ANALIZORUL DE SPECTRU

ANALIZORUL DE SPECTRU

Analizoarele de spectru permit masurarea continutului in armonici al unui semnal electric sau, altfel spus, puterea fiecareia din componentele spectrale. Ele afiseaza amplitudinea semnalelor in functie de frecventa (masurari in domeniul frecventa), fiind complementare osciloscoapelor, care afiseaza amplitudinea semnalelor in functie de timp (masurari in domeniul timp).

In ceea ce priveste masurarea campurilor electromagnetice perturbatoare, desi aceasta constituie doar un domeniu de aplicatie al lor, ele s-au impus datorita afisarii rapide si complete a spectrului semnalului, chiar daca performantele sunt, in multe privinte, mai scazute decat ale receptoarelor de masurare (acestea fiind aparate specializate in masurarea EMI).

Exista trei principale tipuri de analizoare de spectru:

Analizor superheterodina cu baleiere in frecventa;

Analizor cu filtre in paralel (permite analiza spectrala in timp real pentru semnale nerepetitive);

Analizor cu captare numerica a semnalului si calculul transformatei Fourier sau calculul functiei de autocorelatie a semnalului (utilizate, in general, pentru frecvente mai mici decat catva zeci de MHz).

In fig. 3.9 este reprezentata schema bloc a unui analizor superheterodina cu baleiere in frecventa.

Analizorul de spectru este o alternativa la receptorul de masurare, in special la diagnosticare (identificarea surselor de camp) si teste de preconformitate in compatibilitatea electromagnetica. Intrucat aceste instrumente au functionari asemanatoare, in cele ce urmeaza se va face o descriere comparativa.

Fig. 3.9 Schema bloc a analizorului de spectru

Semnalul de intrare este trecut printr-un atenuator, iar apoi, prin intermediul unui filtru trece-jos, este aplicat unui mixer, care il amesteca cu semnalul furnizat de oscilatorul local (LO). Deoarece mixerul este un dispozitiv neliniar, la iesirea sa se obtin nu numai cele doua frecvente initiale, ci si armonicile lor, precum si semnalele suma si diferenta ale frecventelor initiale si ale armonicilor acestora.

Daca oricare din semnalele mixate cade in banda de trecere a filtrului de frecventa intermediara (FI), acesta va fi procesat mai departe (amplificat si, eventual, comprimat pe o scara logaritmica). Ulterior este aplicat unui detector de anvelopa, convertit in forma numerica si afisat. Generatorul de baleiaj comanda axa X a afisajului si, totodata, ataca oscilatorul local astfel incat domeniul de frecvente baleiat de acesta este determinat de amplitudinea tensiunii rampa.

1. Atenuatorul de intrare

Atenuatorul de radiofrecventa asigura intrarea semnalului in mixer, la nivel optim, pentru a preveni suprasarcinile, compresia castigului si distorsiunile. Deoarece atenuatorul este un circuit cu rol de protectie pentru analizor, atenuarea este fixata automat, pe baza nivelului de referinta. De asemenea, atenuarea poate fi impusa manual, in trepte de 10, 5, 2 si chiar 1 dB.

Circuitele de atenuare includ si un condensator, cu rolul de a bloca patrunderea in analizor a semnalelor continue sau a componentei de c.c. a semnalelor. Cu toate acestea, el atenueaza si semnalele de frecvente joase si creste frecventa de start minima la 100 Hz. Pentru unele analizoare, aceasta frecventa este de 9 kHz.

Filtrul trece-jos sau preselectorul

Filtrul trece-jos blocheaza patrunderea in mixer a semnalelor de frecventa inalta. Acest lucru conduce la prevenirea aparitiei semnalelor din afara benzii, care ar rezulta in urma procesului de mixare cu semnalul de la oscilatorul local si care ar putea crea raspunsuri nedorite ale analizorului la frecventa intermediara. In analizoarele de spectru care lucreaza in domeniul microundelor, filtrul-trece jos este inlocuit cu un preselector. Acesta este un filtru acordabil, care rejecteaza toate frecventele, mai putin cele care trebuie vizualizate.

