スペクトラムアナライザとは：動作とそのアプリケーション

スペクトラムアナライザは、測定に使用される重要なテストの1つです。 周波数 および他の多くのパラメータ。興味深いことに、スペクトラムアナライザは、私たちが知っている信号を測定し、私たちが知らない信号を見つけるために使用されます。その精度により、スペクトラムアナライザは電気および電子測定の分野で多くのアプリケーションを獲得しています。多くの回路やシステムをテストするために使用されます。これらの回路とシステムは、無線周波数レベルで動作します。

さまざまなモデル構成を備えたこのデバイスは、計装および測定の分野で独自の汎用性を備えています。さまざまな仕様、サイズが付属しており、特定のアプリケーションに基づいて利用することもできます。極超短波のレベルでさえ高い周波数範囲での装置の使用は現在研究中である。コンピュータシステムに接続することもでき、測定値をデジタルプラットフォームに記録することができます。

スペクトラムアナライザとは何ですか？

スペクトラムアナライザは、基本的に、回路またはシステムのさまざまなパラメータを無線周波数範囲で測定するテスト機器です。通常の試験装置では、時間に対する振幅に基づいて量を測定します。たとえば、電圧計は時間領域に基づいて電圧振幅を測定します。したがって、次の正弦曲線が得られます。 AC電圧 またはの直線 DC電圧 。しかし、スペクトラムアナライザは、振幅と周波数の観点から量を測定します。

周波数領域の応答

図に示すように、スペクトラムアナライザは周波数領域で振幅を測定します。高いピーク信号は大きさを表し、その間にノイズ信号もあります。スペクトラムアナライザを使用して、ノイズ信号を除去し、システムをより効率的にすることができます。信号対雑音比（SNR）は、今日の電子アプリケーションにとって重要な機能の1つです。たとえば、ヘッドホンにはノイズキャンセリング機能が付いています。このような機器のテストには、スペクトラムアナライザが使用されます。

アナライザのブロック図

ブロック図

スペクトラムアナライザのブロック図を上に示します。これは、入力無線周波数信号を減衰させる入力減衰器で構成されています。減衰した信号はローパスフィルターに送られ、リップル成分を除去します。

フィルタリングされた信号は、電圧調整された発振器と混合され、増幅器に供給されます。ザ・ 増幅器 陰極線オシロスコープに供給されます。反対側には、スイープジェネレーターもあります。両方とも、垂直方向と水平方向のたわみのためにCROに供給されます。

スペクトラムアナライザの動作原理

スペクトラムアナライザは、基本的に信号のスペクトル内容を測定します。つまり、アナライザに供給されます。たとえば、フィルターの出力を測定している場合、たとえばローパスフィルターの場合、スペクトラムアナライザーは周波数領域で出力フィルターのスペクトルコンテンツを測定します。このプロセスでは、ノイズの内容も測定してCROに表示します。

ブロック図に示されているように、スペクトラムアナライザの動作は、基本的にブラウン管オシロスコープで垂直方向と水平方向のスイープを生成するものとして分類できます。測定信号の水平方向のスイープは周波数に関してであり、垂直方向のスイープはその振幅に関してであることがわかっています。

ワーキング

測定された信号の水平掃引を生成するために、無線周波数レベルの信号が入力減衰器に供給され、入力減衰器は無線周波数レベルの信号を減衰させます。減衰器の出力はローパスフィルターに送られ、信号のリップル成分を除去します。次に、それは増幅器に供給され、増幅器は信号の大きさを特定のレベルに増幅します。

このプロセスでは、特定の周波数に調整された発振器の出力とも混合されます。発振器は、供給された波形の交互の性質を生成するのに役立ちます。発振器と混合されて増幅された後、信号は水平検波器に送られ、水平検波器が信号を周波数領域に変換します。ここでスペクトラムアナライザでは、信号のスペクトル量は周波数領域で表されます。

垂直掃引の場合、振幅が必要です。振幅を取得するために、信号は電圧調整された発振器に供給されます。電圧調整発振器は、無線周波数レベルで調整されます。一般に、抵抗とコンデンサの組み合わせは、発振回路を得るために使用されます。これはRCオシレーターとして知られています。発振器レベルでは、信号は360度位相シフトされます。この位相シフトには、さまざまなレベルのRC回路が使用されます。通常、3つのレベルがあります。

