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스펙트럼 분석기 사양

스펙트럼 분석기 사양

스펙트럼 분석기 사양은 약간 관련 될 수 있지만 이러한 테스트 장비 중 하나를 선택할 때 최소한 기본적으로 이해해야합니다.

스펙트럼 분석기를 사용하는 경우에도 사양을 이해하면 제한 사항을 이해하고 수행 한 측정이 해당 기능 내에있는 것임을 확인할 수 있습니다.

스펙트럼 분석기는 값 비싼 테스트 기기이므로 모든 애플리케이션에 가장 적합한 기기를 선택하는 것이 중요합니다. 아날로그 / 슈퍼 헤테로 다인 스펙트럼 분석기, FFT 스펙트럼 분석기 및 실시간 스펙트럼 분석기 간의 차이점뿐만 아니라 기본 사양을 이해하는 것이 중요 할 수 있습니다.

사양을 조사하는 데 약간의 시간을 투자하면 올바른 테스트 장비를 선택할 수 있습니다.

스펙트럼 분석기 유형

사양과 실제 의미를 조사하기 전에 첫 번째 단계 중 하나는 올바른 유형의 분석기를 선택하는 것입니다. 분석기에는 여러 가지 유형이 있으므로 각 유형이 무엇이며 무엇을 달성 할 수 있는지 이해하는 것이 중요합니다.

  • 수퍼 헤테로 다인 스펙트럼 분석기 : 이 유형의 스펙트럼 분석기는 수퍼 헤테로 다인 원리를 사용합니다. 국부 발진기는 들어오는 신호를 고정 주파수 IF로 변환합니다. 램프 전압을 사용하여 국부 발진기를 스위핑하면 주파수 범위를 스캔 할 수 있습니다. 램프 전압이 디스플레이의 수평 축에도 연결되고 수직 축은 신호의 감지 된 레벨에 연결되어 있으면 스펙트럼이 표시됩니다.
  • FFT 스펙트럼 분석기 : 고속 푸리에 변환, FFT 스펙트럼 분석기는 디지털 기술을 사용합니다. 수신 신호가 샘플링되고 연속 샘플이 FFT 프로세서로 전달되어 신호를 처리합니다. FFT 프로세서는 스펙트럼 정보를 제어 및 디스플레이 프로세서로 전달하여 표시 할 수 있도록 모든 신호 처리를 제공합니다.
  • 실시간 스펙트럼 분석기 : FFT 분석기의 문제 중 하나는 FFT 프로세서의 연속 샘플간에 과도 신호가 누락 될 수 있다는 것입니다. 이를 극복하기 위해 실시간 스펙트럼 분석기는 시간이 겹치는 샘플을 가져옵니다. 이러한 방식으로 발생하는 과도 현상을 포착하여 분석 할 수 있습니다. 실시간 스펙트럼 분석기는 글리치 및 과도 현상이 발생할 수 있으므로 프로세서에 의해 구동되는 RF 시스템을 분석하는 데 특히 유용합니다. 또한 다양한 형태의 변조를 캡처하고 주파수 도약 시스템에 매우 유용합니다.
  • USB 스펙트럼 분석기 : USB 스펙트럼 분석기가 다른 유형의 분석기는 아니지만 스펙트럼 분석기를 만드는 데 매우 비용 효율적인 방법을 제공하므로 섹션이 필요합니다. 파형을 캡처하고 특별히 설계된 FPGA에서 처리를 수행하면 처리 된 정보가 USB 인터페이스를 통해 컴퓨터로 전달되어 표시 될 수 있습니다. 이것은 상당한 비용과 공간을 절약합니다.

스펙트럼 분석기 주파수 범위

스펙트럼 분석기의 가장 중요한 헤드 라인 사양 중 하나는 주파수 범위입니다.

일반적으로 스펙트럼 분석기는 매우 가까운 0 Hertz에서 최고 주파수까지 측정 할 수 있습니다.

RF 스펙트럼 분석기는 일반적으로 RF 스펙트럼에 잘 맞는 주파수에 사용되기 때문에 일반적으로 하단 주파수 제한은 대부분의 애플리케이션에서 문제가되지 않습니다. 하한은 테스트 장비가 DC 또는 AC 커플 링인지에 따라 달라질 수 있습니다. DC 커플 링은 일반적으로 훨씬 낮은 한계를 제공합니다. 하이 엔드 스펙트럼 분석기의 하한값의 일반적인 예는 DC 커플 링의 경우 약 2Hz이지만 AC 커플 링의 경우 10MHz입니다.

AC 커플 링의 장점은 신호에 존재할 수있는 모든 DC를 제거한다는 것입니다. DC 구성 요소가 너무 크면 스펙트럼 분석기의 입력을 쉽게 손상시킬 수 있으며 수리 비용이 많이들 수 있습니다.

