Анализатор спектра

Схема анализатора спектра

Матрица и схема, управляющая ею, смонтированы на отдельной плате. Операционные усилители US7-US9 работают как компараторы. Напряжение смещения для каждого из них берется с делителей R32-R43.

Компараторы сравнивают напряжение, поданное на их неинвертирующие входы, с напряжением смещения. После превышения порогов входных напряжений на выходах компараторов является логическая 1. Через транзисторы Т1-Т12 катоды светодиодов подключаются к массе схемы.

Детали устройства указаны в таблицах

US1, US2, US7-US9

LM324

US3

4051

US4

4028

US5

4040

US6

NE555

Т1-Т12

ВС547, 548, 237

Т13-Т17

ВС337, 338

D1-D6

1N4148

R1, R2

R3, R7, R8, R12, R13, R17, R18

10кОм

R22, R23, R27

47 кОм

R4, R9, R14, R19, R24, R41

3,6 кОм

R5, R10, R15, R20, R25

470 кОм

R6, R11, R16, R21, R26

470 Ом

R35, R44-R55

15 кОм

R30

33 кОм

D7

стабилитрон 5V6

D8

стабилитрон 4V7

светодиоды

матрица 5×12или самодельная

C1

100 нФ

С2, СЗ

33 нф

С4, С7, С10, С13, С16 — 4,7 мкф

С5, С6

10 нф

С8,С9

3,3 нф

С11.С12

1 нф

С14, С15

390 пф

С18

68 нф

R31, R43

1 кОм

R28, R29, R32, R36, R37

22 кОм

R33, R38

18 кОм

R34

5,6 кОм

R39

12 кОм

R40

6,8 кОм

R42

1,8 кОм

R56-R67

220 Ом

Р1

100 кОм

С17, С20, С21, С22

100 мкФ

С19

4,7 нФ

Схема последовательного управления диодной матрицей построена с использованием интегральных микросхем US4, US5, US6. Микросхема US6 (NE555) выполняет роль генератора тактовых импульсов. С его выхода импульсы прямоугольной формы с частотой =350 Гц попадают на счетчик US5 (CD4040).

После разделения частот сигнала с выходов Q1, Q2, Q3 управляют работой декодера US4 (4028) и мультиплексора US3 (4051). Напряжение на выходах декодера через транзисторы Т13-Т17 замыкают по очереди столбики матрицы. Замыкание данного столбика соответствует замыканию соответству-

ющего входа аналогового мультиплексора и загорание комбинации светодиодов в зависимости от напряжения, которое существует в данный момент на выходе фильтра.

В связи с большой частотой набора измерений и несовершенством человеческого глаза возникает впечатление одновременного загорания всех столбиков. Диоды D7 и D8 образуют искусственную массу для операционных усилителей, работающих с раздельным питанием.

Монтаж устройства следует начинать с пайки всех скоб. Затем поочередно впаиваются резисторы, конденсаторы, полупроводниковые приборы, а далее — матрица

Впаивая полупроводник, следует обратить внимание на полярность их выводов

Плата монтируется с помощью паяльника с тонким жалом, используя хороший припой (например, LC60). После проверки правильности соединений и проверки на наличие микроповреждений платы соединяются. После подключения питания 12 В следует проконтролировать ток, идущий через схему.

Он должен быть равен ~50 мА (светодиоды погашены). Пользуясь генератором низкой частоты, можем проверить правильность работы фильтров. На вход анализатора подводим сигнал частотой 100 Гц и амплитудой 0,7 В. Потенциометром Р1 регулируем усиление схемы так, чтобы в левом столбике зажегся 10-ый светодиод. 10-ый светодиод будет соответствовать уровню 0 дБ.

Следующие светодиоды будут соответствовать +3 и +6 дБ (красные). Подводя с генератора следующие частоты (500 Гц, 1 кГц, 3 кГц, 8 кГц), проверяем правильность работы остальных фильтров. Легкое загорание соседних столбиков при проверке данной частоты вызвано хорошим качеством фильтров.

Не имея генератора для проверки анализатора, можем использовать магнитофон со встроенным указателем настройки и качественно записанной пленкой. На вход анализатора подаем сигнал с выхода ‘линия’ магнитофона и потенциометром Р1 устанавливаем в таком положении, чтобы уровень 0 дБ на указателе магнитофона соответствовал уровню 0 дБ на указателе анализатора спектра (10-ый светодиод). Питающее напряжение 12 В. Максимальный потребляемый ток 300 мА.