Reglarea analizorului

Reglarea analizorului este functie de frecventa centrala a filtrului de frecventa intermediara, de domeniul de frecventa al oscilatorului local si de domeniul frecventelor externe, carora le este permis accesul catre mixer (prin filtrul trece-jos).

Din toate produsele de mixare, cele date de suma si diferenta dintre frecventa semnalului de la oscilatorul local si frecventa semnalului de intrare au amplitudinile cele mai mari, fiind cele mai dezirabile. Daca frecventa oscilatorului local poate fi reglata astfel incat unul din produsele de mixare dorite sa cada in banda de trecere a filtrului de frecventa intermediara, acesta va fi detectat pentru a crea un raspuns in amplitudine pe afisajul instrumentului.

Astazi, cele mai multe analizoare de RF permit o frecventa a oscilatorului local egala si chiar mai mica decat prima frecventa intermediara. Cand frecventa oscilatorului egaleaza frecventa intermediara, semnalul furnizat de oscilator este el insusi procesat, iar pe afisaj apare un raspuns, ca si cum ar fi existat un semnal de intrare cu frecventa de 0 Hz. Acest raspuns (LO feedthrough) poate masca semnalele de frecventa foarte joasa si, de aceea, nu toate analizoarele permit domeniului de afisare sa includa frecventa de 0 Hz.

Amplificatorul de frecventa intermediara

Amplificatorul cu castig variabil este utilizat pentru pozitionarea pe verticala a semnalelor afisate, fara ca nivelul semnalului la intrarea in mixer sa fie afectat. Cand castigul este modificat, valoarea nivelului de referinta se schimba corespunzator, pentru ca valoarea indicata a semnalului sa ramana corecta.

In general, nu se doreste modificarea nivelului de referinta atunci cand este modificata atenuarea de intrare si, din acest motiv, atenuarea si castigul sunt corelate. O modificare a atenuarii de intrare va antrena automat modificarea castigului amplificatorului de frecventa intermediara, semnalul fiind pastrat in aceeasi pozitie pe afisaj.

Filtrele de frecventa intermediara

Dupa amplificatorul de frecventa intermediara, urmeaza sectiunea de filtre analogice si/sau numerice, care dau latimea de banda a rezolutiei (RBW - Resolution Bandwidth).

Filtrele analogice

Rezolutia in frecventa reprezinta capacitatea analizorului de spectru de a separa doua semnale sinusoidale de intrare in doua raspunsuri distincte.

Conform teoriei Fourier, un semnal cu forma de unda sinusoidala contine energie numai la o singura frecventa, deci nu ar trebui sa existe probleme de rezolutie. Doua semnale, fara a conta cat de apropiate sunt frecventele lor, ar trebui sa apara pe afisaj sub forma a doua linii, dar o analiza mai indeaproape a analizorului superheterodina va arata de ce raspunsul unui semnal prezinta o anumita latime pe afisaj.

Mixerul furnizeaza la iesire semnalele diferenta si suma, dar si cele doua semnale originale (de intrare si de la oscilatorul local). Frecventa intermediara este determinata de un FTB, acesta selectand produsele de mixare dorite si rejectandu-le pe celelalte. Deoarece semnalul de intrare are frecventa fixa, iar oscilatorul local este baleiat, produsele de mixare sunt, de asemenea, baleiate. Daca se intampla ca un semnal mixat sa fie baleiat peste frecventa intermediara, atunci, pe afisaj, este trasata caracteristica de raspuns a filtrului trece-banda (figura 4). Filtrul cu banda cea mai ingusta din lantul FI va determina latimea de banda afisata, generala.

Figura 3.10. Baleierea unui produs de mixare peste banda filtrului FI si trasarea pe afisaj a formei filtrului

Se constata ca doua semnale trebuie sa aiba frecventele suficient de indepartate, altfel trasele pe care ele le produc se vor suprapune si vor arata ca un singur raspuns. Din fericire, analizoarele de spectru au filtre FI selectabile, astfel incat este posibila selectarea unei benzi suficient de inguste, pentru detectarea semnalelor de frecvente apropiate.