変圧器でさえ、位相シフトの目的で使用されることもあります。ほとんどの場合、発振器の周波数もランプジェネレータを使用して制御されます。ランプジェネレータは、パルスのランプを取得するためにパルス幅変調器に接続されることもあります。発振器の出力は垂直掃引回路に供給されます。これは、ブラウン管オシロスコープに振幅を提供します。

スペクトラムアナライザの種類

スペクトラムアナライザは2つのカテゴリに分類できます。アナログとデジタル

アナログスペクトラムアナライザ

アナログスペクトラムアナライザは、スーパーヘテロダイン原理を使用しています。これらは、スイープアナライザーまたはスイープアナライザーとも呼ばれます。ブロック図に示されているように、アナライザには異なる水平および垂直掃引回路があります。出力をデシベルで表示するために、水平掃引回路の前に対数増幅器も使用されます。ビデオコンテンツをフィルタリングするためのビデオフィルターも用意されています。ランプジェネレータを使用すると、各周波数がディスプレイ上の一意の場所に提供され、それによって周波数応答を表示できます。

デジタルスペクトラムアナライザ

デジタルスペクトラムアナライザは、高速フーリエ変換（FFT）ブロックとアナログ-デジタルコンバータ（ADC）ブロックで構成され、アナログ信号をデジタル信号に変換します。ブロック図表現による

デジタルスペクトラムアナライザ

ブロック図の表現で示されているように、信号は減衰器に送られ、減衰器は信号のレベルを減衰させてから、リップル成分を除去するためにLPFに送られます。次に、信号はアナログ-デジタルコンバーター（ADC）に送られ、ADCは信号をデジタルドメインに変換します。デジタル信号は、信号を周波数領域に変換するFFTアナライザに送られます。信号の周波数スペクトルを測定するのに役立ちます。最後に、CROを使用して表示されます。

アナライザーの長所と短所

無線周波数範囲の信号のスペクトル量を測定するため、多くの利点があります。また、いくつかの測定値も提供します。唯一の欠点は、通常の従来のメーターと比較して高いコストです。

アナライザーのアプリケーション

基本的に試験目的で使用されるスペクトラムアナライザは、さまざまな量を測定するために使用できます。これらの測定はすべて、無線周波数レベルで行われます。スペクトラムアナライザを使用して頻繁に測定される量は次のとおりです。

• 信号レベル –周波数領域に基づく信号の振幅は、スペクトラムアナライザを使用して測定できます。
• 位相ノイズ –測定は周波数領域で行われ、スペクトルの内容が測定されるため、位相ノイズを簡単に測定できます。ブラウン管オシロスコープの出力にリップルとして現れます。
• 高調波歪み –これは、信号の品質を決定するための主要な要素です。高調波歪みに基づいて、信号の電力品質を評価するために全高調波歪み（THD）が計算されます。信号はたるみやうねりから保存する必要があります。不必要な損失を避けるために、高調波歪みレベルの低減はさらに重要です。
• 相互変調歪み –信号の変調中、振幅（振幅変調）または周波数（周波数変調）に基づいて、中間レベルで歪みが発生します。信号を処理するには、この歪みを回避する必要があります。このために、スペクトラムアナライザを使用して相互変調歪みを測定します。外部回路を使用して歪みを低減すると、信号を処理できます。
• スプリアス信号 –これらは、検出および除去される不要な信号です。これらの信号を直接測定することはできません。これらは、測定する必要のある未知の信号です。
• 信号周波数 –これも評価すべき重要な要素です。アナライザーを無線周波数レベルで使用したため、周波数帯域が非常に高く、すべての信号の周波数成分を測定することが重要になります。このスペクトルには、アナライザが特に使用されます。
• スペクトルマスク –スペクトラムアナライザは、スペクトルマスクの分析にも役立ちます

したがって、動作原理、設計、利点、およびアプリケーションを見てきました スペクトラム アナライザ。スペクトラムアナライザで測定されているデータをどのように保存するかを考える必要がありますか？そして、それをコンピュータのような他の媒体に転送してさらに測定する方法。