Máy phân tích phổ là một trong những thử nghiệm quan trọng được sử dụng để đo tần số và nhiều thông số khác. Điều thú vị là máy phân tích quang phổ được sử dụng để đo các tín hiệu mà chúng ta biết và tìm ra các tín hiệu mà chúng ta không biết. Do tính chính xác của nó, máy phân tích phổ đã được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực đo điện và điện tử. Nó được sử dụng để kiểm tra nhiều mạch và hệ thống. Các mạch và hệ thống này hoạt động ở mức tần số vô tuyến.
Với các cấu hình mô hình khác nhau, thiết bị này có tính linh hoạt riêng trong lĩnh vực đo lường và đo đạc. Nó đi kèm với các thông số kỹ thuật, kích thước khác nhau và thậm chí có sẵn dựa trên các ứng dụng cụ thể. Việc sử dụng thiết bị trong dải tần số cao thậm chí ở mức siêu tần số hiện đang được nghiên cứu. Nó thậm chí có thể được kết nối với hệ thống máy tính và các phép đo có thể được ghi lại trên nền tảng kỹ thuật số.
Máy phân tích phổ là gì?
Máy phân tích phổ về cơ bản là một công cụ kiểm tra đo các thông số khác nhau trong mạch hoặc trong hệ thống ở dải tần số vô tuyến. Một thiết bị thử nghiệm thông thường sẽ đo đại lượng dựa trên biên độ của nó theo thời gian. Ví dụ, một vôn kế sẽ đo biên độ điện áp dựa trên miền thời gian. Vì vậy, chúng ta sẽ nhận được một đường cong hình sin của điện xoay chiều hoặc một đường thẳng cho điện áp DC . Nhưng một máy phân tích phổ sẽ đo đại lượng theo biên độ so với tần số.
Phản hồi miền tần số
Như trong biểu đồ, máy phân tích phổ đo biên độ trong miền tần số. Các tín hiệu đỉnh cao đại diện cho độ lớn, và ở giữa, chúng ta cũng có các tín hiệu nhiễu. Chúng ta có thể sử dụng bộ phân tích phổ để loại bỏ các tín hiệu nhiễu và làm cho hệ thống hoạt động hiệu quả hơn. Yếu tố hủy tín hiệu trên nhiễu (SNR) là một trong những tính năng quan trọng hiện nay đối với các ứng dụng điện tử. Ví dụ, tai nghe đi kèm với khía cạnh khử tiếng ồn. Để kiểm tra thiết bị như vậy, máy phân tích phổ được sử dụng.
Sơ đồ khối phân tích
Sơ đồ khối
Sơ đồ khối của máy phân tích phổ được hiển thị ở trên. Nó bao gồm một bộ suy hao đầu vào, làm suy giảm tín hiệu tần số vô tuyến đầu vào. Tín hiệu suy giảm được đưa đến bộ lọc thông thấp để loại bỏ hàm lượng gợn sóng.
Tín hiệu đã lọc được trộn với một bộ dao động điều chỉnh điện áp và được đưa đến bộ khuếch đại. Các bộ khuếch đại được cấp cho máy hiện sóng tia âm cực. Ở phía bên kia, chúng tôi cũng có một máy phát điện quét. Cả hai đều được cấp cho CRO để chống lệch dọc và ngang.
Nguyên lý làm việc của máy phân tích phổ
Về cơ bản, máy phân tích phổ đo nội dung phổ của tín hiệu, tức là được cấp cho máy phân tích. Ví dụ: nếu chúng ta đang đo đầu ra của một bộ lọc, giả sử bộ lọc thông thấp, sau đó máy phân tích phổ sẽ đo nội dung phổ của bộ lọc đầu ra trong miền tần số. Trong quá trình này, nó cũng sẽ đo nội dung nhiễu và hiển thị nó trong CRO,
Như được hiển thị trong sơ đồ khối, hoạt động của máy phân tích quang phổ về cơ bản có thể được phân loại là tạo ra quét dọc và quét ngang trên máy hiện sóng tia âm cực. Chúng ta biết rằng độ quét ngang của tín hiệu đo được đối với tần số và độ quét dọc đối với biên độ của nó.
Đang làm việc
Để tạo ra sự quét ngang của tín hiệu đo được, tín hiệu ở mức tần số vô tuyến được đưa đến bộ suy hao đầu vào, bộ suy hao này sẽ làm suy giảm tín hiệu ở mức tần số vô tuyến. Đầu ra của bộ suy hao được đưa đến bộ lọc thông thấp để loại bỏ bất kỳ nội dung gợn sóng nào trong tín hiệu. Sau đó, nó được đưa đến một bộ khuếch đại, bộ khuếch đại này sẽ khuếch đại độ lớn của tín hiệu lên một mức nhất định.
Trong quá trình này, nó cũng được trộn với đầu ra của bộ dao động được điều chỉnh ở một tần số nhất định. Bộ dao động giúp tạo ra bản chất xen kẽ của dạng sóng được cung cấp. Sau khi được trộn với bộ dao động và được khuếch đại, tín hiệu được đưa đến bộ tách sóng ngang, bộ dò này sẽ chuyển tín hiệu thành miền tần số. Ở đây trong máy phân tích phổ, đại lượng phổ của tín hiệu được biểu diễn trong miền tần số.
Đối với quét dọc, biên độ là bắt buộc. Để có biên độ, tín hiệu được đưa đến bộ dao động điều chỉnh điện áp. Bộ dao động điều chỉnh điện áp được điều chỉnh ở mức tần số vô tuyến. Nói chung, kết hợp điện trở và tụ điện được sử dụng để thu được các mạch dao động. Đây được gọi là bộ tạo dao động RC. Ở cấp độ dao động, tín hiệu bị lệch pha 360 độ. Đối với sự chuyển pha này, các mức khác nhau của mạch RC được sử dụng. Thông thường, chúng ta có 3 cấp độ.
