Čo je to spektrálny analyzátor?

Spektrálny analyzátor reprezentuje elektrický signál v rámci konkrétnej frekvenčnej oblasti. Na rozdiel od osciloskopov, ktoré mapujú signál v čase, spektrálny analyzátor zobrazuje priebeh signálu v závislosti na jeho frekvenciu. Moderné spektrálne analyzátory pracujú s vysoko výkonnými procesormi a okrem grafického výstupu umožňujú vykonávanie ďalších analýz a meranie signálu. Väčšina spektrálnych analyzátorov disponuje frekvenčným rozsahom v poriadku od niekoľkých kilohertz (kH) až do niekoľkých gigahertz (GH). Laboratóriá, servisné strediská, výroba a meranie EMC - tam všade sa spektrálne analyzátory používajú.

Typy a prevedenie spektrálnych analyzátorov

Hoci sú na súčasnom trhu k dispozícii prenosné zariadenia a prístroje vybavené USB portom, patria stále medzi najžiadanejšie typy analyzátorov samostatné "stand-alone" prístroje s výkonnými displeji. Displeje spektrálnych analyzátorov môžu poskytovať rôzne rozlíšenia a veľkosť oblasti pre zobrazenie. Niektoré prístroje pritom môžu mať iba monochromatický LCD displej. Okrem univerzálnych analyzátorov existujú zariadenia, ktoré sú vybavené špeciálne pre meranie v oblasti EMC. Okrem toho že majú tieto prístroje možnosť merania signálu v určitom frekvenčnom rozsahu, disponujú aj špeciálnymi meracími funkciami, ktoré sú nevyhnutné pre jeho prispôsobenie prakticky pre každú oblasť.

Dôležité kritériá pre nákup vhodného spektrálneho analyzátora

Najdôležitejším parametrom pre nákup vhodného analyzátora je jeho frekvenčný rozsah, ktorý môže spĺňať požiadavky pre konkrétnu aplikáciu. Ďalším kritériom pri výbere spektrálneho analyzátora je rozlíšenie výstupu. Rozlíšenie pritom musí byť dostatočne vysoké, avšak s možnosťou pre maximálnu hodnotu potlačenia šumu pri meraní signálu. Na druhej strane musia mať spektrálne analyzátory dostatočný rozsah pre detekciu sporadických signálov a ich správnu demoduláciu.

Hodnota pre rozlíšenie šírky pásma je vždy uvedená v dátovom liste prístroja ako RBW (Resolution Bandwidth). Veľkosť a rozlíšenie displeja sú zásadné údaje pre dobrú čitateľnosť výstupných hodnôt a podrobné grafické znázornenie frekvenčného spektra. Integrovaný predzosilňovač zvyšuje citlivosť analyzátora a umožňuje tak merať aj veľmi malé amplitúdy signálu. Na druhej strane útlm vstupného signálu umožňuje merať aj signál s vysokou úrovňou.

S použitím tracking generátora sú potom meracie funkcie rozšírené o merania odrazu a frekvenčnej odozvy. Výkonné modely analyzátorov sú navyše vybavené i výstupom DVI, ktorý umožňuje zobrazenie výstupu obrazovky na väčšom monitore. Ďalšími dôležitými parametrami u spektrálnych analyzátorov je ergonómia obsluhy, teda užívateľsky komfortná štruktúra ovládacích prvkov, a prehľadný a dobre čitateľný displej.

Rovnako ako väčšinu ostatných meracích prístrojov je možné kalibrovať aj spektrálne analyzátory. Pre profesionálne použitie je preto vhodné vybrať prístroj, ktorý možno kalibrovať podľa zavedených štandardov (ISO alebo DaKKs). Analyzátory vybavené funkciou pre demoduláciu AM alebo FM signálu potom väčšinou majú integrovaný reproduktor. Nie je tak potrebné pre počúvanie signálu používať slúchadlá a odposluch výstupu signálu je tak k dispozícii aj pre ostatných.

FAQ - Najčastejšie kladené otázky na tému spektrálnych analyzátorov

Otázka : Niektoré osciloskopy ponúkajú funkciu spektrálneho analyzátora. Je potom vôbec potrebné špecializovaný prístroj v podobe samostatného spektrálneho analyzátora?

Odpoveď : Frekvencia a výkon tejto integrovanej funkcie sú neporovnateľné s výkonom profesionálneho spektrálneho analyzátora. Osciloskopy s podporou tejto funkcie poskytujú skôr veľmi jednoduché meranie v nízkofrekvenčným rozsahu a s obmedzenou presnosťou.

