ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

В настоящее время применяются три
разновидности цифровых анализаторов
спектра, основой которых является
преобразование сигнала в цифровой код
и вычисление составляющих спектра с
помощью цифровых вычислительных
устройств.

Анализатор спектра R&S®Spectrum Rider FPH предназначен для использования в полевых условиях и решения лабораторных задач как внутри, так и вне помещений. Небольшой вес, малые размеры и надежная конструкция обеспечивают легкость переноски анализатора. Заряда батареи хватает на весь рабочий день. Благодаря подсветке клавиш анализатор может быть использован даже в темноте, а яркий неотражающий дисплей обеспечивает высокий уровень читаемости визуальной информации при ярком солнечном свете. Большие кнопки и многофункциональный поворотный переключатель позволяют работать с прибором, не снимая перчаток. Прибор послужит надежным помощником даже в агрессивных и труднодоступных средах.

Описание портативного анализатора спектра FPH

Уникальное сочетание скорости, компактности, небольшого веса, быстрой загрузки и самого продолжительного времени работы от батареи на рынке делают анализатор FPH идеальным решением для эксплуатации в полевых условиях и работы на высоте.

Анализатор спектра FPH удовлетворяет техническим требованиям на устойчивость к механическим нагрузкам MIL-PRF-28800F класс 2 для работы в неблагоприятных условиях. Отсутствие вентиляционных каналов и специальная защита всех интерфейсов и разъемов – предотвращает от попадания в прибор грязи и брызг. Прибор весит всего 2,5 кг (с учетом батареи), и может эксплуатироваться весь рабочий день — более 8 часов!!! без перезарядки или замены батареи.

Удобные органы управления — большие кнопки и поворотная ручка с функцией ввода позволяют работать с прибором вне помещений, не снимая перчаток. Результаты измерений отображаются на большом цветном дисплее диагональю 7 дюймов (18 см). Антибликовый дисплей с возможностью отображения в черно-белых цветах обеспечивает высокий уровень читаемости при ярком солнечном освещении. Для удобства работы в условиях недостаточного освещения можно включить подсветку клавиатуры.

Новый уровень удобства работы

Анализатор FPH отличается высокой гибкостью управления, как стандартным способом с помощью клавиш, так и посредством сенсорного экрана. Уникальный емкостный сенсорный экран анализатора позволяет задавать общие настройки, такие как центральная частота, полоса обзора и опорный уровень, а также управлять маркерами — с помощью жестов касания, привычных пользователям смартфонов.

Меню обзора конфигурации упрощает получение общего представления об основных настройках анализатора. В нем отображается вся последовательность измерений спектра в различных каскадах приемника наряду с ключевыми параметрами, которые оказывают влияние на измерения в каждом каскаде.

Протоколирование результатов может быть выполнено одним нажатием кнопки для получения снимков экрана, позволяющей сохранять графические файлы. Для сохранения большого объема данных можно воспользоваться флэш-накопителем USB или картой памяти microSD. Интерфейс пользователя доступен на одиннадцати языках: английском, немецком, корейском, японском, китайском, русском, итальянском, испанском, португальском, французском и венгерском. Все эти языки также поддерживаются удобной экранной клавиатурой.

Многоцелевое использование в различных областях

Анализатор спектра FPH содержит широкий спектр стандартных функций, которые используются при решении повседневных задач спектрального анализа, среди которых: две спектральные кривые, шесть маркеров (абсолютные/относительные), маркер шума, демодуляция АМ/ЧМ аудиосигналов, ограничительные линии (тестирование по критерию годен/не годен), предустановленные таблицы каналов, дистанционное управление и частотомер. Доступны дополнительные измерительные приложения, которые могут быть с легкостью добавлены с помощью программных ключевых кодов, что избавляет от дополнительных расходов на установку и позволяет сэкономить время, затрачиваемое на обработку заказа, благодаря отсутствию необходимости в отправке прибора в сервисный центр для калибровки или регулировки.

Мастер настройки измерений

Мастер настройки упрощает проведение измерений благодаря автоматизации тестовых последовательностей. Последовательность часто повторяющихся измерений выполняется быстро, просто и без ошибок. При подготовке измерительной процедуры специалист по измерениям (обычно централизованно для множества приборов) задает тестовые последовательности с помощью анализатора FPH и запущенного на ПК программного обеспечения R&S®Instrument View (входит в базовый комплект поставки). В сценарий могут быть добавлены изображения и письменные инструкции, которые оператор будет видеть на экране прибора при выполнении каждого шага. По завершении конфигурирования последовательности измерения ее можно инсталлировать в прибор. Находящемуся в поле оператору необходимо лишь запустить мастер измерений, выбрать нужную последовательность и следовать предварительно заданным инструкциям.

