مفهوم تحلیل طیف سیگنال ممکن است در ابتدا مفهومی پیچیده به نظر آید؛ از اندازه گیری های ساده فرکانس و دامنه تا اندازه گیری های پیچیده تر و تخصصی، موارد بسیاری برای بررسی و یادگیری وجود دارد. در ادامه این مطلب به توضیح اصول ابتدایی تحلیل طیف می پردازیم:

در گذشته اسپکتروم آنالایزرها تنها دامنه را اندازه گیری می کردند اما به مرور زمان و با پیشرفت صنعت مخابرات عملکرد اسپکتروم آنالایزرها نیز تکامل یافت.

با اضافه شدن نیاز به اندازه گیری های جدید مانند فاز، سیگنال آنالایزرها جایگزین تجهیزات اندازه گیری قدیمی تر شدند. اسپکتروم آنالایزر ها بزرگی و فرکانس یک سیگنال ورودی را اندازه گیری می کنند. سیگنال آنالایزرهای وکتور بزرگی و فاز سیگنال ورودی را در یک فرکانس مشخص اندازه گیری می کند.امروزه سیگنال آنالایزرها در واقع عملکردی ترکیبی از نسل پیشین اسپکتروم انالایزرها مثل اندازه گیری های آنالوگ، وکتور و تبدیل فوریه دارند. مطابق این سیگنال آنالایزرهای پیشرفته و جدید مدل های کوچک و سبک نیز مثل سری FieldFox و Modular کی سایت معرفی شده اند. در حالی که دو عنوان سیگنال آنالایزر و اسپکتروم آنالایزر قابل جایگزینی با یکدیگر نیستند اما معمولا این دو واژه به مفاهیم و عملکردهای مشابه اطلاق می گردند. از این رو در بسیاری از مواقع برای سیگنال آنالایزر از واژه ی اسپکتروم آنالایزر استفاده می شود.

اگر یک سیگنال آنالایزر سیگنال های پیچیده را اندازه گیری کند و به شما در سنجش عملکرد دستگاه مورد تست کمک کند، تفاوت میان اسیلوسکوپ و سیگنال آنالایزر در چیست؟

اسیلوسکوپ اندازه گیری ها را در حوزه زمان انجام می دهد و نتایج به دست آمده با واحدهایی نظیر volt/s بیان می گردند. این اندازه گیری مقادیر لحظه ای یک تغییر الکتریکی برحسب زمان را بیان می کند.

با استفاده از تبدیل فوریه می توان از حوزه زمان به حوزه فرکانس رفت.

نظریه فوریه بیان می کند که هر پدیده در حوزه زمان شامل یک یا چند موج سینوسی با فرکانس، دامنه و فاز اختصاصی است.

حوزه فرکانس اطلاعات جدیدی از سیگنال مانند مقدار انرژی در هر فرکانس مشخص را نشان می دهد. استفاده از حوزه فرکانس به شما در مشاهده امواج سینوسی مجزا و یا مولفه های طیفی و تاثیر آن ها بر پاسخ کلی کمک می کند.

 بعد از مشخص شدن حدودی نحوه عملکرد سیگنال آنالایزرها و علت استفاده از آن ها به بررسی کاربرد و حوزه ی استفاده از آن ها می پردازیم.

آنالیز طیف در زمینه های مختلف مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد. به طور مثال مهندسان باید سیستم های رادیویی سلولار را به منظور جلوگیری از تداخل هارمونیک سیگنال حامل و سیستم های دارای فرکانس مشابه به طور مداوم چک کنند. همچنین میزان اعوجاج سیگنال مدوله شده بر یک سیگنال حامل نیز نیازمند آنالیز طیف است.

ارگان های دولتی نیز از اسپکتروم آنالایزرها به منظور نظارت بر میزان استفاده از طیف تعیین شده برای هر کاربرد استفاده می کنند.باندهای فرکانسی مختلف برای کاربردهای مشخص مثل اینترنت بی سیم، تلفن همراه، ارتباطات اضطراری و غیره به کار گرفته می شود. اگر فرستنده ها در باند مشخص شده عمل نکنند انرژی سیگنال وارد کانال های دیگر شده و موجب اختلال می گردد.

نوع دیگری از اختلال، امواج الکترومغناطیسی ناخواسته است که موجب تخریب عملکرد سیستم های دیگر می شود. تداخل الکترومغناطیسی به امواج مغناطیسی ناخواسته مانند پرتوهای ساطع شده از یک دستگاه الکترونیکی یا خطوط برق است. از این رو دستگاه های الکترونیکی باید در تست های تطبیق با استانداردهای الکترومغناطیسی تایید شوند تا میزان تابش آن ها مطابق با مقررات و استانداردهای صنعتی و دولتی باشد.

استفاده از سری EXA اسپکتروم آنالایزرها کم هزینه ترین روش برای انجام اندازه گیری های موج میلیمتری است.به کارگیری سری EXG به عنوان منبع سیگنال با ایجاد پایداری بالا برای اندازه گیری های محدوده مایکروویو موجب ایجاد تعادلی میان هزینه و عملکرد در روند تست و اندازه گیری شما می گردد. برای داشتن ترکیب آنالایزر و منبع سیگنال مناسب برای تست و تندازه گیری های محدوده موج میلیمتری از سری VXG سیگنال ژنراتورها در کنار سری EXA استفاده کنید.

نوع دیگری از سیگنال رایج که مورد آنالیز قرار می گیرد نویز است؛ نویز به تغییر اتفاقی و ناخواسته در دامنه سیگنال اطلاق می شود. نویز می تواند موجب تغییر شکل سیگنال اصلی و یا در مواقعی پوشش کامل آن شود. اندازه گیری هایی مانند نویز فیگر، نرخ سیگنال به نویز (SNR) و نویز فاز می توانند به مهندسان در سنجش عملکرد یک دستگاه و یا کل سیستم کمک کنند.

کاربردهای ذکر شده در این مطلب تنها درصد کمی از قابلیت هایی است که یک اسپکتروم آنالایزر در اختیار کاربر قرار می دهد. در بخش دوم می توانید موارد بیشتری در مورد اسپکتروم آنالایزرها مطالعه کنید.