Figura 3.11. Semnal de nivel mic, pierdut sub trasa aferenta unui semnal de nivel mai mare

In practica, o situatie foarte intalnita este aceea in care doua semnale de intrare, de frecvente apropiate, nu au amplitudini egale. Astfel, semnalele mai mici se pot pierde, cu usurinta, sub trasa descrisa de semnalele de nivel mai mare.

Filtrele numerice

Unele analizoare de spectru utilizeaza filtre numerice. Acestea pot aduce beneficii importante, cum ar fi imbunatatirea substantiala a selectivitatii.

6. Timpul de baleiaj

Filtrele de rezolutie analogice

Daca rezolutia ar fi fost singurul criteriu avut in vedere la evaluarea unui analizor de spectru, atunci s-ar fi ales, pe cat posibil, filtrul FI cu banda cea mai ingusta. Pe de alta parte insa, rezolutia afecteaza timpul de baleiaj, de acesta depinzand, direct, durata de realizare a masurarii.

Filtrele FI sunt circuite care necesita timpi finiti pentru a raspunde complet. Daca produsele de mixare sunt baleiate prea repede peste banda filtrului, semnalele afisate vor suferi o pierdere in amplitudine.

Timpul cat un produs de mixare sta in banda de trecere a unui filtru FI (time in passband) este direct proportional cu latimea de banda a filtrului si invers proportional cu domeniul baleiat (Hz) in unitatea de timp.

Modificarea rezolutiei afecteaza substantial timpul de baleiaj. De obicei, analizoarele de spectru au latimea benzii de rezolutie selectabila intr-o secventa de 1-3-10 sau 1-10. Astfel, pe fiecare treapta de rezolutie, timpul de baleiaj este afectat de aproape 10 ori. Unele analizoare au RBW ajustabila in trepte de

10 %, oferind un compromis si mai bun intre domeniul de frecventa, rezolutie si timpul de baleiaj.

Analizoarele de spectru seteaza timpul de baleiaj in mod automat, in functie de domeniul de frecventa si latimea benzii de rezolutie. Ajustarea timpului de baleiaj este necesara pentru a mentine afisajul calibrat. In situatia in care este apelat un timp de baleiaj mai mare decat cel maxim disponibil, analizorul indica printr-un mesaj ca afisajul nu este calibrat. Daca este necesar, configurarea automata a timpului de baleiaj poate fi invalidata, iar acesta va fi setat manual.

Filtrele de rezolutie numerice

Filtrele numerice au un efect diferit de cel discutat la filtrele analogice, viteza acestora crescand de la 2 pana la 4 ori. Filtrele bazate pe algoritmi FFT prezinta o diferenta si mai mare. Aceasta se intampla deoarece semnalul analizat este procesat in blocuri de frecventa, in functie de analizorul respectiv

7. Detectorul de anvelopa (de varf)

Tipic, analizoarele de spectru convertesc semnalul de frecventa intermediara in semnal video, prin intermediul unui detector de anvelopa. In cea mai simpla forma a sa, un detector de anvelopa consta intr-o dioda, o sarcina rezistiva si un FTJ (figura 6). Iesirea lantului de frecventa intermediara -in acest exemplu, un semnal sinusoidal modulat in amplitudine - este aplicata detectorului. Raspunsul detectorului urmareste schimbarile survenite in anvelopa semnalului de frecventa intermediara, dar nu valoarea instantanee a acestuia.

Pentru majoritatea masurarilor, se alege o latime de banda a rezolutiei suficient de ingusta pentru determinarea componentelor spectrale ale semnalului de intrare. Daca frecventa oscilatorului local se regleaza astfel incat analizorul sa fie acordat pe una din componentele spectrale ale semnalului, la iesirea filtrului FI se obtine o sinusoida cu amplitudinea constanta. In consecinta, la iesirea detectorului va rezulta o tensiune constanta (continua) si nu exista variatii pe care detectorul sa le urmareasca.

Detectorul de anvelopa este cel care atribuie analizorului de spectru caracteristici de voltmetru. Din moment ce detectorul urmareste anvelopa semnalului furnizat de lantul FI si nu valoarea instantanee a acestuia, informatiile de faza se pierd.

Pentru RBW implementate numeric, nu se utilizeaza un detector de anvelopa analogic. In schimb, pentru consecventa, acesta este simulat.