Анализ АМ/ЧМ модуляций

При установке программной опции FPH-K7 пользователь получает простой и удобный инструмент для анализа аналого-вых модуляций, позволяющий оценивать качество амплитудно и частотно-модулированных сигналов. При активации данного режима на дисплее прибора отображается осциллограмма модулирующего сигнала и такие параметры, как: мощность несущей, отстройка, глубина модуляции, девиация частоты, SINAD, THD (КНИ), и другое.

Разносторонние измерения мощности

Для применений, требующих очень высокой точности измерения и регулировки уровней передаваемого сигнала, опция FPH-K9 позволяет использовать анализатор FPH для измерений мощности совместно с датчиками мощности серий NRP-Zxx и NRPххS/SN в диапазоне от –67 до +45 дБм на частотах до 110 ГГц. Результаты измерений выводятся на специализированном графическо-цифровом экране. Для подключения датчиков дополнительно необходимы соответствующие USB-адаптеры NRP-Z4 или NRP-ZKU. Опция FPH-K19 позволит быстро и просто получить результаты измерения канальной мощности при использовании встроенного измерителя мощности, с типовым значением точности измерения уровня 0,5 дБ, не используя внешние датчики мощности или режим анализатора спектра. Настраиваемая ширина канала от 100 кГц до 1 ГГц с диапазоном уровней мощности в пределах от –120 до +30 дБм.

Опция FPH-K29 в сочетании с широкополосными датчиками мощности семейства NRP-Z8x позволит проводить анализ мощности импульсных сигналов (наличие опции FPH-K9 также обязательно). Основные параметры импульса, такие как длительность, время нарастания/спада, коэффициент заполнения отображаются автоматически. Также можно воспользоваться функцией запуска и маркерами и выполнить масштабирование отображения импульсов.

Анализ ЭМП с помощью пробников ближнего поля

Совместная работа анализатора спектра FPH с набором пробников ближнего поля HZ-15 является экономически эффективным средством при измерениях напряженности электромагнитного поля в ближней зоне или обнаружения источников эмиссии при анализе печатных плат, интегральных схем, кабелей и экранирующих оболочек. По-необходимости, для увеличения чувствительности, можно воспользоваться дополнительным предусилителем R&S®HZ-16.

1 Цифровой анализатор со сжатием сигнала во временной области

В таких анализаторах при небольшом
времени анализа за счет искусственного
расширения спектра исследуемого сигнала
удается обеспечить высокую разрешающую
способность. Расширение спектра при
этом реализуется в цифровой форме.

Суть положительного эффекта такого
анализатора заключается в том, что если
искусственно в nраз
расширить спектр сигнала (n∆F) и вnраз увеличить полосу пропускания (n∆f),
то продолжительность анализа сократится
вnраз при неизменной
разрешающей способности:

Принцип действия блока сжатия
информации (рис.11.3) строит­ся на
предварительном преобразовании сигнала,
поступающего на его вход. Из анализируемого
сигнала берутся выборки мгновенных
значе­ний с частотой, определяемой
теоремой Котельникова. С помощью АЦП
они преобразуются е цифровой код и
последовательно записываются е
запоминающее устройство (ЗУ).

Рисунок 11.3 – Блок сжатия во временной
области

Применение временного сжатия сигнала
на низких частотах обес­печивает
работу анализаторов последовательного
типа в реальном вре­мени (анализатор
СУ-73).

Особенности портативного анализатора спектра FPH

Цифровые фильтры (ЦФ) выполняют
операцию частотной филь­трации и
позволяют получать при наличии управляющих
воздействий различные АЧХ и ФЧХ,
обеспечивая высокую стабильность
параметров ЦФ и не нуждаются в
подстройке.

Цифровые фильтры могут быть реализованы
как аппаратными, так и программными
средствами.

Процедура фильтрации в ЦФ представляет
собой определенный ал­горитм обработки
входного сигнала, в результате чего на
выходе филь­тра появляются новые
цифровые коды, соответствующие результатам
фильтрации.

Передаточная функция ЦФ может быть
представлена в виде дис­кретногопреобразования Лапласа. Коэффициенты
передаточной функ­ции определяют
характеристики фильтра, для изменения
которых до­статочно задать другие
значения некоторым коэффициентам, т.е.
зане­сти в ячейки памяти новые числа.

Таким образом, результат фильтрации
определяется формой ана­лизируемого
сигнала и параметрами АЧХ фильтра,
зависящими от зна­чений коэффициентов
реализуемой передаточной функции
фильтра.

Упрощенная схема анализатора спектра
на цифровых фильтрах представлена на
(рис.11.4).

Рисунок 11.4 – Структурная схема анализатора
спектра на цифровых фильтрах

Входной сигнал преобразуется в
последова­тельность кодов, соответствующих
числовым значениям сигнала в мо­менты
выборки. Совокупность кодов с выхода
цифровых фильтров по­ступает на
цифровой детектор, где рассчитывается
среднеквадратическое значение напряжения.
После усреднения данных спектр сигнала
отображается на экране анализатора в
виде спектральных полос.