Назначение анализатора спектра

Назначение анализатора спектра – наблюдение и измерение распределения энергии электрических или электромагнитных колебаний в полосе частот. Сигнал, как известно, может быть представлен в двух видах – временном и частотном. Чтобы оценить какое-то электрическое явление и его изменения во времени, мы используем осциллограф. При этом, каждое такое явление состоит из волн, которые имеют свои фазы, амплитуды и т.д. «Увидеть» сигнал в частотном представлении и помогает анализатор спектра.

Зачем это нужно?

Существует множество областей науки и производства, где анализатор спектра успешно применяется. Например, беспроводные технологии связи (Wi-Fi, Bluetooth) или радиовещание. Каждая служба, каждый передатчик или источник сигнала должен работать на своей, строго закрепленной за ним частоте. «Коридоры» при этом бывают настолько узкими, что сигнал неизбежно наслаивается один на другой. Различные устройства создают помехи друг для друга. Спектральный анализ позволяет увидеть границы своей частоты, и все, что к ней не относится. Соответственно, «лишний» сигнал или помехи можно подавить: «срезать» или просто приглушить.

Аналогично спектральный анализ используется звукорежиссерами для сведения музыкальных треков. При записи музыкального инструмента (или, равно – человеческого голоса) неизбежно возникают помехи – их создает само оборудование. Шум может быть и не слышен человеческому уху, но он влияет на общее качество записи. В хороших программах для мастеринга всегда присутствует хотя бы простейший спектроанализатор. На нем видно, что частота звучания, например, гитары, начинается от определенного уровня. Все, что ниже его (и это хорошо видно на экране!) – можно смело «срезать», улучшая качество звучания трека.

Помогает анализатор спектра и устранить частотный конфликт, если два музыкальных инструмента находятся примерно в одном коридоре. Тем, кто играл в музыкальных коллективах, хорошо знакома проблема, когда бас и барабанная «бочка» забивают звучание друг друга. На экране устройства перекрывающиеся частоты хорошо видны – это помогает решить проблему.

Видео работы

Поделитесь полезными схемами

Несмотря на большой ассортимент игровых автоматов, наибольшей популярностью пользуются Гаминаторы.

ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ СОЛНЕЧНЫЙ    Использование солнечных водонагревателей

Возможности использования экологически чистой повсеместно доступной возобновляемой энергии солнечного излучения привлекают все большее внимание. В среднем по году, в зависимости от климатических условий и широты местности, поток солнечного излучения на земную поверхность составляет от 100 до 250 Вт/м2, достигая пиковых значений в полдень при ясном небе, практически в любом независимо от широты месте, около 1 000 Вт/м2

ПРИЁМНИК НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ    Радиоприемник диапазона FM, собранный на одном транзисторе по регенеративной схеме.
ДВОИЧНЫЙ СЧЁТЧИК

   Исследовательская работа на тему функционирование двоичного счетчика. Непременные узлы электронных часов, микрокалькуляторов, частотомеров и других устройств цифровой техники. Основой их служат триггеры со счетным выходом. Простейшим одноразрядным счетчиком импульсов может быть JK – триггер и D – триггер, работающий в счетном режиме.

УСТРОЙСТВО РЕЗЕРВНОГО ПИТАНИЯ

   Простое самодельное устройство для резервного электропитания маломощной батареечной аппаратуры, требующей бесперебойного обеспечения напряжением.

Общая информация о векторных анализаторах электрических цепей

Векторный анализатор электрических цепей — это прибор, который измеряет характеристики прохождения сигнала через тестируемое устройство и характеристики отражения сигнала от его портов. Эти характеристики называются S-параметрами. Для двухпортовых устройств характеристика отражения от первого порта называется S11, характеристика передачи в прямом направлении называется S21, характеристика передачи в обратном направлении называется S12 и характеристика отражения от второго порта называется S22.

Определение четырёх S-параметров тестируемого устройства.

Каждый S-параметр содержит амплитудно-частотную (АЧХ) и фазо-частотную (ФЧХ) характеристики тестируемого устройства в соответствующем направлении. Существует много стандартных способов отображения измеренных S-параметров на экране векторного анализатора электрических цепей. Вы сами можете выбирать, в каком виде просматривать результаты: в виде графика КСВ или обратных потерь от частоты, диаграммы Смита, амплитуды, фазы, вносимого затухания или усиления, групповой задержки и др.