Figura 3.12. Detectorul de anvelopa

8. Afisarea semnalelor

Pana la mijlocul anilor '70, analizoarele de spectru erau pur analogice. Trasa afisata reprezenta o indicatie continua a anvelopei semnalului si nu existau pierderi de informatie. In orice caz, afisarea analogica avea inconveniente. Problema majora era datorata timpilor de baleiaj mari, necesari pentru latimi de banda ale rezolutiei mici. In cazurile extreme, pe tubul catodic era afisat un spot, care se deplasa incet, neexistand o trasa reala.

O rezolvare a problemei a constituit-o tubul catodic cu memorie. Acesta includea mecanismele necesare astfel incat trasa sa fie afisata pe ecran pentru un timp rezonabil, inainte sa-si piarda din stralucire sau sa dispara. Cu toate acestea, parametrii tubului trebuiau ajustati inaintea fiecarei masurari.

Ulterior, la mijlocul anilor '70, a devenit posibila prelucrarea numerica a trasei si introducerea acesteia intr-o memorie. Continutul memoriei, actualizat in functie de rata de baleiaj, era scris pe ecran, iar raspunsul analizorului in domeniul de frecventa explorat putea fi urmarit ca si in cazul sistemelor analogice.

Astazi, afisarea numerica a semnalului prezinta avantajele si dezavantajele ei. Este necesara o procesare suplimentara a acestuia, dar si existenta unor moduri de afisare specializate. Inainte ca datele rezultate din procesul de masurare sa fie afisate, ele trebuie convertite in forma numerica. Prin urmare, semnalul de la detector este aplicat unui convertor analog-numeric cu parametri performanti (viteza, rezolutie si liniaritate). Din moment ce afisajul prezinta un anumit numar de puncte (pixeli), utilizatorul trebuie sa decida ce valoare va fi afisata pentru fiecare dintre acestea.

Un punct trebuie sa reprezinte evolutia semnalului intr-un anumit interval de frecventa si, desi nu este tocmai o abordare uzuala atunci cand se lucreaza cu un analizor de spectru, intr-un anumit interval de timp. Pe baza unor algoritmi specifici, din datele numerice corespunzatoare fiecarui interval³ (celula de masurare) este extrasa o singura valoare, care va fi memorata si scrisa pe ecran.

Latimea unui interval (numarul de puncte) este determinata de urmatoarele ecuatii:

in frecventa: Latimea intervalului = Domeniul de frecventa / (Nr. de puncte al trasei - 1);

in timp:    Latimea intervalului = Timpul de baleiaj / (Nr. de puncte al trasei - 1).
Frecventele de esantionare difera de la un analizor la altul, insa, precizii superioare se obtin prin scaderea domeniului de frecventa explorat si /sau cresterea timpului de baleiaj. In ambele cazuri, creste numarul de esantioane / interval.

Plecand de la conceptul de "interval de masurare', pot fi analizate urmatoarele tipuri de detectie:

detectia unui esantion prestabilit (sample detection);

detectia varfurilor pozitive (positive peak detection sau peak detection)_;

detectia varfurilor negative (negative peak detection);

detectia normala (normal detection);

detectia valorii medii (average detection);

Primele trei tipuri de detectie, fiind cele mai simple, sunt prezentate in figura 3.13.

Figura 3.13. Salvarea in memorie a punctelor trasei se realizeaza pe baza algoritmului de detectie

9. Procedeele de mediere

Filtrarea video

Analizoarele de spectru afiseaza atat semnalele, cat si zgomotul lor intern. Pentru a reduce efectul zgomotului asupra amplitudinii semnalului, trasa afisata este, deseori, mediata. In acest scop, analizoarele de spectru includ un filtru cu latimea de banda variabila.

Filtrul video este un filtru trece-jos. El este amplasat la iesirea detectorului de anvelopa si determina latimea de banda a semnalului video (video bandwidth - VBW), semnal care, ulterior, va fi convertit in forma numerica pentru a furniza datele referitoare la amplitudine.

