Analizator widma sygnałów elektrycznych

Rodzaj przyrządu pomiarowego służący wyznaczaniu i prezentacji widm amplitudowych sygnałów elektrycznych, czyli ukazania zależności amplitud składowych harmonicznych od ich częstotliwości (dla sygnałów okresowych) lub gęstości amplitud w funkcji częstotliwości (sygnały nieokresowe). Rozkład widmowy odbywa się z wykorzystaniem szybkiej transformacji (przekształcenia) Fouriera - analizator rozkłada badany sygnał na przebiegi składowe, prezentując informacje dotyczące ilości, częstotliwości i poziomu sygnałów składających się na próbkowany przebieg wejściowy. 

Podział

Ze względu na sposób prowadzenia analizy rozróżnia się analizatory widma z analizą jednoczesną lub kolejną. Pierwszy sposób analizy polega na wydzieleniu składowych widma za pomocą zespołu filtrów dostrojonych do odpowiednich częstotliwości (duża szybkość analizy). Analizatory czasu rzeczywistego (RTA) generują jednocześnie amplitudy wszystkich sygnałów w zakresie badanych częstotliwości. Zachowane zostają tutaj zależności czasowe pomiędzy sygnałami i zobrazowana zostaje informacja o fazie sygnału. Analiza kolejna (swept-tuned) polega na sekwencyjnym wydzielaniu składowych widma dzięki przełączanym lub przestrajanym filtrom (składniki widma próbkowane są kolejno w czasie). Analizatory swept–tuned są zazwyczaj produkowane w oparciu o odbiornik superheterodynowy lub są typu TRF (strojenie częstotliwości radiowej). W przypadku analizatorów cyfrowych sygnał analogowy jest próbkowany, a następnie wylicza się dyskretną transformatę Fouriera.

Budowa, działanie

Analizator swept-tuned

W analizatorach budowanych na odbiorniku superheterodynowym widmo sygnału jest przemiatane za pomocą stałego filtra pasmowego. W tym przypadku badany sygnał jest mieszany z sygnałem heterodyny o modulowanej częstotliwości napięciem generatora podstawy czasu, sterującym również płytki odchylania poziomego oscyloskopu. Obrazowanie amplitudy sygnału odbywa się w osi Y, poprzez płytki odchylania pionowego, do których podłączone jest wyjście odbiornika. Układy takie cechuje duża rozdzielczość, wysoka czułość, szeroki zakres przestrajania oraz, niestety, długi czas analizy.

Podstawowym podzespołem analizatora typu TRF jest filtr pasmowy o wąskim paśmie przepuszczania, którego zadaniem jest wydzielenia poszczególnych składowych widma dla sygnałów okresowych lub wąskich fragmentów widma dla sygnałów nieokresowych oraz detektor sterujący odchyleniem pionowym na wyświetlaczu i generator odchylenia poziomego (określanie częstotliwości). Rozwiązania takie charakteryzuje jednak niska czułość i rozdzielczość pomiaru. Szerokość przestrajania filtrów ograniczają tutaj pasmo analizy (zakresy filtrów zazwyczaj na siebie zachodzą), zaś rozdzielczość urządzenia określana jest filtrem dla danego pasma.

Analizator czasu rzeczywistego - RTA

Analizator RTA jest zestawem filtrów pasmowo – przepustowych. Badany sygnał jest podawany na każdy filtr i prezentowany jako funkcja zakresu częstotliwości danego filtra. Zakres częstotliwości tego typu analizatora jest skorelowany z liczbą posiadanych filtrów oraz ich pasmem przenoszenia. Rozwiązania tego rodzaju wykorzystywane są do badania częstotliwości akustycznych (zakres audio), czy infradźwięków.