В качестве примера, на этом рисунке показан экран векторного анализатора Anritsu VNA Master серии MS20xxB с результатами измерения характеристик полосового фильтра. Основные параметры фильтра (S11 и S21) представлены на четырёх подробных графиках. Измерения проводились в диапазоне 1,75 — 2,05 ГГц.

Результаты измерения характеристик полосового фильтра.

Для того, чтобы выполнить измерение, анализатор электрических цепей подаёт на тестируемое устройство синусоидальный сигнал и измеряет сигнал, который отразился и сигнал, который прошёл через устройство. Оба сигнала (отражённый и прошедший) будут отличаться по амплитуде и фазе от тестового синусоидального сигнала. Если анализатор электрических цепей может измерять только амплитуду, то он называется скалярным. Если анализатор может измерять и амплитуду и фазу, то он называется векторным. Практически все современные анализаторы электрических цепей являются векторными, так как именно векторный анализатор позволяет наиболее полно измерить характеристики тестируемого устройства в заданном диапазоне частот.

На этом рисунке в упрощённой форме показано как работает векторный анализатор электрических цепей в режиме измерения передаточной характеристики в прямом направлении (S21). На тестируемое устройство подаётся опорный (эталонный) синусоидальный сигнал с известной амплитудой и фазой. После того, как сигнал пройдёт через тестируемое устройство, его амплитуда и фаза изменятся. Далее, детектор амплитуды и фазы определяет насколько отличается амплитуда и фаза измеряемого сигнала от опорного. Таким образом определяются характеристики тестируемого устройства на одной частоте. При измерении в диапазоне частот, векторный анализатор цепей многократно изменяет частоту опорного сигнала в заданных Вами пределах. Конечно, это сильно упрощённое описание, но принцип работы иллюстрирует хорошо.

Упрощённая структурная схема векторного анализатора электрических цепей в режиме измерения передаточной характеристики в прямом направлении (S21).

Чего нет в коробке:

  • Смартфон или планшет под управлением Android 4.0.3 или выше. Используйте своё Android-устройство для управления прибором. Исполнение самого прибора в одном корпусе, а устройства для его управления – в другом — было сделано для того, чтобы анализатор спектра был более простым и доступным. Также используйте свой ноутбук или компьютер для управления устройством.
  • Внешние аттенюаторы. Максимальная измеряемая входная мощность, подаваемая на прибор, ограничена значением +10 дБм. Если необходимо измерить большее значение, то каждый пользователь прибором должен сам подобрать необходимые аттенюаторы.
  • Набор СВЧ переходников.

Новости музыкального оборудования

  • 2 новинки от Rane DJ: микшер SEVENTY-TWO MKII и контроллер TWELVE MKII
    06 августа, 2020

    RANE SEVENTY-TWO MKII — это двухканальный микшер с расширенными возможностями управления, который раскрывает всю творческую мощь программного…

  • Российский завод «Октава» и британский музыкальный ритейлер Andertons будут сотрудничать
    19 июня, 2020

    Российский завод «Октава» заключил контракт на дистрибуцию микрофонов на территории Соединенного Королевства Великобритании и Северной…

  • TC Electronic анонсировали PolyTune 3 Mini и Noir
    17 апреля, 2019

    TC Electronic уже давно находится списке лучших гитарных тюнеров в мире, но не собирается останавливаться на достигнутом. Фирма анонсировала…

  • Line 6 выпускают беспроводную гитарную педаль Relay G10S
    04 февраля, 2019

    Line 6 представили беспроводную систему Relay G10S, предназначенную для интеграции с педальными панелями в виде прочной металлической педали,…

  • Arturia расширяют линейку аудиоинтерфейсов AudioFuse
    30 января, 2019

    Интерфейс AudioFuse выглядел немного одиноким в линейке продуктов Arturia, поэтому компания решила пополнить линейку аудиоинтерфейсов. В результате…

PAS Analysis Center v3.5

Итак, начнем по порядку: запустив программу мы видим несколько окон (рис. 1). Вот их мы и будем рассматривать далее.

Рисунок 1. Окна в PAS Analysis Center v3.5

Первое из окон — Spectrum Analyzer, собственно анализатор спектра. На первой вкладке (FFT Length) производятся настройки для преобразования Фурье (собственно, сам процесс представления сигнала в спектральном виде). Blackman, Hamming, Parzen и пр. — это так называемые «окна», проще говоря это имена математиков, которые предложили каждый свою весовую функцию для представления спектра звука. Если хотите ощутить между ними разницу, то включите генератор (рис. 2) и сгенерируйте синусоиду (Sine).