Otázka : Niektoré spektrálne analyzátory podporujú funkciu čítača frekvencie. Nahrádza táto funkcia samostatný frekvenčný čítač?

Odpoveď : Z technických dôvodov je rozlíšenie a presnosť tejto funkcie obmedzená, a je predovšetkým podstatne nižšia ako u výkonného frekvenčného čítača.

Otázka : Môže spektrálny analyzátor nahradiť osciloskop?

Odpoveď : Z princípu spektrálny analyzátor nemá za úlohu sledovať tvar signálu v časovom priebehu. Z týchto dôvodov nemôže žiadny spektrálny analyzátor plne nahradiť funkciu osciloskopu a rovnako tak tomu je aj naopak - žiadny osciloskop nemôže nahradiť funkciu spektrálneho analyzátora.

Ako teda vybrať správny spektrálny analyzátor pre konkrétnu aplikáciu?

Na vykonávanie predbežného merania v oblasti EMC doporučujeme zakúpiť spektrálny analyzátor s frekvenčným rozsahom min. 3 GHz. Pre tieto účely je nutné použiť vhodné meracie sondy, ktoré sa oplatí kúpiť v rámci jednej sady spolu s prístrojom. V  ponuke mnohých predajcov preto využite možnosť zakúpenia spektrálneho analyzátora vrátane potrebného príslušenstva, ktoré zahŕňa meracie sondy a ďalšie káble.

V rámci konkrétnej aplikácie je väčšinou potrebné kvantifikovať niekoľko hodnôt frekvenčného spektra. Pre tieto účely je tak dôležité, aby mal spektrálny analyzátor k dispozícii dostatočný počet markerov, ktoré môžu byť použité súčasne a nedochádzalo k ich odstraňovaní a opätovnému resetu v prípade merania komplexného spektra.

Frekvenčná analýza vykonávaná prostredníctvom filtrov a zosilňovačov vyžaduje sledovacie generátor (tracking generator). Keď  túto funkciu základnej verzie prístroj nepodporuje, uistite sa o tom, že existuje možnosť o jej dodatočné rozšírenie.

V závislosti na ponuke určitého výrobcu je potrebné vybrať model s komplexnou výbavou všetkých dostupných funkcií, prípadne prístroj, ktorý je možné o ďalšie funkcie dodatočne vybaviť. Dodatočné rozšírenie sa vykonáva prostredníctvom licencií alebo rôznymi prídavnými modulmi. Rovnako tak je možné u väčšiny prístrojov rozširovať a ďalej upravovať komunikačné rozhranie pre jeho pripojenie do počítača alebo niektorého testovacieho systému. Najpoužívanejšie komunikačné rozhrania sú USB, GPIB / IEEE-488, ethernet a port RS-232.

Pri nákupe spektrálneho analyzátora venujte zvláštnu pozornosť rozlíšenie a kvalite zobrazenia na dostatočne veľkom TFT displeji. Hoci bude mať spektrálny analyzátor k dispozícii možnosť merania širokého frekvenčného spektra, dôležitým faktorom pre výstup nameraných hodnôt bude vysoké rozlíšenie s optimálnym kontrastom displeja. Rovnako tak ako je pri digitálnom osciloskope s pamäťovými funkciami dôležitý rozsah, má rozsah vysoký význam aj v prípade spektrálnych analyzátorov. Predný USB port sa väčšinou používa pre ukladanie snímok obrazovky "Print Screen" z komplexných meracích úloh a ich ďalší prenos do počítača alebo na účely zálohovanie a obnovu konfigurácie prístroja. Pri použití spektrálneho analyzátora pre profesionálne použitie v priemyselnej oblasti odporúčame spolu s prístrojom objednať zároveň aj kalibračný protokol.

Príslušenstvo pre spektrálne analyzátory

Pre pripojenie skúšobných sond, antén a prídavných tlačidiel slúžia štandardné BNC konektory. Pre meranie prostredníctvom spektrálnych analyzátorov sú k dispozícii rôzne antény a sondy, ktoré pokrývajú celú škálu aplikácií pre RF technológie. Výrobcovia spektrálnych analyzátorov poskytujú pravidelné aktualizácie softvéru a rôzne prídavné moduly, ktoré rozširujú základné funkcie prístroja alebo zvyšujú jeho výkon. Na meranie fázových a stojatých vĺn je pritom možné zakúpiť špeciálny merací adaptéry. Modely v prevedení 19 "je možné inštalovať do štandardných skríň (racku) a stojanov a na účely prepravy prístroja a jeho príslušenstvo použiť originálne ochranné puzdrá.