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O que é analisador de sinal
Um analisador de espectro faz o que o nome sugere: detecta os sinais presentes em uma faixa selecionada do espectro. A função básica é representar os sinais em uma exibição gráfica como amplitude – ou nível de potência – no eixo y, em relação à frequência no eixo x, as amplitudes dos sinais detectados são representadas no domínio da frequência.
Precisão
Os analisadores de sinais oferecem alta precisão e exatidão nas medições, garantindo que os resultados obtidos sejam confiáveis e consistentes.
Velocidade
Os analisadores de sinais são capazes de analisar amostras rapidamente, permitindo o processamento rápido e eficiente de grandes quantidades de amostras.
Automação
Os analisadores de sinais possuem recursos automatizados que reduzem a necessidade de entrada manual, economizando tempo e reduzindo erros.
Escalabilidade
Os analisadores de sinal podem ser facilmente ampliados para lidar com volumes crescentes de amostras sem sacrificar a precisão ou a qualidade.
Versatilidade
Os analisadores de sinal podem analisar uma ampla variedade de amostras, tornando-os adequados para uso em diversos setores, incluindo saúde, alimentos e bebidas, monitoramento ambiental e muito mais.
estandardização
Os analisadores de sinais fornecem procedimentos padronizados para análise de amostras, reduzindo a chance de variabilidade entre diferentes testes e garantindo resultados consistentes.
Monitoramento contínuo
Alguns analisadores de sinal podem realizar monitoramento contínuo, fornecendo dados em tempo real sobre alterações nas propriedades da amostra ao longo do tempo.
Redução de perigo
Os analisadores de sinais reduzem o risco de exposição a materiais e produtos químicos perigosos, tornando-os mais seguros de usar do que os métodos analíticos tradicionais.
Função do Analisador de Sinal
A função básica do analisador de sinal é representar os sinais em uma exibição gráfica como amplitude - ou nível de potência - no eixo y, em relação à frequência no eixo x, as amplitudes dos sinais detectados são representadas no domínio da frequência. Um analisador de espectro de RF cobre frequências de rádio e microondas. A faixa máxima de frequência com pré-seleção disponível atualmente é de 2 hertz a 85 GHz; frequências mais altas são possíveis com mixers externos. Normalmente, a escala linear é usada para frequência no eixo x, e uma escala logarítmica ou decibel (também logarítmica), para amplitude no eixo y, de modo que sinais de amplitude amplamente variável possam ser vistos ao mesmo tempo. Os analisadores de espectro são amplamente utilizados em testes de RF para exibir não apenas propriedades de sinais desejados, como se um sinal está ocupando a largura de banda designada, mas também para procurar sinais indesejados.
Para testes de RF, quase não existe mais um analisador de espectro puro para detectar o nível de sinais desejados e indesejados, exibindo os componentes espectrais em uma faixa de frequência. A natureza de muitos sinais pulsados modernos, além da necessidade de detectar e investigar sinais transitórios, significa que o analisador de espectro clássico usando o mesmo princípio super-heteródino dos receptores de rádio não pode detectar com segurança todos os sinais presentes intermitentemente como transientes, ou medir a fase de um sinal . À medida que a faixa de frequência de interesse (a amplitude de frequência) excede a capacidade do analisador de espectro de processar dados simultaneamente, a faixa de frequência é varrida (varrida) de baixa para alta. Se um sinal transitório não estiver presente enquanto a frequência estiver sendo varrida, ele não será detectado.
O processamento digital usando a Transformação Rápida de Fourier (FTT) do domínio do tempo para o domínio da frequência ampliou bastante as capacidades de detecção e análise de sinal do analisador de espectro super-heteródino. A FFT fornece captura e análise muito mais rápidas da amplitude de frequência: o uso de FFTs em paralelo resulta em uma largura de banda instantânea mais ampla para que, com filtros adequados, sinais pulsados e transitórios também sejam detectados. Muitos analisadores de espectro também oferecem o modo de amplitude zero para analisar a fase e também a amplitude de um sinal e demodular o sinal na frequência selecionada. Além da simples representação dos sinais detectados em uma tela, são possíveis medições de ruído, ganho, fase, largura de banda ocupada do sinal e potência do canal adjacente. O sinal digital pode ser exportado para pós-processamento por ferramentas de software que fornecem análises adicionais.