Frecventa de taiere a filtrului poate fi diminuata pana la punctul in care devine mai mica decat latimea de banda a rezolutiei. In acest moment, sistemul video nu mai poate urmari variatiile rapide ale anvelopei semnalului de frecventa intermediara. Rezultatul acestui proces este medierea semnalului afisat. Pe masura reducerii latimii de banda video, variatiile varf-la-varf ale zgomotului sunt tot mai mici.

Gradul de mediere este functie de raportul dintre latimea de banda video, VBW, si latimea de banda a rezolutiei, RBW. La rapoarte de 0,01 sau mai mici, medierea este foarte buna. Filtrul video nu afecteaza nici o parte a trasei, care este deja mediata (de exemplu, o sinusoida fara zgomot).

Deoarece filtrul video are propriul timp de raspuns, timpul de baleiaj este invers proportional cu latimea de banda video, atunci cand aceasta este mai mica decat latimea de banda a rezolutiei.

Analizoarele de spectru seteaza timpul de baleiaj in mod automat, in functie de domeniul de frecventa, latimea de banda a rezolutiei si latimea de banda video.

Medierea trasei

Afisajele numerice ofera o alta posibilitate de mediere a trasei, complet diferita de cea realizata cu ajutorul detectorului de valoare medie. In acest caz, medierea va fi completa dupa doua sau mai multe baleiaje, realizandu-se intr-o maniera "punct-dupa-punct'. Pentru fiecare punct de afisare, noua valoare este mediata cu cea obtinuta din medierea anterioara, astfel, trasa afisata converge gradual catre media corespunzatoare unui numar de n baleiaje.

Ca si la filtrarea video, gradul de mediere poate fi selectat. Acest lucru se realizeaza prin fixarea unui numar de baleiaje, medierea avand loc pe durata desfasurarii lor. Desi medierea trasei nu are nici un efect asupra timpului de baleiaj, timpul necesar atingerii unui anumit grad de mediere este aproximativ egal cu cel de la filtrarea video, din cauza numarului de baleiaje.

De foarte multe ori, nu conteaza ce forma de mediere se prefera. Daca semnalul este zgomot sau o sinusoida de nivel mic, apropiata de nivelul de zgomot, aceleasi rezultate vor fi obtinute atat cu filtrarea video, cat si prin medierea trasei. Cu toate acestea, exista insa o diferenta.

Filtrarea video realizeaza o mediere in timp real. Pe masura ce baleiajul progreseaza, efectul complet al medierii este vizibil pentru fiecare punct de pe afisaj. Fiecare punct este mediat o singura data, pentru un timp de aproape 1/VBW, in fiecare baleiaj.

Pe de alta parte, medierea trasei necesita mai multe baleiaje, in scopul atingerii gradului de mediere complet. Pentru fiecare punct, medierea are loc pe durata intregii perioade necesare completarii numarului de baleiaje.

Intrarea analizorului de spectru poate fi comutata intre senzori si sursele interne folosite la calibrarea in frecventa si amplitudine. In mod obisnuit la analizorul de spectru senzorii de camp electromagnetic sunt livrati separat, avand propriile lor curbe de calibrare. In acest fel eroarea lantului de masurare poate fi mai mare decat la analizorul de perturbatii unde senzorii sunt livrati si deci calibrati impreuna cu instrumentul.

Fata de receptorul de masurare, la analizorul de spectru nu exista preselectoare sau amplificatoare acordate de radiofrecventa incorporate. Acest lucru da principalele dezavantaje ale analizorului de spectru si anume: lipsa selectivitatii si deci supraincarcarea mixerului cu semnale cu nivel de amplitudine redus; factor de zgomot mare, ce determina slaba sensibilitate.

Datorita latimii de banda de la intrare mare, analizorul de spectru este mai expus la compresie si suprasarcina.

Atenuatorul reglabil de la intrare creste domeniul dinamic si poate fi utilizat la verificarea compresiei.

Scara orizontala a instrumentului (axa X a afisajului) este comandata de un generator de baleiaj, care de asemenea ataca oscilatorul local comandat in tensiune (OL) producand o excursie liniara a frecventei.

Generatorul de baleiaj determina viteza de baleiaj si alegerea latimilor (domeniilor) de frecventa.

