Spectrum Analyzer -Wikipedia

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スペクトルアナライザー アメリカのメーカーアジレントの

a スペクトルアナライザー （ 英語 スペクトルアナライザー ）は、周波数範囲に信号を記録および表示するために電気測定技術で使用される測定デバイスです。ディスプレイは通常、測定デバイスに組み込まれた画面上で実行されます。これにより、水平軸（Abscissa）が周波数軸であり、振幅は垂直軸（縦座標）にマッピングされます。結果の画像は、周波数スペクトルまたは短いスペクトルと呼ばれます。対照的に、スペクトルアナライザーに関連する測定デバイスであるオシロスコープは、時間領域の信号コースを表します。多くのデジタルオシロスコープは、周波数スペクトルの簡単な提示のオプションも提供します。

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スペクトルアナライザーは、とりわけ、電気回路開発と高周波測定技術の分野で使用されます。現在、スペクトルアナライザーの古い名前です 「パノラマの受信者」 と 「ウェレナンゼガー」 。 [初め]

スペクトルアナライザーの画面上の振幅スペクトル

信号から複雑な周波数スペクトルを作成する方法はいくつかあります

バツ _ {displaystyle {underline {x}}}

たべる。スペクトルアナライザーは一般に、参照フェーズと測定された信号とその位相の状況に時間を参照することができないため、周波数スペクトルの量のみ、So -Called 振幅の側面

| バツ _ | {displaystyle | {underline {x}} |}

、決定および提示。数学的な説明を含む一部のサンプルスペクトルはにあります。 [2] また。 [3]

スペクトルアナライザーでは、さまざまな測定方法が一般的です。

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手順については、以下に説明します。デジタルスペクトルアナライザーには、個々の方法の利点を活用できるように、組み合わせにいくつかの測定方法が含まれている場合があります。

fft-analyzer [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

周波数スペクトルは、フーリエ変換の助けを借りて直接計算されます（通常のデジタル測定デバイスでは、高速フーリエ変換が使用されます）。デジタルオシロスコープのスペクトルプレゼンテーションは、通常、このプロセスに基づいています。このタイプの測定は、時間領域の測定または時間範囲の方法です（ 英語 時間ドメイン測定 ）呼び出されました。

利点は、測定デバイスでの比較的低い技術的努力、低伸縮性帯域幅、または高い帯域幅を使用することは、ダイナミックレンジが低下した唯一の低スペクトル解像度の唯一の低スペクトル解像度です。 100 dBの高ダイナミックは、100 kHzの周波数まで技術的に実行可能です。ただし、プリアンプを使用して動的範囲を多少増加させることができます。

簡素化されたブロック回路画像FFTスペクトルアナライザー

単純化されたブロック回路の画像には、FFTアナライザーの構造が示されています。入力信号は、エイリアシングを避けるためにローパスフィルタリングにかけられ、アナログデジタルコンバーター（ADコンバーター）を介してデジタル化されます。これに続いて、中間メモリ（RAM）のストレージと、適切なウィンドウ関数の適用によるFFTの計算が続きます。高い信号処理速度では、実際の時間分析が可能です。ブロック形成の特性により、FFT分析は、時間が大きく変化するスペクトルまたはパルス信号の分析にのみ適しています。

Unimmediaバンドパスフィルター [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

模倣されていないバンドパスを備えたスペクトルアナライザーの簡素化されたブロック回路図

スペクトルアナライザーは、調整可能なバンドパスフィルターを備えた入り口で直接実現することもできます。フィルターは、ソートゥースジェネレーターによって生成された制御信号を介して中頻度で調整可能です。 Sawtooth信号は、測定される周波数範囲を自動実行するための制御信号として機能し、ディスプレイの水平ステアリング（x軸）の信号としても機能します。テープパスフィルターは、周波数範囲から目的のネックラインのみを可能にし、この方法でフィルタリングされた信号が強化され、次にダイオードとして象徴されるエンベロープ変調器によって形成されます。このように形成される振幅値は、ディスプレイ内の垂直偏向（y軸）として機能します。

このアナライザーの概念の難しさは、周波数範囲全体にわたるオーバーフューニング可能で狭いバンドバンドパスフィルターの実用的な実現可能性です。アナログバンドパスフィルターも、原理のために、ほぼ一定の相対帯域幅を持っています。これは、中心周波数が増加すると、バンドパスフィルターの絶対帯域幅が増加し、スペクトル解像度が減少することを意味します。

したがって、Tuanable Band Passフィルターを備えたスペクトルアナライザーは、単一のアナライザーとして製造されていませんが、他の分析方法と組み合わせてのみ使用されます。アプリケーション領域は、周波数範囲の周波数範囲で3 GHzを超えており、通常は50年未満に及びます。マイクロ波領域のこれらの高周波数を使用すると、材料Yttrium鉄鉄器に基づいて磁気的に調整可能なYigフィルターで技術的に実装できます。ただし、このアプリケーションの領域でさえ、フィルタリングされた入力信号はエンベロープ変調器で直接供給されるのではなく、中間周波数が形成されます。分析レベルは異端の原理に従ってレベルです。

