Аналізатор спектра: що показує режим SA і як він вимірює (на прикладі Siglent SHA850A)

Аналізатор спектра: режим SA і як він вимірює

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:

  1. Вхідний атенюатор послаблює сильний сигнал, щоб не перевантажити змішувач.
  2. Попередній підсилювач (за потреби) підсилює слабкі сигнали.
  3. Змішувач і гетеродин: частота гетеродина плавно змінюється, і на проміжну частоту по черзі «переноситься» кожна ділянка вхідного спектра.
  4. Фільтр RBW вирізає вузьку смугу на проміжній частоті. Його ширина визначає, наскільки близькі сигнали можна розрізнити.
  5. Детектор перетворює сигнал на рівень, а відеофільтр VBW згладжує криву.
  6. Екран будує графік: кожна точка — потужність у смузі RBW на певній частоті.

Основні налаштування

ПараметрЩо означаєПорада
Center / SpanЦентральна частота і ширина оглядуПочніть з широкого span, знайдіть сигнал, потім звужуйте
Start / StopМежі діапазонуАльтернатива Center/Span
Ref LevelРівень верхньої лінії сіткиСтавте трохи вище за найсильніший сигнал
AttenuationВхідний атенюаторБільше ослаблення — менше спотворень, але вищий шум
PreampВхідний підсилювачВмикайте для слабких сигналів, вимикайте для сильних
RBWСмуга фільтра роздільної здатностіВужча — нижчий шум і краще розрізнення, але повільніше
VBWСмуга відеофільтраЗгладжує шум на екрані
Sweep TimeЧас одного проходуЗазвичай 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.

Related Posts