Có các máy phân tích phổ cho các loại tín hiệu khác nhau, nhưng bài viết này sẽ tập trung chủ yếu vào Máy phân tích phổ tần số vô tuyến (RF).
Máy phân tích phổ RF là gì?
Máy phân tích phổ RF là một công cụ kiểm tra được sử dụng rộng rãi để đo công suất của phổ của tín hiệu đầu vào bằng cách đo biên độ của nó, được hiển thị trên trục tung (trục y), so với tần số của nó, được hiển thị trên trục hoành (trục x ). Đầu ra được hiển thị trong miền tần số. Nó có hiệu quả trong việc cung cấp thông tin chi tiết về hiệu suất RF của mô-đun hoặc hệ thống của mạch bởi vì, với thông tin tín hiệu thu được từ máy phân tích, loại tín hiệu hiện tại có thể được xác định và tần số, mức tần số và biên độ của chúng có thể được đo. Hơn nữa, có thể quan sát được các thành phần phổ khác của tín hiệu, chẳng hạn như tần số, công suất, độ méo, sóng hài và băng thông.
Các loại máy phân tích phổ là gì?
Nói chung, máy phân tích phổ được phân loại thành hai loại: máy phân tích phổ điều chỉnh quét và máy phân tích phổ FFT. Tuy nhiên, các máy phân tích quang phổ đã phát triển ở các dạng khác nhau trong nhiều năm, liên tục tiến bộ với công nghệ. Bất kể yếu tố hình thức của nó như thế nào, nó vẫn phục vụ mục đích chính của nó - để phân tích phổ tần số của bất kỳ tín hiệu nhất định nào. Dưới đây là các loại và hệ số dạng khác nhau của máy phân tích phổ, mỗi loại được thiết kế cho các mục đích sử dụng và ứng dụng khác nhau.
Máy phân tích quang phổ Swept. Còn được gọi là máy phân tích phổ superheterodyne, kiểu quét là dạng truyền thống và lâu đời nhất của máy phân tích phổ. Các mô hình cũ hơn dựa trên các kỹ thuật tương tự và đã đóng vai trò là nền tảng của thử nghiệm phân tích phổ trong nhiều năm. Hầu hết các mô hình này đã lỗi thời và được thay thế bằng các loại máy phân tích phổ quét hiện đại sử dụng kỹ thuật số.
Máy phân tích phổ FFT (Fast Fourier Transform) kỹ thuật số. Như tên gọi, loại máy phân tích phổ này sử dụng công nghệ kỹ thuật số, chuyển đổi tín hiệu tương tự sang định dạng kỹ thuật số của chúng bằng kỹ thuật FFT. Tóm lại, các kỹ thuật FFT sử dụng một quy trình toán học để biến đổi một dạng sóng thành các thành phần của phổ tần số của nó.
Máy phân tích phổ thời gian thực. Máy phân tích phổ dựa trên FFT này là sự kết hợp giữa loại quét và FFT. Sử dụng kỹ thuật superheterodyne, đầu tiên nó chuyển đổi tín hiệu xuống tần số thấp hơn, sau đó sử dụng kỹ thuật FFT để phân tích tín hiệu. Thao tác của FFT được thực hiện nhanh chóng trong thời gian thực, không để lại khoảng trống và thông tin bị bỏ sót trong phổ RF được tính toán. Hơn nữa, loại máy phân tích phổ này có thể lấy mẫu tín hiệu đến trong miền thời gian (như với máy hiện sóng) và chuyển đổi chúng sang miền tần số bằng thuật toán FFT. Nó bắt toàn bộ dải tần số cùng một lúc, phân tích nó và sau đó hiển thị phổ.
Máy phân tích phổ PXI. PXI là một tiêu chuẩn dựa trên Thiết bị đo đạc eXtension PCI và được sử dụng rộng rãi cho thiết bị đo kiểm, thu thập dữ liệu và kiểm soát. Như tên cho thấy, loại máy phân tích phổ này dựa trên tiêu chuẩn PXI, do đó, nó có thể được kết hợp vào một giá đỡ PXI.