Heterodynアナライザー [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

簡略化されたブロック回路図Heterodynスペクトルアナライザー

Heterodyn Analyzers（オーバーレイレシピエント）は、ローカル発振器（LO）の使用と、周波数転送のための混合レベルに基づいています。原理の原理に示されているように、測定される周波数テープは、のこぎりの歯ジェネレーターを介して投票されます。 Sawtooth信号は、通常、電圧コントロールオシレーター（VCO）として設計されたローカルシリレータを制御し、入り口に配置された混合レベルの周波数を供給します。ミキサーによって形成された中間周波数信号（ZF）が強化され、ダイナミクスを拡大し、対数を抑制し、エンベロープモジュレーターを介して振幅信号を形成します。その結果、LOGAR）により、振幅スペクトルをデシベルに直接表示することもできます。ディスプレイの直前に配置されたSO -Caledビデオフィルターは、調整可能な低パスフィルターです。ビデオフィルターという用語には歴史的な理由があり、原則として、振幅スペクトルによってノイズを減らすのに役立ちます。この方法でのリル曲線信号は、垂直方向（y）でディスプレイに供給されます。

この手順に従って動作するスペクトルアナライザーは、単純化されたブロック回路画像よりも測定デバイスとして大幅に複雑です。この目的のために、いくつかの中間周波数が使用されます。最初の中間周波数は通常、一意性を確保し、不要な混合製品を避けるために、最も高い調整可能な測定周波数よりも大きくなります。実際のヘテロジン分析装置では、追加の中間周波数レベルを介したこの高中間周波数は、エンベロープモジュレーターの前の信号に対して、さらに2つのZFレベルが一般的です。

高中間周波数を回避する方法は、局所発振器が変調し、ミラー周波数がデジタル信号処理を使用して計算される手順です。この手順には、発見レベルが非常に低いです。この手順に基づくデバイスは、すでに-174 dBM/Hzの物理ノイズ制限に近い上部周波数範囲に移動します。

LO信号のスペクトル幅は統計分解能幅rbwの効果的な拡大であるため、ローカロシレーターからの信号の品質は、スペクトルアナライザーの品質に大きな影響を及ぼします。 英語 解像度バンド幅 ）ZFフィルターを急勾配にします。 rowlideテープは、測定に対する感度を制限します。たとえば、より低い周波数の変動、たとえば低温の変化によると、局所発振器はぼやけた表示を引き起こし、測定の不確実性を拡大します。

検出器 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

スペクトル分析では、振幅スペクトルの表現のタイプは、フィルター帯域幅の選択とウィンドウ関数の選択に加えて、ユーザー選択可能な検出器の影響を受ける可能性があります。デバイスによって異なる検出器は、ビデオフィルターとディスプレイユニットの前に配置され、たとえば、最大値または最小値などのピーク値として、有効値または算術平均としてのピーク値として、調整可能な間隔領域を介して決定されます。

依存関係 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

Heterodyn Analyzersの場合、Saw Tooth Generatorによって定義されたリードタイムなど、さまざまな調整可能なパラメーターの間に依存関係があります（ 英語 スイープ時間 ）、アナログまたはデジタルZFレベルの帯域幅、スイング時間、および解像度幅よりも小さい場合のビデオフィルターの範囲。一般に、必要な最小リードタイムが適用されます

t sweep{displaystyle t_ {mathrm {sweep}}}

次の接続：

と

d f {displaystyle delta f}

周波数範囲として（ 英語 スパン ） と

b ZF{displaystyle b_ {mathrm {zf}}}

ZFレベルの解像度幅。比例係数

k ≥ 初め {displaystyle kgeq 1}

必要な追加のスイング時間について説明し、デバイスに依存し、ZFフィルターレベルのコンクリート構造に依存します。可能な限り最小の単一振動誤差については、可能な限り最大の値

k {displaystyle k}

必要。実際には、ねじれエラーは0.15 dBによって許容されます。

k {displaystyle k}

1から2.5になります。デジタル信号処理のフレームワーク内の単一振動誤差の数値補正を伴うデジタルフィルターレベルでは、低い値とより短いスループット時間が一般的です。

操作を容易にするために、測定デバイスの税ソフトウェアは通常、互いに依存する変数も変更します。たとえば、リードタイムと選択された周波数範囲を変更すると、フィルターレベルの解像度範囲が変更または切り替えられます。自由な設定での動作モード、および原則として依存関係の自動運搬を提供しない履歴スペクトルアナライザーを使用して、正しい測定結果を得るためにこれらの関係を観察する必要があります。

拡張機能 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

補強材やフィルターなどのコンポーネントの周波数コースをスペクトルアナライザーと直接吸収できるようにするために、一部のデバイスは1つにあります CO -runジェネレーター （多くの場合 追跡ジェネレーター 名前付き）、wobbelジェネレーターと同様に、同じ信号振幅の周波数を同期して表示するために同期する副鼻腔シグナルジェネレーター。これは、スペクトルアナライザーを使用できることを意味します。 B.また、コンポーネントの周波数応答を表示します。このシステムがガイドラインまたはサーキュレーターに追加された場合、反射係数のスカラー測定を1ゴールで実行することもできます。透過係数の測定とともに、スカラーネットワークアナライザーの基本的な機能をゲートで再現できます。ただし、ネットワークアナライザーにはスペクトルアナライザーが装備されており、通常、ベクトルネットワークアナライザーとしてフェーズのコースをベクトルネットワークアナライザーとして実行できます。

  • クリストフ・ラウシャー： スペクトル分析の基本 。第5版。 Rohde＆Schwarz GmbH、Munich 2011、ISBN 978-3-939837-00-8。
  • ヨアヒム・ミュラー： スペクトル分析への入力を練習します 。 Beam-Publising、Marburg 2014、ISBN 978-3-88976-164-4。
  1. ↑ Bundeswehrの通信教育のパノラマの受信者と広告。 の： ラジオの歴史 26 No. 151、2003、p。276、2021年7月26日にアクセス。
  2. ↑ JörgBöttcher： 長方形信号のスペクトル。 2019年7月2日にアクセス 。
  3. ↑ JörgBöttcher： その他のサンプルスペクトル。 2019年7月2日にアクセス 。
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