주파수 커버리지 사양에 필요한 주요 매개 변수는 상한입니다. 여기에는 최소한 관심 신호의 기본 사항이 포함되어야하지만, 스펙트럼 분석기는 종종 상호 변조 왜곡 및 고조파와 같은 스퓨리어스 신호를 측정하는 데 필요합니다.

모든 장치, 모듈 또는 회로의 성능을 적절하게 확인할 수 있으려면 적어도 주 신호의 3 차 고조파 이상을 확인해야합니다.

가능한 한 우발적 인 상황에서 올바른 상위 주파수를 선택하는 데 신중한 판단이 필요합니다. 그러나 최고 주파수의 증가는 상당히 큰 경향이 있으며 비용이 크게 증가합니다.

주파수 정확도 사양

주파수 정확도는 모든 분석기의 중요한 사양입니다. 주파수 카운터는 아니지만 주파수 정확도는 종종 사양의 핵심입니다.

주파수 정확도는 구형 수퍼 헤테로 다인 스위프 아날로그 분석기와 훨씬 새로운 FFT 디지털 기반 분석기의 경우 다르게 처리됩니다. 두 가지 형태의 테스트 장비에 대한 사양을 별도로 살펴볼 가치가 있습니다. 수퍼 헤테로 다인 스위프 분석기가 현장에서 처음 이었으므로이 문제가 먼저 해결됩니다.

  • 아날로그 수퍼 헤테로 다인 스위프 스펙트럼 분석기 : 이러한 형태의 스펙트럼 분석기에 대한 오류는 다음과 같은 여러 영역으로 나눌 수 있습니다.
    • 주파수 기준 부정확성 : 이 오류는 주로 분석기 내의 내부 타임베이스 오실레이터에 의해 결정됩니다. 오늘날 거의 모든 스펙트럼 분석기는 고성능 크리스털 오븐 발진기를 사용하므로이 용어는 일반적으로 매우 작습니다. 또한 분석기의 내부 아키텍처도이 용어와 관련이 있습니다. 그러나 주파수 측정에 스펙트럼 분석기를 사용하는 경우 오븐이 예열 및 안정화에 시간이 걸리므로 분석이 안정화 된 후에 만 ​​측정을 수행해야합니다. 이에 대한 자세한 내용은 스펙트럼 분석기 사양서에 나와 있습니다.
    • 스팬 오류 : 디지털 기술을 사용하지 않았을 수있는 구형 분석기에서는 스팬 오류도 주요 문제였습니다. 이 오류는 많은 스펙트럼 분석기가 작은 범위에 대해 완전히 합성되었지만 더 큰 범위에 대해 개방 루프 조정된다는 사실을 기반으로 종종 두 가지 사양으로 분할되었습니다. 분석기의 작동을 확인하십시오. 그러나 대부분의 최신 분석기에는 적용되지 않습니다.
    • 중심 주파수 오류 : 다시 말하지만,이 형식의 오류 사양은 구형 분석기에 적용되었습니다. 대부분의 경우 스팬 오차보다 훨씬 작습니다.
  • FFT 기반 스펙트럼 분석기 : 고속 푸리에 변환 스펙트럼 분석기는 이전 테스트 장비와 동일한 목표를 달성하기 위해 매우 다른 접근 방식을 사용합니다. 이 분석기 그룹에는 FFT 스펙트럼 분석기의 특수 고성능 버전이기 때문에 실시간 스펙트럼 분석기도 포함됩니다. FFT 분석기와 동일한 원리를 사용하여 작동하기 때문에 USB 스펙트럼 분석기도 포함 할 수 있습니다. 유일한 차이점은 USB 테스트 장비가 컴퓨터 내에서 디스플레이, 디스플레이 처리, 컨트롤 등을 사용하는 반면 모든 신호 처리를 수행하는 USB 스펙트럼 분석기.

    이러한 분석기에서 모든 기준 신호, 클록 등은 높은 안정성 소스에서 파생됩니다. 종종 이것은 오븐으로 제어되는 수정 발진기입니다. 시스템에 훨씬 더 높은 수준의 주파수 정확도를 제공하기 위해 훨씬 더 높은 표준 소스에 고정 될 수도 있습니다. 분석기가 수행하는 모든 주파수 측정은 기본적으로 클럭의 정확도에 의해 결정됩니다.

    일반적으로 주파수 측정은 마커를 사용하여 이루어집니다. 화면의 위치가 선택되며, 종종 이것은 중심 주파수를 측정 할 수 있도록 신호의 피크입니다. 관심있는 것은 주로 이러한 마커의 주파수 정확도입니다.

    FFT 스펙트럼 분석기 내에서 사용되는 몇 가지 주파수 정확도 사양이 있습니다.

