Spektrumanalizátor

Matematikailag kimutatható, hogy a periodikus jelek több, különböző frekvenciájú, amplitudójú illetve fázisú jelkomponensből állnak. A jel spektrumának e jelkomponensek összességét nevezik. A spektrumanalizátor a vizsgálandó jel spektrumát méri és ábrázolja ernyőjén, olyan módon, hogy a vízszintes tengelyen frekvenciával, a függőleges tengelyen az adott frekvencián megjelenő jelkomponens amplitúdójával arányos a sugár kitérése.

A spektrumanalizátor bemenetére általában 0,1uV...1V tartományba eső nagyfrekvenciás feszültség kapcsolható. E tartományban a bemenő jelet a műszer belső feszültségosztójával leosztani. Ha nagyobb nagyfrekvenciás feszültséget kell vizsgálni, a spektrumanalizátor bemenete elé külső feszültségosztót kell helyezni. (A megengedettnél nagyobb bemenő feszültség a műszert tönkreteheti.)

A spektrumanalizátor kezelőszervein beállítható az a frekvencia, amely az ernyő függőleges középvonalának felel meg, valamint hogy a sugár 1 DIV-nyi vízszintes elmozdulása milyen frekvenciának felel meg (diszperzió). A képernyőn a vízszintes tengelyen a sugár kitérése a frekvenciával lineáris, a függőleges tengelyen azonban a jelkomponens amplitudóját általában logaritmikus erősítőn erősítik, minek következtében a képernyő függőleges tengelyén a jel nagysága közvetlenül dB-ben olvasható le. Ha pl. 1 DIV = 10 dB, és az ernyő függőlegesen 8 DIV-re van osztva, ilyen módón 80 dB dinamikatartományú jelet lehet ábrázolni, azaz a legfelső skálavonal tízezerszer nagyobb feszültséget jelent, mint a legalsó.

A spektrumanalizátorok több fajtája ismeretes. Az általánosan alkalmazott pásztázó spektrumanalizátorok a frekvenciasávot hasonló módon „pásztázzák” végig, mint a wobbler. A sugár az ernyőn vízszintesen a frekvencia változásával szinkronban halad, miközben függőlegesen az adott frekvencián mért jelkomponens (logaritmikus) értékével arányos a kitérése. A spektrumanalizátorból nagyon jó minőségű „wobblerszkóp” alakítható ki tracking generátor alkalmazásával. A tracking generátor olyan szinuszgenerátor, amely állandó amplitudójú mérőjelet bocsájt ki, a pásztázással együtt haladva mindig azon a frekvencián, amelyen a spektrumanalizátor éppen méri a megjelenő jelkomponens értékét. A spektrumanalizátorból és tracking generátorból összeállított műszerrel való frekvenciamenet mérés elrendezését az 1. ábra mutatja.

1. ábra: Frekvenciamenet mérése spetrumanalizátorral és tracking generátorral

A mérés előtt a mérendő hálózat helyére rövidzárat kell kapcsolni, és (a tracking generátor kimenő szintjének, ill. a spektrumanalizátor bemenő osztójának állításával) beállítani, hogy az ernyőn a sugár a viszonyítási szintre (pl. a legfelső skálavonalra) kerüljön. Ez után a mérendő hálózatot bekapcsolva, az ernyőre kirajzolódik a frekvenciaátviteli görbe. Ha a mért hálózat egy sávszűrő, a műszer ernyőjén a 2. ábra szerinti jelet láthatjuk.

2. ábra: Frekvenciamenet mérés ernyőképe

Az ábrán (függőlegesen 10 dB/DIV eltérítést feltételezve) a sávszűrő áteresztő tartományában 8-10 dB (8-10 mm.), záró tartományában 70-80 dB (a referencia szintnél 70-80 mm-el kisebb) átvitelt mérhetünk. Megjegyzésre érdemes, hogy - az alkalmazott logaritmikus ábrázolásánál - amikor az átvitt jel már nagyon kicsi, (a záró tartomány határain), a jelre jelentős zaj ül, amelyet részben magának a spektrumanalizátornak a fokozatai termelnek.