Spis treści
ToggleAnalizatory widma, nazywane również oscyloskopami, to profesjonalne urządzenia pomiarowe do diagnozy częstotliwości występujących w danym sygnale. Stosowane są w wielu dziedzinach telekomunikacyjnych, naukowych oraz kontrinwigilacyjnych. Wyjaśniamy ich skomplikowane działanie i tłumaczymy, skąd bierze się ich wyjątkowa skuteczność!
Czym jest analizator widma?
Choć oscyloskop to dość popularne urządzenie w wielu dziedzinach, takich jak telekomunikacja, kontrinwigilacja, elektronika lub akustyka, dużo osób nie zna jego faktycznego zastosowania oraz sposobu działania. Analizator widma to profesjonalny sprzęt odpowiadający za pomiar i analizę sygnałów w danym zakresie częstotliwości.
Mówiąc najprościej, urządzenie to pozwala zobaczyć na wykresie, czy w badanym sygnale widoczne są niskie czy wysokie dźwięki. W praktyce analiza widma określa, jakie sygnały są obecne w danej amplitudzie częstotliwości i jaką mają moc.
Zobrazujmy to w następujący sposób: wyobraź sobie, że masz nadajnik radiowy, który odbiera różne stacje. Analizatory widma (dostępne w sklepie Spy Shop pod kategorią sprzęt specjalistyczny) pozwalają zobaczyć je wszystkie naraz. Każda częstotliwość to inna stacja, a wysokość słupka na wyświetlaczu analizatora widma pokazuje, jak mocny jest sygnał z danej stacji.
Oczywiście w rzeczywistości oscyloskop może pracować w znacznie szerszym zakresie częstotliwości i analizować sygnały zdecydowanie bardziej skomplikowane niż radiowe, jak np. sygnały Wi-Fi, Bluetooth czy zakłócenia elektromagnetyczne. Jednak dla ogólnego zrozumienia zasady działania – podziału sygnału na różne częstotliwości i pomiaru ich mocy – analogia z radiem dobrze oddaje istotę działania tego urządzenia.
Do czego służą analizatory widma?
Specyfikacja tego typu sprzętów, utożsamianych często z analizatorami spektrum, powoduje, że można ich używać do wielu różnych zadań.
Najczęściej analizatory widma są wykorzystywane w branży telekomunikacyjnej. Inżynierowie używają ich do badania urządzeń nadawczo-odbiorczych, takich jak sprzęty 5G, LTE, Wi-Fi lub systemów satelitarnych. Analizatory te pozwalają na pomiar poziomu sygnału, wykrywanie interferencji lub diagnozowanie jakości transmisji. Ponadto umożliwiają wykrywanie zakłóceń sygnałów radiowych RF.
Funkcje analizatorów widma: analiza sygnałów i inne zastosowania
Oscyloskopy mają wiele zastosowań w różnych dziedzinach.
Najczęstsze z nich to:
- diagnostyka sygnałów radiowych i mikrofalowych,
- analiza sygnałów akustycznych,
- kalibracja urządzeń elektronicznych,
- badania laboratoryjne i naukowe,
- wykrywanie podsłuchów i innych urządzeń do inwigilacji.
Z analizatorów widma korzystają pracownicy wielu sektorów. Specyfika tych urządzeń powoduje, że sprawdzają się one w wielu sytuacjach i warunkach. Dzięki swojej wszechstronności, analizatory widma pozostają standardem w diagnostyce i testowaniu systemów sygnałowych.
Kto używa analizatorów widma? Nieoceniona pomoc w wielu środowiskach

Analizatory widma są szeroko stosowane w różnych branżach, przez specjalistów zajmujących się analizą sygnałów, zarówno komercyjnie, jak i badawczo:
- telekomunikacja: testowanie sprzętu, optymalizacja sieci komórkowych i bezprzewodowych, wykrywanie zakłóceń RF;
- elektronika: kontrola jakości i analiza parametrów urządzeń;
- wojsko i obronność: wykrywanie wrogich systemów, weryfikowanie skuteczności zabezpieczeń;
- akustyka i inżynieria dźwięku: badanie właściwości dźwiękowych urządzeń audio, optymalizacja dźwięku;
- badania naukowe: analizie fal pochodzących z różnych procesów fizycznych;
- transport: badanie systemów nawigacyjnych i komunikacyjnych.
- detektywi: analizatory widma to wyjątkowo skuteczne urządzenia do wykrywania podsłuchów.
Analizatory widma są więc narzędziem kluczowym dla szerokiego grona specjalistów. Ich wszechstronność i precyzja sprawiają, że sprawdzą się wszędzie tam, gdzie konieczna jest analiza strumieni w dziedzinie częstotliwości.
Rodzaje analizatorów widma: badanie i monitorowanie różnych częstotliwości, wykrywanie zakłóceń
Wyróżnia się różne typy analizatorów widma, z których każdy znajduje zastosowanie w innych obszarach techniki i nauki. Podział analizatorów ma miejsce m.in. ze względu na zastosowaną technologię oraz kształt i wielkość. Mogą dzielić się na przykład na laboratoryjne, ręczne lub przenośne urządzenia.