Đôi khi ngay cả máy biến áp cũng được sử dụng cho mục đích chuyển pha. Trong hầu hết các trường hợp, tần số của bộ dao động cũng được điều khiển bằng cách sử dụng bộ tạo đoạn đường nối. Bộ tạo đường dốc đôi khi cũng được kết nối với bộ điều biến độ rộng xung để thu được một đường dốc của xung. Đầu ra của bộ dao động được đưa đến mạch quét dọc. Trong đó cung cấp biên độ trên máy hiện sóng tia âm cực.
Các loại máy phân tích phổ
Máy phân tích phổ có thể được phân thành hai loại. Analog và kỹ thuật số
Máy phân tích phổ tương tự
Máy phân tích phổ tương tự sử dụng nguyên lý superheterodyne. Chúng còn được gọi là máy phân tích quét hoặc quét. Như trong sơ đồ khối, máy phân tích sẽ có các mạch quét ngang và quét dọc khác nhau. Để hiển thị đầu ra bằng decibel, bộ khuếch đại logarit cũng được sử dụng trước mạch quét ngang. Một bộ lọc video cũng được cung cấp để lọc nội dung video. Sử dụng bộ tạo đường dốc cung cấp cho mỗi tần số một vị trí duy nhất trên màn hình, nhờ đó nó có thể hiển thị đáp ứng tần số.
Máy phân tích phổ kỹ thuật số
Máy phân tích phổ kỹ thuật số bao gồm các khối biến đổi Fourier nhanh (FFT) và các khối chuyển đổi tương tự sang số (ADC) để chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số. Bằng cách biểu diễn sơ đồ khối
Máy phân tích phổ kỹ thuật số
Như được thể hiện trong biểu đồ khối, tín hiệu được đưa đến bộ suy hao, bộ suy giảm này sẽ làm suy giảm mức tín hiệu, sau đó được đưa đến LPF để loại bỏ nội dung gợn sóng. Sau đó, tín hiệu được đưa đến bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số (ADC) để chuyển đổi tín hiệu sang miền kỹ thuật số. Tín hiệu kỹ thuật số được đưa đến bộ phân tích FFT để chuyển đổi tín hiệu thành miền tần số. Nó giúp đo phổ tần số của tín hiệu. Cuối cùng, nó được hiển thị bằng CRO.
Ưu điểm và nhược điểm của máy phân tích
Nó có nhiều ưu điểm, vì nó đo đại lượng phổ trong tín hiệu trên dải tần số vô tuyến. Nó cũng cung cấp một số phép đo. Nhược điểm duy nhất của nó là giá thành cao hơn so với các loại đồng hồ thông thường thông thường.
Các ứng dụng của Trình phân tích
Máy phân tích phổ về cơ bản được sử dụng cho mục đích thử nghiệm có thể được sử dụng để đo nhiều đại lượng khác nhau. Tất cả các phép đo này được thực hiện ở mức tần số vô tuyến. Các đại lượng được đo thường xuyên bằng máy phân tích phổ là-
- Mức tín hiệu - Biên độ của tín hiệu dựa trên miền tần số có thể được đo bằng máy phân tích phổ
- Pha nhiễu - Khi các phép đo được thực hiện trên miền tần số và nội dung phổ được đo, nhiễu pha có thể dễ dàng đo được. Nó xuất hiện dưới dạng gợn sóng ở đầu ra của máy hiện sóng tia âm cực.
- Méo hài - Đây là yếu tố chính được xác định đối với chất lượng của tín hiệu. Dựa trên độ méo hài, độ méo hài tổng (THD) được tính toán để đánh giá chất lượng nguồn của tín hiệu. Tín hiệu phải được cứu khỏi bị võng và phồng lên. Giảm mức độ méo hài thậm chí còn rất quan trọng để tránh những tổn thất không đáng có.
- Biến dạng xuyên điều chế - Trong khi điều chế tín hiệu, dựa trên biên độ (Điều chế biên độ) hoặc tần số (điều chế tần số) gây ra ở mức trung gian. Sự biến dạng này phải được tránh để có một tín hiệu được xử lý. Đối với điều này, một máy phân tích phổ được sử dụng để đo độ méo xuyên điều chế. Khi độ méo được giảm bằng cách sử dụng các mạch bên ngoài, tín hiệu có thể được xử lý.
- Tín hiệu giả - Đây là những tín hiệu không mong muốn cần được phát hiện và loại bỏ. Những tín hiệu này không thể được đo trực tiếp. Chúng là tín hiệu không xác định cần được đo.
- Tần số tín hiệu - Đây cũng là một yếu tố quan trọng cần được đánh giá. Vì chúng tôi sử dụng máy phân tích ở mức tần số vô tuyến, nên dải tần số rất cao, và việc đo nội dung tần số của từng tín hiệu trở nên quan trọng. Đối với phổ này, các máy phân tích được sử dụng đặc biệt.
- Mặt nạ quang phổ - Máy phân tích quang phổ cũng hữu ích để phân tích mặt nạ quang phổ
Do đó, chúng tôi đã thấy nguyên lý làm việc, thiết kế, ưu điểm và ứng dụng của quang phổ máy phân tích. Người ta phải suy nghĩ, làm thế nào để lưu trữ dữ liệu đang được đo trong một máy phân tích phổ? Và làm thế nào để chuyển nó sang các phương tiện khác như máy tính để đo thêm.
