Перейти к содержанию

Анализатор спектра

Осциллограф показывает сигнал во времени, анализатор спектра — по частоте: на каких частотах есть составляющие и какой они мощности. Это основной прибор для проверки передатчиков, гармоник и помех.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Анализатор спектра (spectrum analyzer) — измерительный прибор, который показывает распределение мощности сигнала по частоте: по горизонтали частота, по вертикали уровень, обычно в дБм. Keysight в записке AN150 определяет его как частотно-избирательный пиковый вольтметр, откалиброванный так, чтобы показывать среднеквадратичное значение синусоиды.

Как устроен классический анализатор

Перестраиваемый анализатор — это супергетеродинный приёмник с качающимся гетеродином:

УзелЧто делает
Входной аттенюаторзадаёт уровень на смесителе, защищает от перегрузки
Смеситель и гетеродинпереносят входную частоту на промежуточную
ПЧ-фильтрзадаёт полосу разрешения, RBW
Детектор огибающейвыделяет амплитуду
Видеофильтрсглаживает шум на экране

Гетеродин перестраивается по диапазону, и каждая составляющая входного сигнала, проходя через ПЧ-фильтр, рисует на экране его форму. Современные приборы реализуют фильтры цифровыми методами и FFT, но параметры остаются теми же.

Главные характеристики

  • Полоса разрешения — насколько близкие сигналы удаётся разделить; чем она уже, тем дольше развёртка.
  • Собственный шум — DANL, нижняя граница видимых сигналов.
  • Искажения — внутренняя интермодуляция ограничивает измерение сильных сигналов.
  • Допустимый вход — у лабораторных приборов типично +30 дБм, у недорогого tinySA Basic +10 дБм, а для точных измерений его вики советует держать сигнал ниже −25 дБм.

Анализатор спектра и FFT осциллографа

FFT осциллографа считает спектр по записанной осциллограмме, и его динамический диапазон ограничен разрядностью АЦП и шумом широкополосного входа. Анализатор спектра фильтрует сигнал узкой полосой до детектора, поэтому шумовая полка у него ниже и слабые составляющие рядом с сильными видны лучше. Для поиска гармоник передатчика, помех и побочных излучений нужен именно он, а для связи спектра с формой сигнала удобнее FFT осциллографа.

Частые вопросы

Чем анализатор спектра лучше FFT на осциллографе?

Динамическим диапазоном и чувствительностью: спектр осциллографа ограничен разрядностью АЦП и шумом широкого входа, а анализатор спектра перед детектированием фильтрует сигнал узкой полосой RBW, и его шумовая полка ниже. Зато осциллограф с FFT показывает и форму сигнала, и спектр одного и того же события.

Можно ли подключать передатчик прямо ко входу анализатора?

Только если мощность не превышает допустимую. У лабораторных приборов Keysight называет типичный безопасный уровень +30 дБм, а у tinySA Basic абсолютный максимум +10 дБм. Мощный сигнал подают через внешний аттенюатор, рассчитанный на нужную мощность.

Почему уровень шума на экране меняется при смене RBW?

Шум распределён по частоте, и в более широкий фильтр его попадает больше. Синусоидальный сигнал при смене RBW остаётся на месте, а шумовая дорожка поднимается или опускается — поэтому слабые сигналы ищут с узким RBW.

Источники

  1. Keysight Technologies. Spectrum Analysis Basics, Application Note 150 (5952-0292, February 11, 2026) — анализатор спектра — частотно-избирательный пиковый вольтметр, откалиброванный на среднеквадратичное значение синусоиды; не измеритель мощности, хотя может показывать мощность; классическая схема — перестраиваемый супергетеродин: входной ВЧ-аттенюатор, смеситель, гетеродин, ПЧ-фильтры разрешения (RBW), детектор огибающей, видеофильтр; современные анализаторы реализуют фильтры цифровыми методами и FFT; типичный максимальный безопасный вход +30 дБм; DANL и TOI определяют динамический диапазон
  2. tinySA wiki. Specification (tinySA Basic) — недорогой анализатор: абсолютный максимум входа +10 дБм при 0 дБ ослабления; для лучших измерений ниже −25 дБм; IIP3 +15 дБм (низкочастотный вход); наименьший различимый сигнал −102 дБм при RBW 30 кГц на 30 МГц; точность уровня после калибровки ±2 дБ

Нашли ошибку?

Смотрите также