Considerazioni sul design degli analizzatori di spettro

L'analizzatore di spettro è uno strumento versatile, progettato per misurare principalmente l'ampiezza dei segnali elettromagnetici nel dominio della frequenza. La maggior parte dei moderni analizzatori si differenziano per risoluzione, sensibilità e gamma dinamica, alcuni hanno anche la capacità di demodulare i segnali in accordo con le tecniche analogiche e digitali. Generalmente si dividono in due categorie legate al trattamento dei segnali: analogico e digitale (FFT). In questo articolo ci soffermeremo sulle caratteristiche e parametri di progettazione, analizzando alcune configurazioni di analizzatori di spettro.

1.    Introduzione

I segnali elettromagnetici possono essere visualizzati sia nel dominio del tempo, da un oscilloscopio, o nel dominio della frequenza utilizzando un analizzatore di spettro. Tradizionalmente, il dominio del tempo è usato per recuperare la sincronizzazione e la fase di informazioni necessarie per caratterizzare il comportamento del circuito elettrico. Elementi del circuito quali amplificatori, modulatori, filtri, mixer e oscillatori sono meglio caratterizzati dalla loro informazione di risposta in frequenza ottenuta mediante l'analisi spettrale (Figura 1).  Guardando i segnali nel dominio della frequenza con un analizzatore di spettro, è possibile analizzare alcuni aspetti quali il contenuto armonico e componenti spuri. Questi aspetti sono di particolare importanza per lo sviluppo di dispostivi RF, in particolare qualsiasi forma di trasmettitore compresi quelli in cellulari, Wi-Fi e altre applicazioni radio o wireless. La radiazione di segnali indesiderati causerà interferenze dello spettro radio con altri utilizzatori, ed è quindi molto importante garantire che eventuali segnali indesiderati, monitorati con un analizzatore di spettro, vengano tenuti sotto un livello accettabile.
Misure classiche dell’analizzatore di spettro includono la frequenza, la potenza, la modulazione, distorsione e rumore. La comprensione del contenuto spettrale di un segnale è importante, soprattutto in sistemi con larghezza di banda limitata. La potenza trasmessa è un'altra misura chiave: poca potenza potrebbe significare (per esempio, nel settore delle telecomunicazioni) il non raggiungimento della destinazione da parte di un’onda elettromagnetica, al contrario, troppa potenza potrebbe causare distorsione e dissipazioni elevate.  La misura della qualità della modulazione è importante per assicurare che un sistema funzioni correttamente e che l'informazione venga trasmessa senza errori. Inoltre, la distorsione è un parametro fondamentale sia per il ricevitore che il trasmettitore nel settore delle telecomunicazioni. Misure comuni di distorsione includono intermodulazione e distorsione armonica. Eccessiva distorsione armonica all'uscita di un trasmettitore potrebbe interferire con altre bande di comunicazione. Le fasi di pre-amplificazione in un ricevitore devono essere privi di distorsione di intermodulazione per evitare il crosstalk. Test come figura di rumore e rapporto segnale-rumore (SNR) sono importanti per caratterizzare qualsiasi circuito attivo o dispositivo che genera rumore.

figura1

Figura 1: Domino del tempo e della frequenza


 2.    Tipi di Analizzatori di spettro

 

Gli analizzatori di spettro possono essere suddivisi in tre grandi categorie: analizzatori di spettro swept-tuned (SA), analizzatori vettoriali (VSA) e analizzatori real time. L’analizzatore swept tuned  (Figura 2) è l'architettura tradizionale, originariamente costruita con componenti puramente analogici. Gli Analizzatori SA di ultima generazione includono anche elementi digitali come ADC, DSP e microprocessori.
Gli analizzatori Sweep Tuned sono di tre tipi:
•Con filtro a sintonia variabile: La sintonia è controllata da un generatore a rampa, in questo caso il filtro non può essere a banda stretta e la risoluzione non è costante.
•A supereterodina: Lo spettro viene scansionato mixando il segnale d'ingresso con [...]

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3 Commenti

  1. Francesco Francesco 14 giugno 2015
    • Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio 15 giugno 2015
  2. Francesco Francesco 15 giugno 2015

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