علوم مخابرات( spectrum analysis) (اسپکتروم آنالایزر) یا طیف سنج مخابراتی و آزمایشگاهی  نحوه عملکرد _ کاربرد (مهندسی الکترونیک)

پژوهشگر و نویسنده:  (  افشین رشید )

نکته :( spectrum analysis) یکی از پرکاربردترین تجهیزات تست و اندازه‌گیری و آنالایزر سیگنال که پارامتر‌های مربوط به دامنه سیگنال‌های الکتریکی را در اختیار ما قرار می‌دهد، اسپکتروم آنالایزر یا تحلیل‌گر طیف است.

اسپکتروم آنالایزر یا طیف سنج وسیله ای برای آزمایش و بررسی ترکیب طیفی شکل موج سیگنال های الکتریکی،صوتی یا نوری است که ممکن است برای اندازه گیری توان طیف نیز از آن استفاده شود.

در بعضی از اندازه گیری ها ما نیاز داریم که اطلاعات کامل مربوط به فرکانس،دامنه و فاز سیگنال حفظ شود. این نوع از آنالیز سیگنال،” آنالیز برداری سیگنال”(vector signal analysis) نامیده می شود. هر سیگنال الکتریکی در حوزه فرکانس مشخصات منحصر به فردی از جمله فرکانس سیگنال، توان دامنه، پهنای باند، لرزش امواج و هارمونیک‌های تولید شده، توان نویز فاز و… دارد که با انتقال سیگنال به حوزه فوریه به دست می‌آید.این تجهیز مرسوم در آزمایشگاه‌های پیشرفته مخابراتی، نهادهای نظارتی کنترل فضای فرکانسی و بهره‌برداران و اپراتورهای مخابراتی، با رسم طیف فرکانسی در صفحه‌ای که توان سیگنال برحسب فرکانس آن مشخص شده است، می‌تواند به آسانی کلیه اطلاعات مربوط به دامنه سیگنال را در فرکانس مورد نظر به کاربر ارائه دهد.این که به تجهیز اندازه‌گیری و تحلیل پارامترهای سیگنال در فرکانس رادیویی، اسپکتروم آنالایزر یا تحلیل‌گر طیف می‌گویند از آنجا می‌آید که تجهیز فوق با حرکت کردن در طول فرکانس‌های متفاوت می‌تواند بخش دلخواهی از طیف مورد نظر را رسم کرده و سپس اندازه‌گیری‌ها را روی یک فرکانس خاص، که می‌تواند برای ما آشنا یا ناشناس باشد اعمال کند.شاید مهم‌ترین قسمت از هر دستگاه اسپکتروم آنالایزر، صفحه نمایش آن باشد که اطلاعات مربوط به توان سیگنال را در طول فرکانس به کاربر نمایش می‌دهد. همه اندازه‌گیری‌های دیگر از همین طریق انجام می‌شود و حتی خود کاربر می‌تواند با فعال کردن نشانگر ها روی سیگنال، اندازه‌گیری‌هایی از جمله توان لحظه‌ای، توان نویز، پهنای باند، و… مشاهده کرده و محاسبات خود را انجام دهد.

نحوه عملکرد و کاربردهای ( spectrum analysis) (اسپکتروم آنالایزر)

طیف سنج در علوم مخابراتی کاربرد های فراوانی دارد.به عنوان مثال برای تعیین پهنای باند اشغال شده شبکه و پیدا کردن منایع نویز از طیف سنج استفاده می شود. افرادی که در زمینه مخابرات بی سیم کار می کنند، توجه شدیدی به سیگنال های ناخواسته ی خارج از باند و اعوجاج هارمونیک( harmonic distortion) سیگنال ها دارند. به عنوان مثال سیستم های رادیوی سلولی باید از نظر هارمونیک های سیگنال حامل چک شوند ، چون ممکن است با سیستم های دیگر که در همان فرکانس عمل می کنند تداخل هارمونیک پیدا کنند .تصرف طیفی(spectral occupancy ) یا همان بازبینی (monitoring) طیف یکی دیگر از اندازه گیری های مهمی است که در حوزه فرکانس انجام می شود. دولت ها برای سرویس های مختلف رادیویی مانند پخش رادیویی و تلوزیونی ، سیستم های تلفن همراه ، ارتباطات پلیسی و اورزانسی و کاربرد های ارتباطی دیگر فرکانس های مختلفی را اختصاص داده اند. و اینکه هر یک از این سرویس ها در فرکانس تعیین شده و عمل کند و در داخل پهنای باند کانال اختصاص یافته باقی بماند، بسیار مهم است. اغلب اوقات ممکن است نیاز باشد فرستنده ها و دیگر منابع تعمدی تشعشع در فاصله دقیقی از فرکانس های مجاور عمل کنند. تمام محاسبات مربوط به این مسائل،توسط طیف سنج انجام می شود.

انواع اندازه گیری های ( spectrum analysis) (اسپکتروم آنالایزر)

اندازه گیری های رایجی که توسط اسپکتروم آنالایزر انجام می شوند عبارتند از : اندازه گیری فرکانس،توان،مدولاسیون، اعوجاج و نویز سیگنال. بدست آوردن ظرفیت طیفی یک سیگنال به خصوص در سیستم هایی با پهنای باند محدود بسیار مهم است. توان منتقل شده نیز یکی دیگری از اندازه گیری های قابل انجام است. توان بسیار کم ممکن است به این معنا باشد که سیگنال نمی تواند به مقصد مورد نظر خود برسد و توان بسیار زیاد نیز ممکن است باعث شود که باطری به سرعت مصرف شود،ایجاد اعوجاج کند و یا باعث ایجاد دمای بالا در هنگام کار شود.

نویسنده: دکتر (افشین رشید )