Рисунок 2. Включаем генератор

Так как синусоида должна в идеале давать один пик в спектральной области, то можно переключать вышеупомянутые «окна» и посмотреть на результат.

Следующий параметр — FFT Length. Это количество отсчетов при Фурье-преобразовании. Чем это значение больше, тем точнее спектральная характеристика но медленней процесс. И наоборот.

Следующая вкладка — Scale. Здесь находятся настройки шкалы спектроанализатора. Все три характеристики регулируют растяжение/сжатие по осям.

Display. В этой вкладке находятся настройки вида спектроанализатора.

Log Amplitude и Log Frequency — логарифмическая либо линейная шкалы по соответствующим осям. Draw grid — прорисовка сетки. Draw inactive — подсветка спектральных полос. Draw amplitude scale и Draw frequency scale — отображать градуировку шкалы уровня и частоты соответственно. Draw peaks — прорисовка пиковых значений. Peaks hold — отображение последнего пикового значения.

Kind — тип визуализации спектра. Тут особо интересный режим Scroll, т.к. в этом режиме еще включается 3-е измерение — время.

Peaks — настройка отображения пиков. Numbers — толщина пиков. Peak delay — задержка пиков. Peak speed — скорость спада пиков.

Decay — настройка времени регенерации спектральных столбцов. Необходимо для коррекции скорости, т.е. чтоб они не прыгали с бешенной скоростью или наоборот не ворочались еле-еле.

Рисунок 3. Осциллограф

Следующее окно Oscilloscope (осциллограф) (рис. 3). Он показывает форму волны в случае звука, а в общем случае изменение напряжения (или тока в зависимости от подключения) анализируемого сигнала.

FFT Length — как я уже говорил, это настройка для преобразования Фурье.

Scale — здесь настройка подписей шкал. Effect — выбирается разделение по цвету для пиков (Peaks) или для верхней/нижней части (Splitt).

Display — настройка вида. Здесь стоит выделить Scroll — значительное сжатие по времени, удобно для наблюдения более общей картины.

Outfits — тип прорисовки волны.

Trigger mode — эта функция похожа на функцию синхронизации в осциллографах. И полезна она для анализа музыки вряд-ли будет. Up Flag и Down Flag — по какому фронту синхронизировать (заметно на пилообразных сигналах). Trigger level — уровень срабатывания.

И последнее окно — Spectrogram (рис. 4) это фактически перевернутый спектр, растянутый по времени. Амплитуда (уровень) здесь отображается цветом.

Рисунок 4. Спектрограф

FFT Length — см. ранее.

Scale — установки шкалы и усиления. Amp scale — усиление. Sensitive — чувствительность. Freq scale — степень растяжения оси частоты. Freq base — основная (нижняя) частота.

Display — настройки отображения спектрограммы. Accelerate — ускорение во времени. Embossed — смена фона спектрографа, особо эффектно бывает при других подстройках (Black-White в Outfit). Scroll display — прокручивать дисплей по прохождении или возвращаться назад.

Outfit — цветовые настройки спектрограммы.

На этом обзор окон закончен.

Теперь я хочу немного сказать об основных принципах работы этой программы, да и других подобных ей (анализаторов сигнала).

Существует 3 режима работы таких программ: 1. Вживую (анализ звука в реальном времени со входа звуковой платы). Здесь смотри рисунок 5

Рисунок 5. «Живой» режим

2. Проигрыватель файлов. Анализирует уже записанные файлы (см. рис. 6)

Рисунок 6. Режим плеера

3. Режим генератора. О нем я уже упоминал выше (см. рис.2). Полезен для подстроек и настроек.

Литература и нормативная документация

Литература

  • Афонский А. А., Дьяконов В. П. Цифровые анализаторы спектра, сигналов и логики. Под ред. проф. В. П. Дьяконова. М.: СОЛОН-Пресс,
  • Справочник по радиоизмерительным приборам: В 3-х т.; Под ред. В. С. Насонова — М.: Сов. радио,
  • Справочник по радиоэлектронным устройствам: В 2-х т.; Под ред. Д. П. Линде — М.: Энергия,

Нормативно-техническая документация

  • IEC 60714(1981) Анализаторы спектра. Выражение характеристик
  • IEC/PAS 62129(2004) Калибровка оптических спектральных анализаторов
  • ГОСТ 11859-66 Анализаторы гармоник. Методы и средства поверки
  • ГОСТ 17168-82 Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические требования и методы испытаний

Arinst SSA-TG R2 – универсальный помощник радиоинженера и специалиста в сфере телекоммуникаций

Arinst SSA-TG R2 – это портативный панорамный анализатор спектра со встроенным генератором сигнала, предназначен для отображения спектров сигналов в диапазоне частот от 35 до 6200 МГц.
Прибор отображает спектры сигналов всех распространенных технологий (Wi-Fi, 2G, 3G, 4G, LTE, CDMA, DCS, GSM, GPRS, ГЛОНАСС и т.д.) и служит для определения амплитуды и частоты спектральных компонент, входящих в состав сигнала.

