Advies
Samen met de oscilloscoop is de spectrumanalyser een van de belangrijkste meetinstrumenten in de elektrische meettechniek. Zo'n analyser is nodig voor het observeren van signalen in het frequentiebereik of voor het meten van faseruis. Ontdek op deze pagina waar spectrumanalysers worden gebruikt en wat een FET-spectrumanalyser is.
Wat is een spectrumanalyzer?
Met zijn grote ingebouwde display lijkt een spectrumanalyzer erg op een oscilloscoop. Zo'n analyzer heeft echter meestal maar één meetingang. In tegenstelling tot een oscilloscoop kan een spectrumanalyzer de frequentiecomponenten weergeven van een signaal dat op de meetingang wordt gezet. De x-as van het weergegeven beeld toont de frequentiewaarden, terwijl de y-as de amplitude van de afzonderlijke frequentiecomponenten toont. Afhankelijk van het model kunnen overeenkomstige apparaten gebruikt worden voor frequentiebereiken tot meer dan 40 GHz. Spectrumanalysers worden onder andere gebruikt bij onderhoud, installatie en productie.
Een veelgebruikte meetmethode voor een spectrumanalyser is de FFT-methode, waarbij de afkorting FFT staat voor Fast Fourier Transform. Met een FFT-systeem kan het frequentiespectrum berekend worden uit een signaal dat opgenomen is in het tijdsdomein. Een andere methode om metingen uit te voeren met een spectrumanalyser is de zogenaamde superpositiemethode. Een overeenkomstig apparaat kan signalen weergeven tot in het bereik van micro- of millimetergolven. In dit geval wordt het spectrum van het ingangssignaal bepaald door directe analyse in het frequentiebereik en niet door berekening vanuit het tijdsverloop.
Voordelen van een meting met de FFT-methode zijn de vrij lage technische inspanning die geleverd moet worden in de spectrumanalyser en de hoge meetsnelheid. Aan de andere kant kan de lage mogelijke bandbreedte een nadeel blijken te zijn. Bij hogere bandbreedtes kan slechts een lage spectrale resolutie en een aanzienlijk kleiner dynamisch bereik worden verwacht. Een spectrumanalyser die werkt volgens het principe van de superpositiemethode heeft daarentegen een ingangsfrequentiebereik dat onafhankelijk is van de snelheid van de A/D-omzetter. Bovendien is een hoge mate van onderdrukking van ongewenste spectrale componenten mogelijk door voorselectie. De voordelen van beide meetmethoden kunnen ook worden gecombineerd in één apparaat.
Een normale real-time spectrumanalyzer is meestal een stationair tafelapparaat bedoeld voor gebruik in laboratoria en werkplaatsen. Veel van deze apparaten kunnen via een kabel ook rechtstreeks met een computer en speciale pc-software gebruikt worden. USB-analyzers zijn een andere optie. Deze zijn veel compacter, maar hebben ook geen ingebouwd display en geen bedieningselementen. Zo'n meetapparaat kan alleen worden gebruikt in combinatie met een computer. De verbinding wordt gemaakt via de USB-interface. Om metingen uit te voeren moet speciale software op de computer geïnstalleerd worden, waarmee de USB-analyzer volledig bediend wordt.
Er zijn bijzonder compacte handheld modellen beschikbaar voor mobiel gebruik. De apparaten bieden een breed scala aan functies en hebben ook een ingebouwd display waarop de metingen direct kunnen worden gecontroleerd. De meeste handheld analyzers kunnen ook worden aangesloten op een pc. Met software die bij de analyzer wordt geleverd, kunnen de resultaten eenvoudig worden verwerkt op het grote beeldscherm. Wanneer de hoogste betrouwbaarheid onder de moeilijkste omstandigheden vereist is, is het moment van de outdoor meetinstrumenten aangebroken. Dit zijn spectrumanalyzers waarvan de functies niet onderdoen voor die van een laboratoriumapparaat. Zo'n apparaat is eigenlijk een stand-alone notebook waarbij het scherm ook dient als afdekking voor het toetsenbord. Meestal wordt er complexe software geïnstalleerd, waarvan de functionaliteit zelfs voor de meest veeleisende toepassingen voldoende is. Deze meetapparaten zijn bijzonder robuust; zelfs extreme weersomstandigheden kunnen ze niet beschadigen. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt op bouwterreinen en in mijnen. Maar ze worden ook gebruikt in de militaire sector en in de ruimtevaartindustrie.
Waar moet ik op letten als ik een spectrumanalyzer koop?
De eerste vraag die opkomt bij de aanschaf van een spectrumanalyser is het toepassingsgebied.
Is een desktopapparaat voldoende voor uw doeleinden of moet het apparaat ook draagbaar zijn? Ook van groot belang is het frequentiebereik waarin het meetapparaat kan werken.
Analyzers bieden verschillende interfaces zoals RS232, USB, RJ45 of HDMI. Bepaal van tevoren wat u precies nodig hebt.
Let ook op het aantal analoge en digitale ingangen. Als het meetapparaat moet worden aangesloten op een computer, zorg er dan voor dat de bijbehorende software compatibel is met het besturingssysteem. Vooral bij Linux en OSX hoeft dit niet het geval te zijn.
Onze praktische tip: De spectrumanalyzer monteren in een 19" apparatuurkast
Als u van plan bent om een spectrumanalyzer in een 19" apparatuurkast te installeren, moet u er rekening mee houden dat dit niet mogelijk is met elk apparaat dat op de markt verkrijgbaar is. Bovendien zijn voor de installatie in de meeste gevallen speciale installatiekits nodig, die meestal apart moeten worden aangeschaft.
FAQ – veelgestelde vragen over spectrumanalyzers
Waarin verschilt een netwerkanalyzer van een spectrumanalyzer?
Met een netwerkanalyzer kan de magnitude en fase van de frequentierespons worden gemeten. Met een spectrumanalyzer kan daarentegen alleen de magnitude van de frequentierespons worden bepaald.
Wat is een elektrisch signaal?
Een elektrisch signaal is een variabele fysische grootheid zoals spanning, stroom of frequentie. De deterministische en stochastische signalen vormen de basis van elektrische signalen. De deterministische signalen omvatten periodieke (sinus), niet-periodieke (slingeroscillatie) en quasi-periodieke signalen (ECG). Daarentegen kunnen stochastische signalen onderverdeeld worden in stationaire (ruis) en niet-stationaire signalen (spraak of muziek).
Wat zijn de grootste fabrikanten van spectrumanalyzers?
Analyzers die ook geschikt zijn voor veeleisende professionele taken zijn verkrijgbaar bij onder andere Rohde & Schwarz, Rigol en GW Instek.