outro controle de ganho) em 10 dB. Se os níveis espúrios caírem em 10dB (junto com os outros sinais), então os sinais espúrios são gerados pela UUT. Se os sinais espúrios caírem em mais de 10 dB, isso significa que eles são gerados internamente no analisador de espectro. Se for esse o caso, reduza o atenuador de entrada até que os sinais espúrios gerados pelo analisador de espectro não sejam mais visíveis.

  • Certifique-se de que o software está atualizado: É sempre melhor garantir que o software do analisador de espectro esteja atualizado. Os fabricantes atualizam periodicamente o software para corrigir bugs e, às vezes, para melhorar o desempenho. Ao manter o software atualizado, é possível garantir que todos os recursos mais recentes estejam disponíveis.
  • Ao medir o ruído de fase, certifique-se de que o desempenho do analisador é adequado: Ao medir o ruído de fase de um sinal usando um analisador de espectro, certifique-se de que o desempenho do ruído do oscilador local dentro do analisador de espectro seja cerca de 6 dB melhor do que o desempenho esperado do sinal em teste. Se não for assim, o ruído de fase do oscilador do analisador de espectro afetará as leituras. Se o caso extremo em que o sinal em teste é melhor do que o do oscilador local do analisador de espectro, o ruído de fase do próprio analisador de espectro é medido!

Ao usar um analisador de espectro, é rapidamente possível chegar a um lugar onde ele pode ser usado com eficácia. Algumas das dicas e sugestões sobre o uso desses instrumentos de teste ajudam a superar problemas que todos encontram ao usar analisadores de espectro.

Embora a maioria dos analisadores de espectro tenha controles adicionais, os mencionados são os principais usados ​​e permitirão um bom entendimento de como usar um analisador de espectro. Os analisadores de espectro são itens de equipamento de teste muito úteis e inestimáveis ​​para o projeto, desenvolvimento e teste de RF.

Os analisadores de espectro são instrumentos de teste inestimáveis ​​para projetos de RF - eles fornecem percepções essenciais sobre a operação de circuitos, módulos e sistemas de RF. Como tal, eles são um dos itens mais importantes de equipamento de teste para design de RF, design de circuitos eletrônicos, fabricação de eletrônicos, serviços, reparos de campo, etc.


Assista o vídeo: #27: Osciloscopio FFT Transformada de Fourier y Analizador de Espectro distorsion Armonica (Julho 2022).


Comentários:

  1. Zolorg

    Eu li muito sobre o assunto hoje.

  2. Goddard

    Certamente, certamente.

  3. Dannie

    E é claro que desejamos:

  4. Vogor

    Obrigado por esclarecedor e, o mais importante, bem a tempo. Pense, cinco anos já na Internet, mas é a primeira vez que ouvi falar disso.

  5. Bearacb

    Eu acho que você não está certo. Vamos discutir.



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