Наличие встроенного генератора сигнала позволяет производить замеры АЧХ пассивных или активных устройств, например, фильтров или усилителей.
Программное обеспечение устройства позволяет измерять КСВ и модуль обратных потерь (коэффициент отражения).

Анализатор спектра ARINST SSA-TG R2 выполнен в прочном алюминиевом корпусе и предназначен в первую очередь для работ непосредственно на объекте, так как при малом весе и скромных размерах отличается невысоким энергопотреблением.

С помощью анализатора сервисные центры и ремонтные бригады могут оперативно, на месте, провести ВЧ-анализ для проведения пуско-наладочных или ремонтных работ. Анализатор спектра Arinst SSA-TG R2 будет особенно полезен компаниям,
работающим в сфере телекоммуникаций, которые занимаются установкой и обслуживанием антенн для мобильного интернета, усилением сотовой связи. Кроме этого, прибор идеально подходит для ремонтных мастерских и радиолюбителей.

Например, с помощью прибора можно выполнить следующие работы:

  • навести внешнюю антенну на базовую станцию
  • провести экспресс-анализ радиочастотной обстановки
  • проверить правильность работы (усилителя) репитера сотовой связи
  • провести ремонт и настройку (усилителя) репитера, генератора, фильтра и т.д.
  • измерить АЧХ устройств, КСВ и коэффициент отражения при использовании внешнего направленного ответвителя и комплекта калибровочных мер

Управление анализатором при помощи внешних программ

Существует возможность управления устройством при помощи внешних программ (API).
При помощи API вы сможете настроить автоматические измерения спектра и использовать
анализатор Arinst SSA Lite R2 в своей системе.

Отправляйте на устройство команды, например «совершить измерение» (сканирование диапазона) со следующими параметрами:

  • начальная частота
  • конечная частота
  • шаг измерения
  • значение аттенюатора

После выполнения команды, анализатор спектра Arinst SSA Lite R2 отправит клиенту (микроконтроллеру, компьютеру, мобильному устройству и т.п.) сообщение,
содержащее измеренные значения амплитуд при заданных значениях частот. Пользователь может записывать полученные данные в файл, базу данных и т.п.

API работает на любом языке программирования, поддерживающего работу с портами ввода-вывода (Java, C, C++, C#, Python, Assembler и т.п.).

Пример использования API можно скачать отсюда.

Общие данные о программе I_MasterDevice.

Программа I_MasterDevice(RadoInspector Master Device) предназначена для управления аппаратными средствами (анализаторами спектра, измерительными и сканирующими приемниками, навигационными приемниками) по физическим интерфейсам передачи данных (COM-порт, IEEE488, LAN, USB). Другие функциональные программы из комплекса программ RadioInspector (InspectorDC, InspectorRC) используют данную программу для управления средствами измерений. Для получения результатов измерений программы InspectorDC, InspectorRC с помощью средств межпрограммного взаимодействия посылают запрос программе I_MasterDevice и получают ответ от нее с результатами измерений. Запрос можно представить так: «выполнить измерение спектра в полосе частот S, центральная частота F, полоса пропускания B, видео полоса пропускания WB, детектор D, опорный уровень R…». В ответ на этот запрос программа I_MasterDevice выполнит соответствующие настройки прибора и произведет измерения. Результат измерений (массив результатов измерений) будет отправлен как ответ на запрос.

Если осуществляется последовательность непрерывных во времени измерений (например, нажата кнопка «Старт» в программе InspectorDC, то прибор на время измерений резервируется в монопольное использование программой, осуществляющей эти измерения. Таким образом, программа I_MasterDevice реализует функцию управления и распределения ресурсов средств измерений и не допускает того, чтобы к одному средству измерений обращались одновременно несколько программ.