Ao percorrer o espectro de frequência, um analisador de sinal fornece uma análise detalhada da potência de um sinal em cada nível de frequência. Essas informações identificam quais frequências são responsáveis pela intensidade geral do sinal e solucionam qualquer problema que cause queda na intensidade do sinal. Além disso, os analisadores de sinais monitoram a integridade de um sistema rastreando alterações na intensidade de vários sinais ao longo do tempo.
Um analisador de sinal é uma ferramenta poderosa usada em:
● Telecomunicações para medir o desempenho de redes celulares e depurar comunicações sem fio.
● A indústria de defesa testará sistemas de radar e detectará emissores hostis.
● Comunicações via satélite para avaliar a qualidade do link e monitorar interferências.
● Transmissão para garantir a conformidade com os regulamentos e otimizar o desempenho do transmissor.
● A indústria aeroespacial testará aviônica de aeronaves e sistemas de radar terrestres.
● Pesquisa médica para estudar ondas cerebrais e investigar os efeitos da radiação eletromagnética.
Analisadores de espectro sintonizados por varredura
Os analisadores de espectro sintonizados por varredura descendem de receptores de rádio. Portanto, não deve ser surpresa que os analisadores sintonizados por varredura sejam analisadores de filtro sintonizado (análogos a um rádio TRF) ou analisadores super-heteródinos. Na verdade, em sua forma mais simples, você poderia pensar em um analisador de espectro sintonizado por varredura como nada mais do que um voltímetro seletivo de frequência com uma faixa de frequência sintonizada (varrida) automaticamente. É essencialmente um voltímetro seletivo de frequência e com resposta de pico, calibrado para exibir o valor rms de uma onda senoidal. O analisador de espectro pode mostrar os componentes de frequência individuais que constituem um sinal complexo. No entanto, não fornece informações de fase, apenas informações de magnitude. A técnica de receptor super-heteródino com sintonia por varredura usada nos analisadores de espectro da Keysight pode fazer uma ampla variedade de medições no domínio da frequência em uma ampla faixa dinâmica e ampla faixa de frequência (30 Hz a 325 GHz).
Os analisadores modernos com sintonia por varredura (analisadores super-heteródinos, em particular) são dispositivos de precisão que podem fazer uma ampla variedade de medições. No entanto, eles são usados principalmente para medir sinais em estado estacionário, ou repetitivos, porque não podem avaliar todas as frequências em um determinado intervalo simultaneamente. A capacidade de avaliar todas as frequências simultaneamente pertence exclusivamente ao analisador em tempo real.
Analisadores de espectro em tempo real
Apesar do alto desempenho dos analisadores super-heteródinos modernos, eles ainda não conseguem avaliar frequências simultaneamente e exibir todo um espectro de frequências simultaneamente. Portanto, eles não são analisadores em tempo real. Além disso, os tempos de medição podem ser muito longos porque a velocidade de varredura de um analisador sintonizado por varredura é sempre limitada pelo tempo necessário para que seus filtros internos se estabilizem.
Analisadores de filtro paralelo
Outra maneira de construir um analisador de espectro é combinar vários filtros passa-banda, cada um com uma frequência de banda passante diferente. Cada filtro permanece conectado à entrada o tempo todo. Este tipo de analisador é chamado de analisador de filtro paralelo. Após um tempo de estabilização inicial, o analisador de filtro paralelo pode detectar e exibir instantaneamente todos os sinais dentro da faixa de medição do analisador. Portanto, o analisador de filtro paralelo fornece análise de sinal em tempo real.
Um ponto forte particular do analisador de filtro paralelo é sua velocidade de medição, que permite medir sinais transitórios e variantes no tempo (também chamados de sinais dinâmicos). No entanto, a resolução de frequência de um analisador de filtro paralelo é muito mais grosseira do que um analisador típico de sintonia por varredura. Isso ocorre porque a resolução é determinada pela largura dos filtros passa-banda.
Analisadores Fourier (ou FFT)
O analisador de espectro Fourier ou FFT é outra implementação de analisador de espectro em tempo real. O analisador de Fourier, também conhecido como analisador de sinal dinâmico, usa processamento de sinal digital para amostrar o sinal de entrada e convertê-lo no domínio da frequência. Essa conversão é feita usando a Transformada Rápida de Fourier (FFT). A FFT é uma implementação da Transformada Discreta de Fourier, o algoritmo matemático usado para transformar dados do domínio do tempo para o domínio da frequência.