Jednym z podstawowych typów są analizatory oparte na filtrach pasmowych. W takich urządzeniach fale przechodzą przez zestaw filtrów, które przemiatają jedynie określone zakresy częstotliwości, pozwalając na szczegółowe zbadanie poszczególnych składowych sygnału.
Innym istotnym rodzajem są analizatory oparte na zasadzie superheterodynowej. Wykorzystują one przemianę częstotliwości – strumień wejściowy jest najpierw mieszany z sygnałem o znanej częstotliwości heterodyny, co pozwala na przesunięcie go na częstotliwość pośrednią, łatwiejszą do analizy. Ten typ analizatora jest szeroko stosowany w telekomunikacji oraz przy pomiarach mikrofalowych.
Bardzo popularne stały się nowoczesne analizatory widma oparte na szybkiej transformacie Fouriera (FFT). Działają one w pełni cyfrowo, przekształcając strumień czasowy na jego reprezentację częstotliwościową przy użyciu algorytmów matematycznych. Są one często stosowane w analizach akustycznych.
W bardziej specjalistycznych zastosowaniach, takich jak analiza optyczna, stosuje się analizatory widma bazujące na zjawiskach optycznych i akustooptycznych. Urządzenia te wykorzystują zjawiska takie jak dyfrakcja światła na siatkach dyfrakcyjnych lub efekt akustooptyczny, co pozwala na badanie widma światła lub fal ultradźwiękowych.
Z kolei analizatory widma w czasie rzeczywistym umożliwiają ciągłą analizę sygnałów, co jest szczególnie przydatne w monitorowaniu dynamicznie zmieniających się fal radiowych. Dzięki nim można wykrywać krótkotrwałe zakłócenia lub strumienie, które pojawiają się w bardzo wąskich przedziałach czasowych.
Wybór konkretnego rodzaju sprzętu zależy m.in. od wymaganej precyzji pomiarów, amplitudy częstotliwości oraz typu analizowanego sygnału.
Jak wyglądają pomiar i analiza widma?

Przebieg wykrywania za pomocą analizatora widma przebiega w kilku krokach. Opiszemy je w dużym uproszczeniu, by lepiej zrozumieć charakterystykę procesu.
- Podłączenie sygnału wejściowego
Do odbiornika podłącza się źródło sygnału, takie jak antena, mikrofon lub przewód elektryczny. Dzięki temu urządzenie może „nasłuchiwać” fale, które chcemy zbadać. - Tłumienie i filtracja sygnału
Sprzęt obniża siłę strumienia, jeśli jest on zbyt mocny, aby uniknąć przeciążenia. Filtry pomagają też odciąć zakłócenia spoza badanego zakresu częstotliwości. - Konwersja częstotliwości
Następuje modulacja strumienia na inną, łatwiejszą do analizy częstotliwość. Ułatwia to dalszą obróbkę i dokładniejsze pomiary. - Filtracja według częstotliwości (RBW)
Analizator oddziela sygnały o różnych częstotliwościach, określając, jak precyzyjnie ma rozróżniać te leżące blisko siebie. Im węższy filtr, tym dokładniejszy pomiar. - Detekcja sygnału (pomiar mocy)
Urządzenie mierzy siłę fal i przekształca je w napięcie, które można przedstawić na wykresie. Robi to na różne sposoby, np. pokazując tylko najsilniejsze sygnały lub ich uśrednioną wartość. - Konwersja sygnału na dane cyfrowe (FFT)
W nowoczesnych analizatorach sygnał jest zamieniany na dane cyfrowe, a następnie analizowany matematycznie za pomocą algorytmu (FFT), co umożliwia jednoczesne badanie wielu częstotliwości. - Obliczenie poziomu mocy sygnału
Analizator przedstawia moc sygnału w decybelach, co pozwala łatwiej porównywać sygnały o różnych poziomach mocy, nawet gdy różnice są bardzo duże. - Przemiatanie częstotliwości
Urządzenie bada kolejne zakresy częstotliwości, „przesuwając się” po nich i rejestrując sygnały na różnych poziomach, tworząc pełny obraz widma. - Wyświetlanie wyników na ekranie
Wyniki pomiaru są wyświetlane jako wykres: oś pozioma (X) to częstotliwość, a oś pionowa (Y) pokazuje siłę sygnału. Silniejsze fale są reprezentowane przez wyższe piki. - Analiza wyników przez operatora
Operator analizatora może sprawdzić, czy wykryte sygnały są zgodne z oczekiwaniami, znaleźć zakłócenia lub wykryć niepożądane emisje, takie jak ukryte urządzenia podsłuchowe.
Dzięki temu narzędziu można analizować zarówno sygnały radiowe, jak i dźwiękowe, co sprawia, że jest ono użyteczne w telekomunikacji, elektronice, bezpieczeństwie i wielu innych dziedzinach.
Podsumowanie
Analizatory widma to wszechstronne i zaawansowane urządzenia pomiarowe, które znajdują zastosowanie w wielu branżach oraz dziedzinach. Pełne zrozumienie ich działania, a także umiejętność obsługi tego typu sprzętów zapewniają dostęp do niezwykle istotnych informacji, których nie otrzymamy przy użyciu innych urządzeń.
Zostaw odpowiedź