Для обеспечения возможности управления средствами измерений необходимо чтобы программа I_MasterDevice была запущена на момент работы программ InspectorDC, InspectorRC. Запустить программу I_MasterDevice можно несколькими способами:

-вручную, используя, выбрав последовательность: «Пуск» -> «Программы» -> «RInspector» -> «I_MasterDevice»;

-программа I_MasterDevice будет запущена автоматически, при запуске любой из программ InspectorDC или InspectorRC, если она не запущена;

-автоматически, при загрузке операционной системы (для этого необходимо после инсталляции комплекса записать ее имя в меню автозагрузки: «Пуск»->»Программы»->»Автозагрузка»).

После запуска программа I_MasterDevice не раскрывает информационных окон. Сигналом о том, что программа запущена может служить наличие иконки в области системных иконок панели задач.

Управление программой осуществляется с помощью всплывающего меню, появляющегося при нажатии на правую кнопку мышки над иконкой программы (Рисунок 1. Всплывающее меню программы I_MasterDevice):

Рисунок 1. Всплывающее меню программы I_MasterDevice

Ограничения

Анализатор спектра Arinst SSA Lite R2 не является измерительным прибором, так как не имеет утвержденного типа средства измерений. Утверждение типа средства измерений
негативно повлияло бы на доступность и цену прибора. Поэтому анализатор спектра с официальной точки зрения является индикатором поля. Однако, несмотря на это,
прибор полностью соответствует всем заявленным техническим характеристикам. Каждый прибор калибруется по мощности и частоте.

Анализатор не является полноценным классическим анализатором спектра, поскольку не использует классическую схему преобразования частот для 100% подавления зеркального канала.
Мы используем математическое подавление зеркального канала, что в отдельных редких случаях может приводить к появлению в составе отображаемых сигналов «фантомных» сигналов.

Как работает анализатор спектра?

Чтобы понять, как действует этот прибор, рассмотрим анализатор спектра, принцип работы которого является классическим. Разумеется, в современных цифровых устройствах большинство аналоговых узлов всей «внутренней цепочки» заменяются на более актуальные или даже новаторские. Но идея в целом остается неизменной.

Исследуемый входной сигнал проходит сквозь аттенюатор и фильтр. Оттуда он попадает на смеситель, на который в этот же момент подается напряжение гетеродина. Из смесителя сигнал выходит разностным по частоте (т.е. не только два исходных сигнала, но и гармоники, и разности/суммы первоначальных частот и гармоник ). Далее все это «идет» через фильтры, усиливается и попадает на детектор. Детектор сглаживает его, сигнал оцифровывается и выводится на монитор. Конечно, это в самых общих чертах. Каждый конкретный прибор имеет множество настроек и индивидуальных особенностей. Поэтому, чтобы разобраться, как пользоваться анализатором спектра, нужно прежде всего изучить инструкцию.

Перед работой с любым подобным устройством важно:

  • Внешне осмотреть прибор на предмет повреждений. Узнать, когда последний раз производилась поверка устройства, и, если необходимо, произвести новую.
  • Проверить сохранны ли пломбы, на месте ли предохранители.
  • Внимательно осмотреть разъемы и гнезда, кабели и переходники.
  • Убедиться, что исследуемый сигнал имеет допустимое для анализатора напряжение.

В большинстве современных спектроанализаторов есть функция «стандартных настроек», т.е. настроек по умолчанию. Однако грамотный специалист перед работой всегда отрегулирует прибор так как это ему необходимо. Обычно устанавливается центральная частота, либо начальная и конечная в полосе обзора. Если необходимо, устанавливается сдвиг частот. Также задается и сама полоса обзора (обычно ее устанавливают вдвое больше, чем полоса, занимаемая сигналом) и параметры амплитуды.

Отдельно стоит сказать об «отношениях» спектрального анализа и ТВ. Набором спутниковых каналов, доступных по щелчку на пульте, сейчас уже никого не удивишь. У каждого мастера-настройщика антенн есть свои секреты, как пользоваться анализатором спектра спутникового сигнала, и пользоваться ли вообще. Умельцев, которые без него обходятся, предостаточно. Но те, кто пользуются, уверяют – настройка антенны с такой «примочкой» занимает всего 10-15 минут.

Для работы требуется анализатор, «заточенный» под спутниковые частоты. Сегодня очень распространены специальные приборы для настройки спутниковых антенн, в которых анализатор спектра просто встроен, как функция. Общий принцип работы таков: у каждого спутника есть «маяк», который имеет свою частоту. Он необходим для настройки и идентификации аппарата. Координаты маяка нужного спутника вводят в анализатор и начинают сканирование. Поисковик находит маяк, и мастер сверяется с анализатором – та ли это частота, которая ему необходима. Если все в порядке, антенна «подцепляется» к спутнику, и уже в этот момент довольный клиент на диване у телеэкрана может начать выбирать свои «favorite» – любимые каналы.