Pragul de sensibilitate este definit ca si la receptorul de perturbatii (figura 3.4 si figura 3.5), dar factorul de zgomot la analizorul de spectru este mai mare (tipic 20 30 dB) fata de receptor (tipic 6 12 dB).

De pe panoul frontal al analizorului de spectru se pot controla: domeniul de frecventa (Frequency span); timpul de explorare (Sweep time); latimea benzii de rezolutie (Resolution bandwidth); latimea de banda video (Video bandwidth), nivele de referinta (Reference levels).

Latimea benzii de rezolutie, denumita si latime de banda FI, poate determina raportul semnal/zgomot (cu cat este mai ingusta banda de rezolutie cu atat mai scazut nivelul de zgomot), selectivitatea si timpul de explorare.

Latimea de banda a instrumentului de masurare este folosita pentru definirea si discernerea intre emisiunile de banda larga si banda ingusta.

Daca latimea de banda a instrumentului (receptor EMI, analizor de spectru), B_bl, este mai mica decat cea a emisiunilor considerate in figura 3.10, atunci semnalele perturbatoare (emisiunile) vor fi de banda larga.

Daca latimea de banda a instrumentului B_bi este mai larga decat cea a emisiunilor considerate in figura 6.10, atunci aceste semnale vor fi de banda ingusta.

Fig. 3.14 Compararea latimilor de banda ale instrumentului la spectrul impulsului de radiofrecventa

Astfel banda de rezolutiei determina daca o perturbatie de tip impuls este afisata ca un semnal de banda ingusta sau banda larga.

In figura 3.10 s-a reprezentat atat in domeniul timp, cit si in domeniul frecventa, un impuls dreptunghiular singular care moduleaza o purtatoare (semnal sinusoidal de frecventa f_p). Se observa ca purtatoarea decaleaza spectrul pe axa frecventa din curent continuu (cand exista numai impulsul dreptunghiular singular) la valoarea f_p.

Sunt patru metode de baza pentru a se discerne intre emisiunile de banda ingusta si cele de banda larga:

Metoda schimbarii latimii de banda. Se schimba latimea benzii de rezolutie, de exemplu, de la B₀ la B₁ = 10B₀ si se compara indicatiile corespunzatoare U₀ si U₁.

Metoda decalajului de acord. Se acorda instrumentul pentru raspuns maxim si apoi se dezacorda prin modificarea frecventei cu de doua ori latimea benzii de impuls si se compara cele doua citiri.

Metoda schimbarii modului de detectie. Se compara citirile pentru detector de varf si detector de valoare medie.

Testul PRF presupune compararea frecventei de repetitie a impulsului semnalului cu banda de impuls a instrumentului de masurare.     Conform figurii 3 14, daca frecventa de repetitie a impulsului    - PRF depaseste latimea de banda de impuls a instrumentului, atunci perturbatia este de banda ingusta. Cand PRF este mai mic decat latimea de banda de impuls a instrumentului atunci perturbatia este de banda larga.

Domeniul de frecventa determina spatiul intre liniile spectrale ale emisiunii. Liniile spectrale ale emisiunilor pot fi atat semnale    de banda ingusta (sursa de semnal sinusoidal) sau zgomot (perturbatie) de tip impuls afisat ca semnale de banda ingusta. De exemplu, impulsuri dreptunghiulare periodice cu frecventa de repetitie a impulsului (Pulse Repetition Frequency-PRF) mai mare decat latimea de banda de rezolutie a instrumentului, cum se arata in figura 3.15 [Weston01]. In acest caz domeniul de frecventa selectat este extins pe intreg ecranul (coordonata x) si deci frecventa emisiunii se poate citi direct pe aceasta coordonata (in functie de numarul de diviziuni).

Spatiul dintre liniile spectrale se modifica odata cu schimbarea domeniului de frecventa (Frequency span), dar este independent de timpul de explorare (Sweep time), adica se face o afisare in domeniul frecventa.