Máy phân tích phổ USB. Loại máy phân tích phổ này sử dụng phần mềm máy phân tích phổ để phân tích, lưu trữ, hiển thị và phát lại dữ liệu. Phần mềm được cài đặt trong máy tính có kết nối thiết bị qua cổng USB. Điều này dễ di động hơn và tiết kiệm chi phí hơn so với các máy phân tích phổ để bàn vì chỉ cần mua phần cứng thu nhận.
Máy phân tích phổ cầm tay. Điều này rất hữu ích trong lĩnh vực này để giám sát các đường truyền vô tuyến hoặc không dây và để kiểm tra các đặc tính của phổ. Được chế tạo ở các định dạng cầm tay nhỏ, loại máy phân tích phổ này không có hiệu suất và khả năng tương tự như các loại máy phân tích phổ lớn hơn.
Máy phân tích phổ nối mạng. Loại máy phân tích phổ này được kết nối với mạng thông qua cổng ethernet. Nó giám sát các thiết bị trên một mạng. Điều này rất hữu ích trong việc giám sát các thiết bị được phân bố theo địa lý và thường được lắp đặt theo cụm để bao phủ toàn bộ địa lý của các thiết bị được giám sát, do đó, vùng địa lý càng lớn thì càng cần nhiều máy phân tích phổ.
Máy phân tích phổ được sử dụng để làm gì?
Máy phân tích phổ chủ yếu được sử dụng trong các phòng thí nghiệm điện tử để kiểm tra và xác minh hiệu suất RF. Chúng chủ yếu được sử dụng trong thiết kế RF, thiết kế mạch điện tử nói chung, sản xuất thiết bị điện tử, dịch vụ cơ bản và sửa chữa cũng như lắp đặt và dịch vụ tại hiện trường. [1]
Các nhiệm vụ chung mà máy phân tích phổ được sử dụng trong phòng thí nghiệm là:
- kiểm tra xem tín hiệu đã được điều chế có thể gây nhiễu hay không
- kiểm tra sự hiện diện của tiếng ồn hoặc sự biến dạng
- kiểm tra xem tín hiệu có ở đúng dải tần không
- điều tra các vấn đề chung với một tín hiệu
- đo sức mạnh
- đo nhiễu pha trên tín hiệu
- đo tần số
- đảm nhận các phép đo EMI & EMI
- vẽ biểu đồ mức độ của các tần số khác nhau liên quan đến nhau
Ngoài phòng thí nghiệm, máy phân tích phổ còn có nhiều ứng dụng thực tế như gỡ lỗi mạng không dây, kiểm tra kỹ thuật điều chế / mã hóa, giám sát tín hiệu vô tuyến và kiểm tra hiệu suất của ăng-ten, khuếch đại RF, băng thông tín hiệu và sử dụng băng tần. Ví dụ, trong lĩnh vực mạng di động, nó cực kỳ hữu ích trong việc xác định vị trí và loại bỏ nhiễu. Đặc biệt, máy phân tích phổ cầm tay được các nhà khai thác mạng di động sử dụng để tìm kiếm nhiễu nhằm giúp họ thiết lập và duy trì các tín hiệu mạng.
Nó cũng được sử dụng trong các lĩnh vực khoa học khác như thiên văn học, địa chất và hóa sinh, trong số những lĩnh vực khác. Ví dụ, máy phân tích quang phổ được sử dụng để phân tích thành phần hóa học của vật liệu dựa trên dạng quang phổ của ánh sáng trong lĩnh vực đo phổ.
Mặc dù máy phân tích phổ có nhiều công dụng nhưng nó không phải là công cụ dành cho tất cả mọi người. Sẽ cần một chuyên gia hiểu cách thức hoạt động và cách giải thích các đặc tính của tín hiệu để vận hành thiết bị. Tuy nhiên, nó là một thiết bị thử nghiệm không thể thiếu có rất nhiều ứng dụng, không chỉ trong lĩnh vực điện tử mà còn trong các lĩnh vực khoa học khác.
Nguồn:
Máy phân tích phổ là gì: Máy phân tích phổ RF , Electronics-Notes.com