4Pockets PocketRTA PC v1.0

Данный продукт интересен тем, что он сделан для двух платформ: PC и Pocket PC, т.е. как для настольных так и для карманных ПК. Я буду рассматривать версию для настольного ПК.

Итак, включив программу мы видим основное окно программы (рис. 7).

Рисунок 7. Основное окно 4Pockets PocketRTA PC v1.0

Сверху мы видим уровни входного сигнала. Чуть ниже расположена секция, показывающая уровень самой громкой частоты спектра в виде, собственно, числового значения в герцах, а также приблизительно ноту, соответствующую этой частоте. Еще ниже расположено окно анализатора. В самом низу идет секция настроек. Вот ее мы и рассмотрим поподробнее.

Scale — выбор точности и типа анализатора. Кроме всего есть осциллограф (Sample), спектрограф (Spectrograph) и такая необычная функция как уровень звукового давления (SPL). С помощью SPL определяют отношение сигнал/шум и некоторые характеристики «железа».

Average — функция для удобства наблюдения спектра (замедляет/убыстряет)

Mon — (Monitor channel) выбор типа анализируемых каналов (моно, стерео, левый, правый)

Trace — сохраняет на экране пиковые уровни. Удобно при настройках на octave.

Weight — как утверждают разработчики, на частотах ниже 500 Гц и выше 4 кГц слуховая чувствительность падает, это значит что вне этих частотных пределов человек слышит звуки тише. Для компенсации этого эффекта в профессиональной аппаратуре используют весовые кривые (weight curves). Здесь доступны 4 типа весовой кривой.

Decay — скорость спада спектральных столбцов.

Gain — регулировка усиления. Увеличение на 3 дБ все равно что умножение в 2 раза.

Pause — пауза (а кто сомневался).

Tone — генератор. Доступны 8 синусоидальных пресетов разной частоты и 2 шумовых пресета.

Еще я хочу обратить внимание на то что в режиме спектрального анализатора мы можем увидеть в секции ниже уровней частоту, ноту и уровень в точке куда мы кликнем мышкой. Иногда полезно

Схема анализатора спектра

   Регулировка подсветки была основана на аппаратном ШИМ, на выходе OC2. В архиве доступны программы для дисплеев 16х2, 20х2, 24х2, и 20х4. В принципе, прошивку можно приспособить практически для любого экрана (с контроллером HD44780), так что если у вас есть дисплей которого анализатор не поддерживает, не трудно переделать имеющиеся.

   Далее читайте, как запустить анализатор так, чтобы он работал правильно. Есть три способа подключения аудио сигнала:

  1. Масса сигнала до точки „Agnd” на плате, тогда массы анализатора и устройства не могут быть связаны друг с другом.
  2. Анализатор можно пополнить симметрично, +-2.5 V, „Agnd” станет массой и можно его соединить с массой устройства.
  3. Если массы анализатора и устройства должны быть соединены, и не имеет возможности пополнения анализатора симметрично, следует добавить постоянную составляющую сигнала, чтобы поднять его до уровня 2,5 В. Массы соединяем и сигнал увеличиваем делителем R/R (резисторы порядка 100 кОм), соединяя его по шине питания. Сигнал на делитель подаем через конденсатор (порядка 1 мкФ).

   Как настроить анализатор для работы с компьютером

Помните, что если вы хотите встроить его в усилителе или другом устройстве, примите во внимание тот факт, что там могут появиться другие уровни сигнала. Если у вас есть возможность подачи сигнала с генератора (с компьютера через line-in) — это упростит настройку

   Подключите и запустите схему, подсоедините выход звуковой карты компьютера, массу к Agnd. Массы системы и компьютера не могут быть связаны! Генератор функции установите на синус, частота 400 Гц, усиление примерно на 80%.

   Левый потенциометр установите так, чтобы была отклонена только одна сегмент. Измените частоту генератора на 10 кГц, правый потенциометр установите таким же образом.

   Для точной калибровки понадобятся две программы — „генератор” и „осциллограф”. Настройте что сигнал не искажался. Элементы, использованные для сборки входного фильтра, должны быть идентичны тем, как на схеме, это касается в первую очередь конденсаторов. На приведённых далее рисунках сверху искажённый сигнал, а под ним чистый, чего необходимо достичь.