Frecventa de repetitie a pulsului (PRF) este egala cu spatiul dintre doua linii afisate consecutiv (figura 3.15). In figura 3.15 este afisat o parte din spectrul impulsului dreptunghiular periodic. Spectrul nu mai este continuu ca in figura 3.10, functia sinx/x (pentru impuls dreptunghiular singular), ci este format din linii spectrale decalate in frecventa cu o valoare egala cu PRF. Functia sin x/x de forma celei din figura 3.14 (acelasi t), desenata punctat cu linie groasa in figura 3.15 este anvelopa liniilor spectrale in cazul impulsului dreptunghiular repetitiv. Se poate imagina ca atunci cand T ¥, impulsul dreptunghiular periodic devine dreptunghiular singular, iar liniile spectrale se apropie (distanta dintre ele, PRF 0), deci spectrul devine din nou sinx/x (ca in figura 3.10), adica anvelopa din figura 3.15.

Daca frecventa de repetitie a impulsului semnalului perturbatiei este mult mai mica si banda de rezolutie se creste pentru a cuprinde mai multe linii spectrale, semnalul va fi afisat ca semnal de banda larga. Amplitudinea afisata este proportionala cu amplitudinea anvelopei spectrului la frecventa la care instrumentul de masurare (analizorul) este acordat. In acest caz, spatiul dintre linii este schimbat prin modificarea timpului de explorare si nu prin modificarea domeniului de frecventa. Astfel PRF este determinat de inversul timpului de explorare dintre liniile individuale [Weston01].

Fig. 3.15. Afisarea in banda ingusta a unui impuls repetitiv

In figura 3.16 se da schema bloc a unui analizor de spectru de RF modern [Webster99]. Domeniul de frecventa la intrare este 9 kHz 40 GHz, si poate fi extins pana la sute de GHz prin utilizarea unor mixere externe.

Pentru a permite explorarea peste mai multe octave ale domeniului de frecventa se utilizeaza trei etaje de conversie a frecventei.

Parametrii de calitate ai oscilatorului local OL (stabilitatea si precizia frecventei, zgomot redus, fina rezolutie a afisajului) sunt imbunatatiti prin utilizarea unui sintetizor de frecventa comandat de un oscilator cu cuart foarte stabil. Pentru a-i creste performantele in testele de compatibilitate electromagnetica, analizorul de spectru contine preselectoare, un domeniu larg de latimi de banda FI, functii de detectie specifice.

Controlul prin microprocesor este foarte important pentru simplitatea operarii si a inregistrarii. El este de asemenea necesar pentru includerea analizorului intr-un sistem de masurare automat (teste automate de emisiuni radiate).

Fig. 3.16 Schema bloc a unui analizor de spectru modern

Analizorul de spectru este foarte util in masurarile din compatibilitatea electromagnetica pe timpul testelor de conformitate cu normele prescrise sau chiar in productie, pentru identificarea surselor de camp.

Avantajele analizorului de spectru sunt date de:

domeniul frecventei de intrare extrem de larg (tipic de la 10 kHz la 1.3 GHz, dar poate fi si de la 100 Hz la sute de GHz), cu un cost mult mai mic pe octava acoperita fata de receptorul de masurare;

modul de afisare (afisajul pe tub catodic - CRT este adesea superior celui folosit de receptoarele EMI);

posibilitatea de afisare a unei mari parti din spectru intr-o scurta durata de explorare, deci vizualizare aproape in timp real (schimbarile rapide ale amplitudinii sunt mai usor sesizabile);

adaptabilitate la o gama larga de aplicatii;

natura compacta.

Analizoarele spectrale moderne permit obtinerea unor performante deosebite la un pret de cost mult mai redus in comparatie cu receptoarele de masurare, au posibilitatea ca regimul optim privind functionarea lor sa fie stabilit in mod automat prin folosirea unor programe proprii.

Analizoarele de spectru sunt recomandate pentru supravegherea spectrului de frecventa al perturbatiilor, inregistrarea zgomotului de fond etc. in comparatie cu receptoarele pentru masurarea perturbatiilor, analizoarele au un nivel de zgomot mai mare, un domeniu dinamic lipsit de intermodulatie mai mic (lipsa preselecfiei), precizie mai mica etc. De aceea la masurarea campului electromagnetic sunt preferate receptoarele de masurare a perturbatiilor.