Spectrum analyser
Spectrum analyser
| Een toestel om van te dromen maar de werkelijkheid is spijtig dat het voor bijna iedereen een droom zal blijven. Men spreekt snel van een paar miljoen franken (welliswaar). Gelukkig is zo een toestel zeker nuttig maar vervangbaar door kennis. Er bestaan bouwprojecten die betaalbaar, maar beperkt in specificaties. Tevens moet men wel een ervaren bouwer zijn, dus beginnelingen heb wat geduld. | |
| Waarom is men zo tuk op zo een toestel ? |
|
| U hoeft geen super technieker te zijn om aan te voelen dat het visueel voorstellen van wat dat signaal eigenlijk is maar dan over een zeer groot frequentie gebied duidelijk voordelen heeft. Een ander toestel dat uiterlijk wat gelijkt op een spectrum analyser is de oscilloscoop. Dit laatste toestel laat enkel de vorm van het signaal zien (amplitude in functie van de tijd). De "scoop" wordt elders in deze cursus bekeken en is eveneens een gegeerd toestel. Tevens is de scoop voor veel mensen wel haalbaar in prijs. | |
|
|
Hierboven een voorstelling van een profesioneel toestel. |
Een signaal komende van een signaal generator wordt hierboven getoond. Bij deze voorstelling zien we duidelijk een "proper" signaal dat boven een bepaalde ruis van de signaal generator uitsteken. U zien de amplitude in functie van de frequentie. |
 |
|
| De tegenhanger als we ons mogen permitteren laat het signaal in functie van de tijd zien. Het gaat om een 'eenvoudig" oscilloscoop | U merkt dat beide signalen hierboven afkomstig zijn van de zelfde generator. Het verschil in voorstelling zal nu wel duidelijk zijn. |
| Hoe gaat het één en ander in zijn werk ? |
|
| Voor diegenen die het mechanisme nog niet vatten (geen schaamte !) gaan we de zaak op een andere wijze beschrijven. U moet een spectrum analyser zien (en dat is ook zo) als super performant ontvanger. Het toestel leest alle signalen over een ZEER groot frequentie gebied. Met een gewoon ontvanger gaat men selectief te werk omdat men maar een beperkte band wenst te lezen (gebruiken). Wat dom maar U zou een spectrum kunnen als een ontvanger gebruiken. Sommige opmerkzame mensen zullen wel al gezien hebben dat een hoog kwaliteit tranciever soms een beperkt deel van een spectrum analyser op het dispay hebben. Het woord panoramische ontvanger zal ook wel niet vreemd zijn. Bij een analyser wordt de frequentie band zeer snel doorlopen daar waar bij een ontvanger men dit met de hand en traag doet. |
Dus de analyser begint bijvoorbeeld onderaan het gewenste spectrum (frequentie) zijn ontvangst en laat de frequentie naar omhoog gaan (de ontvangst). Dit is snel gezegd maar het eigenlijk gebruik is weer niet zo eenvoudig. Men moet de snelheid van frequentie verandering, zone van frequentie en nog veel meer met kennis van zaken instellen om aan dat wat U wenst te bekomen te kunnen voldoen. In de praktijk wordt vele foutieve metingen gedaan omdat men de beperkingen en de mogelijkheden van het toestel onvoldoende kent en interpretteerd. Erger, U hebt met een soort super toestel te doen met het nadeel dat de onderdelen snel beschadigd kunnen worden als men niet omzichtig tewerk gaat. EEN herstelling kan snel de kost van een goed tweedehands wagen benaderen. Dus bij voorkeur door bekwame techniekers te gebruiken. |
| Nog iets, een modern analyser laat toe het signaal te demoduleren (sommige toch) en beluisterbaar. U gebruikt hier een bijzonder super toestel dat onder de categorie "scanners" valt. Als het U zou mogelijk zijn zie ik toch niet snel dat u zo een toestel als scanner zou aanschaffen. | Voor mijzelf weet ik het zeker, maar ik denk toch niet dat het bezit van dit toestel aan BIPT kenbaar moet gemaakt worden. |
| De techniek : |
|
| Welke vereisten kunnen we stellen: |
|
|
|
| Niet om U af te schrikken maar het dient gezegd: strenge eisen en moeilijk te bekomen. | Enkel LOTO winnaars of professionelen onder ons hebben toegang tot deze mogelijkheid. |
| Een overzicht of blokschema : |
|
|
|
| En wat bijkomende uitleg : |
|
| Laagdoorlaat filter |
|
| Het is zoals voor elke ontvanger, we gebruiken dit soort filter om het nuttige signaal zo zuiver mogelijk te bekijken. Spiegel en andere mogelijke signalen als harmonische zijn meestal niet gewenst mar wat als U deze niet kan zien of meten. | Om technische reden is het middenfrequent aan de hogere kant. Hoeveel is een constucteurs keuze. Niet op het schema is het gebruik van een regelbare verzwakker. Deze laatste moet goed gekalibreerd zijn. |
| De zaagtand generator |
|
| Eeg zaagtand generator levert een signaal dat er als een zaagtand uitziet. Het niveau kan langzaam lineair toenemen en op een bepaald moment plots terugkeren naar de begin toestand. (langzaam is een betrekkelijke uitdrukking) Het verhaal kan ook omgekeerd gezien worden: plots naar max en langzaam naar de start positie. Leggen we nu zo een signaal aan een VCO (spanning gestuurd oscillator) dan zal doordat de frequentie van de spanning (DC) afhangt van de zaagtand het verloop van de frequentie een zelfde verloop aannemen. | Anderzijds zal deze zaagtand aan het systeem van afbuiging van een kathodestraal buis de beweging van de spot eveneens op die manier gebeuren. (als bij een oscilloscoop, zie elders voor details). Begrijp goed dat enerzijds de frequentie volgens het verloop van de zaagtand is en anderzijds de plaats van het lichtend punt op de scoop volgens een zelfde sturing gebeurt. |
