Analizator widma

Z Wikipedii

Analizator widma - urządzenie pomiarowe służące do prezentacji widma częstotliwościowego danej wielkości fizycznej zmiennej w czasie. Wielkością tą może być np. wychylenie (analizator widma drgań mechanicznych), ciśnienie powietrza (analizator widma akustycznego), długość fali światła (analizator widma optycznego). Najbardziej powszechnie termin ten używany jest jednak jako określenie elektronicznego przyrządu pomiarowego służącego do prezentacji w czasie rzeczywistym widma sygnału elektrycznego. Wielkością fizyczną zmienną w czasie jest wówczas napięcie lub prąd, które są ze sobą związane przez wejściową impedancję charakterystyczną analizatora.

Widmo obserwowane na ekranie analizatora reprezentuje analizowany sygnał w funkcji częstotliwości. Analizator widma pokazuje więc, ile i o jakim poziomie sygnałów składowych o częstotliwościach z analizowanego zakresu zawiera się w badanym sygnale wejściowym. Wynikiem działania idealnego analizatora widma jest obraz sygnału wejściowego będący efektem przekształcenia matematycznego znanego jako transformata Fouriera.

Idea analizatora widma nie byłaby możliwa do zrealizowania bez użycia filtrów, czyli układów selektywnych pozwalających wydzielić daną częstotliwość składową z badanego sygnału. Wczesne konstrukcje analizatorów widma oparte były o tzw. bank filtrów. Był to zespół stałych filtrów o ustalonych częstotliwościach rezonansu własnego, do których sygnał wejściowy był doprowadzany równolegle i jednocześnie. Poziomy sygnałów wyjściowych filtrów odzwierciedlały udział poszczególnych składowych częstotliwościowych w badanym sygnale.
W późniejszych konstrukcjach w miejsce zespołu filtrów wprowadzono jeden filtr przestrajany.

Znaczącym momentem w historii rozwoju analizatorów widma było wprowadzenie przemiany częstotliwości realizowanej przez mieszacz o przestrajanej heterodynie. Pozwoliło to na zastosowanie tylko jednego, nieprzestrajanego filtru pośredniej częstotliwości.

Jednak prawdziwy przełom w rozwoju analizatorów widma był związany z ich cyfryzacją. Postęp w rozwoju przetworników A/D (analogowo-cyfrowych) umożliwił próbkowanie sygnału pośredniej częstotliwości i dalsze jego przetwarzanie (detekcja, filtracja wizyjna, wizualizacja) w postaci cyfrowej. Współczesny analizator widma jest właściwie uniwersalnym cyfrowym analizatorem sygnałów, którego funkcjonalność determinuje jego własne oprogramowanie, a wizualizacja widma sygnału w dziedzinie częstotliwości jest tylko jednym z rodzajów pracy.