Аналізатор спектра показує, як потужність сигналу розподілена за частотою. Осцилограф відображає напругу в часі, а аналізатор спектра — рівень у децибелах на кожній частоті. Так видно несучу передавача, її гармоніки, паразитні складові, шуми й завади, які на осцилографі зливаються в одну криву.
Основний режим портативного аналізатора Siglent SHA850A — SA (Spectrum Analyzer). Він працює в діапазоні від 9 кГц до 3,6 ГГц (SHA851A) або до 7,5 ГГц (SHA852A).
Як аналізатор вимірює спектр
Класичний аналізатор працює за супергетеродинною схемою з розгорткою частоти:
- Вхідний атенюатор послаблює сильний сигнал, щоб не перевантажити змішувач.
- Попередній підсилювач (за потреби) підсилює слабкі сигнали.
- Змішувач і гетеродин: частота гетеродина плавно змінюється, і на проміжну частоту по черзі «переноситься» кожна ділянка вхідного спектра.
- Фільтр RBW вирізає вузьку смугу на проміжній частоті. Його ширина визначає, наскільки близькі сигнали можна розрізнити.
- Детектор перетворює сигнал на рівень, а відеофільтр VBW згладжує криву.
- Екран будує графік: кожна точка — потужність у смузі RBW на певній частоті.
Основні налаштування
| Параметр | Що означає | Порада |
|---|---|---|
| Center / Span | Центральна частота і ширина огляду | Почніть з широкого span, знайдіть сигнал, потім звужуйте |
| Start / Stop | Межі діапазону | Альтернатива Center/Span |
| Ref Level | Рівень верхньої лінії сітки | Ставте трохи вище за найсильніший сигнал |
| Attenuation | Вхідний атенюатор | Більше ослаблення — менше спотворень, але вищий шум |
| Preamp | Вхідний підсилювач | Вмикайте для слабких сигналів, вимикайте для сильних |
| RBW | Смуга фільтра роздільної здатності | Вужча — нижчий шум і краще розрізнення, але повільніше |
| VBW | Смуга відеофільтра | Згладжує шум на екрані |
| Sweep Time | Час одного проходу | Зазвичай авто |
RBW, шум і швидкість
Рівень власних шумів аналізатора задають як DANL (середній рівень шумів, приведений до 1 Гц). У SHA850A типове значення −165 дБм/Гц з увімкненим підсилювачем. Шум на екрані залежить від RBW:
Шум (дБм) ≈ DANL + 10·log10(RBW, Гц)
Наприклад, за RBW 1 кГц: −165 + 30 = −135 дБм. Звуження RBW у 10 разів знижує шум на 10 дБ.
Ціна вузького RBW — час: тривалість розгортки приблизно пропорційна span / RBW². Тому для огляду широкого діапазону ставлять широкий RBW, а для вимірювання слабкого сигналу — вузький span і вузький RBW. У SHA850A RBW налаштовується від 1 Гц до 3 МГц.
Детектори
- Positive Peak: найбільше значення в кожній точці. Не пропускає короткі імпульси.
- Negative Peak: найменше значення.
- Sample: одне випадкове значення, добре для шумоподібних сигналів.
- RMS / Average: середня потужність, правильний вибір для цифрових і шумових сигналів.
- Normal: поєднує піковий і мінімальний детектор, щоб шум виглядав природно.
Режими трас і маркери
- Clear Write: звичайне оновлення;
- Max Hold: запам’ятовує максимум. Зручно для пошуку переривчастих сигналів і стрибків частоти;
- Min Hold: запам’ятовує мінімум;
- Average: усереднення кількох проходів, зменшує розкид шуму;
- маркери: Peak Search знаходить найсильніший сигнал, дельта-маркер вимірює різницю між двома точками (наприклад, рівень гармоніки відносно несучої), шумовий маркер показує рівень у дБм/Гц.
Одиниці вимірювання
Рівень зазвичай показують у дБм: 0 дБм = 1 мВт, +30 дБм = 1 Вт, −30 дБм = 1 мкВт. Для систем 50 Ом також використовують дБмкВ: 0 дБм ≈ 107 дБмкВ.
Практичні поради
- ніколи не перевищуйте максимальний вхідний рівень і не подавайте постійну напругу на вхід без розділового конденсатора. Межі дивіться в специфікації приладу;
- для вимірювання передавача використовуйте зовнішній атенюатор потрібної потужності;
- якщо при збільшенні вхідного атенюатора рівень гармонік чи паразитних складових змінюється, їх створює сам аналізатор через перевантаження;
- для антени як джерела сигналу вмикайте підсилювач і вузький RBW.
Інтерактивно: як RBW впливає на шум і швидкість
Слабкий сигнал −120 дБм у смузі огляду 1 МГц. Звужуйте RBW: шум опускається, сигнал «виходить» з-під шуму, але розгортка сповільнюється.
Серія статей про аналізатор Siglent SHA850A: аналізатор спектра (SA) · кабелі та антени (CAT) · векторний аналізатор кіл (VNA) · розширені вимірювання · аналіз модуляції
Ми розробляємо програму Siglent Лабораторія для керування цим аналізатором з комп’ютера.