Os analisadores de espectro FFT são instrumentos poderosos porque seu poder de processamento pode extrair mais informações de um sinal de entrada do que apenas a amplitude de componentes de frequência individuais. Por exemplo, os analisadores FFT podem medir magnitude e fase, e também podem alternar facilmente entre os domínios do tempo e da frequência. Isso os torna instrumentos ideais para a análise de sinais de comunicação, ultrassônicos e modulados.
Análise de sinal vetorial (VSA)
No passado, analisadores de espectro super-heteródinos e sintonizados por varredura cobriam amplas faixas de frequência, desde áudio, passando por micro-ondas, até frequências milimétricas. Além disso, os analisadores intensivos de transformada rápida de Fourier (FFT) de processamento de sinal digital (DSP) forneceram espectro de alta resolução e análise de rede, mas foram limitados a baixas frequências devido aos limites da conversão analógica para digital e das tecnologias de processamento de sinal. Os atuais sinais de largura de banda larga, modulados por vetores (também chamados de complexos ou modulados digitalmente) e variantes no tempo se beneficiam muito dos recursos da análise FFT e de outras técnicas de DSP. Os VSAs combinam tecnologia super-heteródina com ADCs de alta velocidade e outras tecnologias DSP para oferecer medições rápidas de espectro de alta resolução, demodulação e análise avançada no domínio do tempo. O VSA é especialmente útil para caracterizar sinais complexos, como sinais de rajada, transientes ou modulados, usados em aplicações de comunicações, vídeo, transmissão, sonar e imagens de ultrassom.
Testando o desempenho de fontes de sinal de próxima geração, como osciladores controlados por tensão (VCOs), osciladores de ondas acústicas de superfície (SAW), osciladores ressonadores dielétricos (DROs), sintetizadores PLL, RFICs, transmissores, geradores de relógio em sistemas de comunicação de dados de alta velocidade , e outros dispositivos podem ser desafiadores - especialmente com uma bancada cheia de instrumentos. Um tempo valioso é gasto aprendendo a usar diversas ferramentas, determinando a melhor ferramenta a ser usada, calibrando cada instrumento, configurando medições e, em seguida, obtendo os parâmetros corretos. As restrições de capacidade em vários instrumentos mais antigos também tornam difícil e demorado a obtenção dos parâmetros corretos para obter medições precisas.
O analisador de sinal fornece uma verdadeira medição de ruído de fase em uma etapa. Isso elimina configurações demoradas de medição e calibração do sistema. Fontes de referência integradas de baixo ruído bloqueiam o sistema na portadora do sinal medido, ativando automaticamente e melhorando drasticamente a velocidade de medição. As tediosas medições de ruído de fase são agora mais de 10 vezes mais rápidas.
A velocidade de medição é excepcionalmente rápida. Com uma faixa de deslocamento de frequência entre 1 kHz e 100 MHz, as medições levam apenas 0,45 segundos por medição. As medições de ruído de fase em tempo real não apenas melhoram drasticamente o tempo de teste, mas também ajudam a identificar rapidamente a causa raiz do comportamento indesejado de uma fonte em teste.
Os receptores de canal duplo permitem uma técnica de “correlação cruzada” para reduzir o nível de ruído do instrumento em todas as frequências de deslocamento. Tradicionalmente, o ruído de fase da fonte de referência utilizada no sistema limita a sensibilidade da medição. No entanto, esta técnica essencialmente cancela ruídos de fontes de referência integradas e supera a limitação. A quantidade de cancelamento de ruído depende do “número” de correlações. Por exemplo, uma correlação de 100 vezes reduz 10 dB do nível de ruído de fase. Correlações de até 10{5}}vezes produzem uma melhoria de 20 dB na sensibilidade do ruído de fase.
O ruído de fase integrado entre dois pontos especificados pela função de marcador de banda pode ser calculado automaticamente. Tanto o jitter RMS quanto o FM residual também são exibidos. Esta função permite avaliar a contribuição do ruído nos canais de comunicação ou o jitter aleatório das fontes do relógio com rapidez e precisão.
Os controles e a interface de um analisador de sinal podem variar dependendo do modelo e do fabricante, mas a maioria dos analisadores de sinal possui vários recursos padrão.
Você controla a amplitude de frequência, alcance e resolução por meio de dials ou botões no painel frontal. Ajustar essas configurações altera a faixa de frequências exibida na tela.