    • 마커 해상도 : 마커 해상도는 실제로 주파수 정확도와 관련이 없지만 마커가 만들 수있는 단계를 제공합니다. 한 위치와 인접한 위치 사이의 단계 크기를 제공합니다. 많은 테스트 장비에서 이것은 1Hz만큼 미세 할 수 있습니다. 특히 현대 분석기가 측정 할 수있는 일부 주파수가 수 GHz로 확장되기 때문에 이는 적절합니다.
    • 마커 주파수 불확도 : 마커 불확실성은 시스템의 정확성으로 생각할 수있는 것입니다. 마커가 위치하는 주파수에 대한 판독 값을 제공하여 종종 신호의 피크 또는 중심 주파수를 제공하기 때문에이 정확도 또는 더 정확하게는 불확실성이 매우 중요합니다.

      마커 불확도 수치는 여러 요소로 구성됩니다. 일반적으로 ± (마커 주파수 x 기준 정확도 + 일반적으로 분해능 대역폭의 약 10 % + 0.5 x (스팬 / (스위프 포인트-1) + 마커 분해능)로 결정될 수 있습니다.

    스위프 분석기 든 FFT 분석기 든 스펙트럼 분석기에서 사용되는 주파수 기준의 주파수 정확도는 주파수 합성기 및 기타 클록 신호를 구동하는 데 사용되는 주파수 기준에 따라 달라집니다. 이것은 분석기 내의 가변 오실레이터가 합성되고 일부 초기 분석기 에서처럼 자유롭게 실행되지 않는다고 가정합니다.

    주파수 기준 오류는 ± (마지막 조정 이후 시간 x 노화 속도 + 온도 드리프트 + 교정 정확도)로 계산할 수 있습니다.

스펙트럼 분석기의 주파수 정확도는 실험실에서 항상 계산하기 쉽지는 않지만 오늘날의 고성능 모델은 놀랍도록 높은 수준의 정확도를 제공 할 것입니다. 위의 간단한 계산을 사용하면 수행하지 않고도 성능에 대한 좋은 추정치를 얻을 수 있습니다. 모든 관련 매개 변수에 대한 전체 조사.

위상 노이즈 사양

최근 몇 년간 위상 노이즈가 점점 더 중요 해지고 있으며 이와 함께 많은 발진기 및 시스템의 위상 노이즈 성능을 측정해야합니다.

위상 노이즈를 측정하려면 스펙트럼 분석기의 성능이 테스트 대상 장치의 성능보다 우수해야합니다. 그렇지 않은 경우 스펙트럼 분석기의 위상 노이즈가 테스트중인 장치의 위상 노이즈를 가리기 때문에 측정을 수행하는 위상 노이즈 테스트 기기의 측정이됩니다.

이를 고려할 때 분석기의 위상 노이즈 성능이 핵심 매개 변수입니다.

일반적으로 위상 노이즈 사양은 완벽한 신호 소스를 사용할 때 측정되는 단일 측 파대 노이즈 수준으로 제공됩니다. 주어진 오프셋에서 1Hz 대역폭에서 측정 된 dBc (반송파에 대한 데시벨) 단위로 측정 된 위상 노이즈 수준으로 지정됩니다.

위상 노이즈의 레벨은 오프셋에 따라 달라 지므로 레벨은 여러 주파수에서 지정 될 수 있으며 노이즈의 플롯도 제공 될 수 있습니다.

일반적인 사양은 아래 표와 같습니다.

캐리어로부터 오프셋수평
10Hz-80dBc
100Hz-108dBc
1kHz<-125dBc
10kHz<-135dBc
100kHz<-138dBc
1MHz<-145dBc
10MHz<-154dBc

측정 값이 10MHz 오프셋에 도달하면 노이즈가 일정하게 유지되어 테스트 장비의 노이즈 플로어에 도달 할 것으로 예상됩니다.

진폭 정확도 사양

진폭 정확도에 대한 스펙트럼 분석기 사양은 테스트 장비로 수행되는 모든 측정에 매우 중요합니다.

진폭 정확도와 관련된 두 가지 분석기 사양이 있습니다.

  • 절대 정확도 사양 : 이 스펙트럼 분석기 사양은 절대 레벨이 필요한 측정을 나타냅니다. dBm 등으로 표현되는 신호의 전력 레벨 측정 일 수 있습니다.
  • 상대 정확도 사양 : 상대 정확도 사양은 약간 다릅니다. 이 사양은 신호가 다른 신호와 비교할 때 데시벨로 표현 될 때 사용됩니다. 예를 들어 고조파는 반송파에서 데시벨로 표현 될 수 있습니다. 전체 신호 체인의 정확도가 다음과 같기 때문에 이러한 측정은 일반적으로 절대 측정보다 더 정확합니다.

해상도 대역폭 사양

스펙트럼 분석기의 분해능 대역폭 사양은 서로 가까운 신호를 측정해야 할 때 중요합니다.

분해능 대역폭은 주로 분석기 내에서 사용되는 필터의 대역폭에 의해 결정되지만 필터 유형, 잔류 FM 및 잡음 측 파대와 같은 다른 요소는 유용한 분해능을 결정할 때 고려해야 할 요소입니다.


비디오보기: 스펙트럼의 의미 EBS 이광조 선생님 (일월 2021).