| Locale oscillator |
|
| Het hart van de analyser. Moet aanstuurbaar zijn door een stuurspanning, zeer weinig eigen ruis bevatten en voldoende grote frequentie zone bevatten. En natuurlijk, hoe kan het anders zeker stabiel zijn. | Een degelijke oscillator, het hart van heel wat toestellen ligt dikwijls aan de basis van minder goed of niet functioneren van dit soort toestellen. Hoge eisen worden gesteld. |
| Mengtrap |
|
| Bekijk als nodig het basisschema. We hebben hier met een "superheterodine" ontvanger te doen. We wensen te versterken en selectief voor een beperkte frequentieband zijn. Datat zal U niet verwonderen. Het omzetten naar een andere vaste frequentie is nodig (IF of "intermediate frequency". | Wist U dat in een ver verleden hobby mensen de eerste verouderde TV toestellen omprutsten tot oscilloscoop en zelfs een beperkt analyser (voor laag frequent weliswaar. En het werkte... |
| Middenfrequent versterker |
|
| Zoals dit met ontvangers het geval is kunnen we na mengen over een grote frequentieband de eigenlijke bewerking uitvoeren. De rede is gelijkaardig. | De bekomen smalle band, afhankelijk van wat men wenst, zal verder het doorgestuurd worden om uiteindelijk door de gebruiker ter interpretatie van het te onderzoeken signaal aangeboden worden. Het is evident dat eigenscappen als dynamiek, bandbreedte enz belangrijk zijn. |
| De detectie |
|
| Er blijft ons nog het signaal te detecteren. Het IF signaal wordt aangepast om aan de afbuig platen aangelegd te worden. Dit gebeurt via de video versterker (omdat het om een visueel signaal gaat). De bias (eigenlijk de polarisatiespanning) volgt het video signaal (op de vertikale platen) | We kunnen ons hier beperken tot een omhullende detectie. De toestellen van heden kunnen tevens andere modulatie types aan. Men kan daardoor het signaal beluisteren. |
| Video versterker |
|
| Een oud verhaal nu. Na de detectie is het signaal te zwak om direct op de afbuigplaten toegepast te kunnen worden. Daarom, versterken... | |
| Presentatie |
|
| Het overbrengen van de bekomen meting naar de gebruiker , de mens. Hij kan enkel een signaal of informatie lezen als dit op een voor hem gepaste vorm wordt aangeboden. Een beeldbuis is één van de mogelijkheden. Het kan gaan om de klassieke beeldbuis (zie TV) als over LCD of andere technologies. | Bij ons voorbeeld houden we het simple (?) De horizontale afbuigplaten ontvangen het zaagtand signaal. (U merkt toch dat de positie zelf VERTIKAAL is). Rest , de vertikale afbuiging ontvangt het gedetecteerd signaal. (horizontale platen !! |
|
Hier links hebt U een indruk van hoe een beeld op een spectrum analyser er uit kan zien. Stel dat we het spectrum van 1 MHz tot 110 MHz aanschouwen. U ziet enkel een boel vertikale strepen met duidelijk aan de rechter zijde een bosje met grotere vertikale strepen. De analyse van dit beeld doet besluiten dat dit bosje de voorstelling is van de FM radio uitzendingen (broadcast) van 88 - 108 MHz. Het gaat hier om een wat grove analyse omdat de filtering door een brede band gaat. Knopjes instellen en het is mogelijk om uit deze groep FM signale er eentje ter bestudering uit te halen. Men bekomt dit resultaat door in te werken op de frequentie zone (vb 100 KHz) en smalband te filteren. Overdrijven mag ook weer niet daar de voorstelling niet de werkelijkheid vertegenwoordigt. Men moet weten wat men doet. De amplitude zal meestal over een logarithmisch verdeling gebeuren. Anders uitgedrukt, de lengte van de vertikale streep zal volgens een logarithmische voorstelling gebeuren en aangeduid worden. |
| Een analyse van een spectrum, wat gaan we er mee doen ? |
|
| Zeer veel , maar dit antwoord is onvoldoende. | |
| Voorbeelden van metingen : | |
|
|
| Er is veel meer dat men met dit toestel kan doen. Dit om te stellen dat een goed gebruik veel studiewerk vraagt eer men tot een rendement dat aanvaardbaar is kan komen. | |
| Een door elektronika gebeten OM kan meestal van zo een toestel alleen maar dromen. Door dit toestel met andere peperdure toestellen te laten samenwerken zijn nog meer complexe metingen mogelijk. Als voorbeeld wordt een tracking generator door de analyser gestuurd. Dit signaal is identiek aan dit van de analyser en voor andere doeleinden bruikbaar (metingen op complexe kringen). | |
| Bij dit toestel hoort nog het plaatsen van markers op het beeld dit allerlei gegevens op het scherm zichtbaar maken. | |
|
|
|
| Zeker dit hoofdstuk is als informatie niet voor het BIPT examen bedoeld. Mogelijk wordt uw nieusgierigheid naar meer elektronika gestimuleerd en dat was de bedoeling. | |
| Terug naar RCL Home page. |
| Bewerking : ON4AWN, Herman Van Meerbeeck |