O traço, ou linha, na tela representa a intensidade da frequência do sinal. Você ajusta a amplitude do traço usando o botão de escala vertical. Mova o traçado para cima e para baixo na tela ajustando o deslocamento.
A configuração de nível controla os níveis de potência máximo e mínimo exibidos na tela, conhecidos como escala vertical. É importante notar que a configuração do nível não afeta a potência real do sinal medido. Você ajusta a configuração de nível usando o dial no painel frontal.
A base de tempo, ou velocidade de varredura, é outro recurso importante do analisador de sinal. Isso controla quanto tempo leva para o traço se mover pela tela. Uma velocidade de varredura mais rápida permitirá que você veja breves anomalias de sinal. Ajuste a base de tempo para se adequar à velocidade desejada usando um mostrador no painel frontal do analisador. A maioria dos analisadores de sinal possui um recurso de escala automática que ajusta automaticamente as configurações de nível e velocidade de varredura. Este é um recurso conveniente se você não tiver certeza de quais configurações usar.
Manutenção Preventiva do Analisador de Sinais
Ao fazer conexões com o analisador de sinal, certifique-se de que o nível de potência do sinal aplicado seja menor que o nível de dano declarado para cada uma das portas. Para portas RF, essas informações normalmente são exibidas pela porta e na seção de especificações dos manuais dos produtos. Os circuitos do analisador podem ser danificados quando for aplicada energia de RF excessiva e/ou o limite CC for excedido. Para evitar danos na maioria das situações, podem ser usados atenuadores externos de alta potência.
A manutenção preventiva programada regularmente, que inclui limpeza, ajuste e verificação, ajudará você a:
● Garanta que seu instrumento esteja disponível quando você precisar dele.
● Mantenha o desempenho ideal do instrumento.
● Certifique-se de que seu instrumento tenha as atualizações e melhorias de funcionalidade mais recentes.
● Evite paradas e reparos dispendiosos e não planejados.
● Prolongue a vida útil do seu instrumento.
Aqui você encontrará informações gerais sobre manutenção preventiva quando aplicáveis a todos os analisadores de sinais e informações específicas sobre manutenção preventiva do instrumento, quando aplicável.
A operação/verificação do produto consiste em testes funcionais de vários parâmetros do instrumento que proporcionam um alto grau de confiança de que o analisador está operando corretamente. Eles são recomendados como verificação da operação do analisador para inspeção de entrada ou após um reparo. A análise de incerteza de medição não está disponível para testes funcionais, e o analisador é verificado em relação a limites mais amplos do que as especificações publicadas. Os testes funcionais são projetados para testar um analisador operando dentro da faixa de temperatura definida pelas especificações do analisador, utilizando um conjunto mínimo de equipamentos de teste. Se um teste não for aprovado, testes de desempenho deverão ser executados para confirmar a existência de um problema.
Nossa fábrica
Fundada em 2016, a PH Tool and Test Equipment Inc se esforça para melhorar continuamente e oferecer o melhor valor para seus clientes. Oferecemos aos nossos clientes diversas soluções práticas, eficientes e econômicas para as necessidades de equipamentos de teste de seus negócios ou projetos. Se você precisa alugar e comprar equipamentos de teste, reparar equipamentos de teste, vender ou trocar equipamentos, estamos comprometidos em fornecer atendimento ao cliente superior e equipamentos de teste eletrônicos de alta qualidade.
P: Qual é a diferença entre um analisador de sinal e um gerador de sinal?
P: Qual é a diferença entre analisador de sinal e osciloscópio?
P: Qual é a diferença entre analisador de rede e analisador de sinal?
P: Quais são os diferentes tipos de analisadores de sinal?
P: Por que usamos o analisador de sinal?
P: Como também é chamado um analisador de rede?
P: O que é analisador de sinal de comunicação?
P: O que é um analisador de espectro e sinal?
P: Como você visualiza os sinais?
P: Qual é a finalidade do sistema de sinalização?
P: Quantos tipos de analisadores existem?
P: Qual é a diferença entre um medidor e um analisador?
P: Quais são as duas coisas que um analisador de Wi-Fi pode realizar?
P: Quais são os diferentes tipos de analisadores de sinal?
P: O que é um analisador de sinal dinâmico?
P: Qual é um exemplo de processamento de sinal?
P: Quais são as 5 aplicações do processamento de sinais?
P: Qual deve ser a aparência de um analisador de espectro?
P: Como faço para testar minha antena com um analisador de espectro?
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