Что и для чего?

Обывателям кажется, что словосочетание «спектральный анализ» звучит очень уж заумно. На эту тему даже в известном телешоу как-то пошутили. При этом мы очень слабо себе представляем, насколько велика роль спектрального анализа в нашей жизни. Радиовещание, качественная звукозапись, мобильная связь были бы невозможны без применения анализатора спектра.

О необходимости создать подобный прибор в Европе задумались в начале XX столетия: бурное развитие радиовещания и множества связанных с ним отраслей требовали новых решений. В СССР же разработку новых направлений и средств радиоизмерительной техники доверили специально созданному в 1949 году НИИ-11 (сегодня предприятие называется «Нижегородский научно-исследовательский приборостроительный институт «Кварц»). Именно там и был создан первый отечественный спектроанализатор.

Анализаторы спектра. Общие сведения

Классификация анализаторов спектра

  • По диапазону частот — низкочастотные, радиодиапазона (широкополосные) и оптического диапазона.
  • По принципу действия — параллельного типа (многоканальные) и последовательного типа (сканирующие).
  • По способу обработки измерительной информации и представлению результатов — аналоговые и цифровые.
  • По характеру анализа — скалярные, дающие информацию только об амплитудах гармонических составляющих спектра, и векторные, предоставляющие также информацию о фазовых соотношениях.

Основные свойства анализа

Анализатор спектра позволяет определить амплитуду и частоту спектральных компонентов, входящих в состав анализируемого процесса. Важнейшей его характеристикой является разрешающая способность: наименьший интервал Δf{\displaystyle \Delta f} по частоте между двумя спектральными линиями, которые ещё разделяются анализатором спектра.
Анализатор спектра может дать истинный спектр только тогда, когда анализируемое колебание x(t){\displaystyle x(t)} периодично, либо существует только в пределах интервала T{\displaystyle T}. При анализе длительностей процессов анализатор спектра даёт не истинный спектр

S(ω)=∫−∞∞x(t)e−iωtdt{\displaystyle S(\omega )=\int \limits _{-\infty }^{\infty }x(t)e^{-i\omega t}dt},

а его оценку:

ST(t1,ω)=∫t1t1+Tx(t)e−iωtdt{\displaystyle S_{T}(t_{1},\omega )=\int \limits _{t_{1}}^{t_{1}+T}x(t)e^{-i\omega t}dt},

зависящую от времени включения t1{\displaystyle t_{1}} и времени анализа T{\displaystyle T}. Так как спектр колебания может в общем случае изменяться во времени, то оценка ST(t1,ω){\displaystyle S_{T}(t_{1},\omega )} даёт т. н. текущий спектр.

Основные функции приложения для управления прибором:

  • Просмотр спектра сигналов в виде графиков, с установкой диапазона частот и референсного уровня
  • Установка и управление абсолютными и относительными (дельта) маркерами
  • Поиск одного или нескольких (до десяти) максимальных значений сигнала в моментальном или следящем режимах
  • Назначение и сохранение уникальных идентификаторов для диапазонов частот. Например, можно назначить диапазон под названием «DCS UpLink» диапазону 1710-1785 МГц. А также можно назначить области рабочих частот для каждого оператора. Эта опция значительно облегчает ВЧ-анализ и идентификацию для сигналов стандартных технологий.
  • Наличие предустановленных диапазонов, а также возможность сохранять диапазоны в файл и делиться им с другими устройствами для управления анализаторами спектра Arinst SSA TG.
  • Режим трассировки, при котором строится усредненный по нескольким измерениям спектр сигнала. Кроме среднего возможны режимы отображения экстремальных значений, скользящего среднего. Количество измерений для трассировки выбирается пользователем.
  • Сохранение настроек сканирования спектра (границы частотного диапазона, значение аттенюатора и т.п.) для быстрого и удобного переключения в необходимый режим измерения.
  • Сохранение спектра сигнала вместе с маркерами для последующего анализа. При этом сохраненный график можно открыть на любом Android-устройстве с установленным приложением «Arinst SSA» (при этом необязательно иметь сам анализатор спектра), или конвертировать в нужный вид с помощью любого табличного редактора.
  • Одновременное отображение нескольких выбранных диапазонов частот.
  • Наличие функции трекинг-генератора для измерений амплитудно-частотных характеристик фильтров, усилителей и антенн.
Оцените статью:
Оставить комментарий
Adblock
detector