Spectrum Analyzer   스펙트럼 분석기

1. 스펙트럼 분석기 (Spectrum Analyzer)

  ㅇ 주파수 스펙트럼 성분별 신호 크기를 화면에 보여주는 장비
     - 주파수 성분별 평균전력(정현파의 실효값의 제곱)을 표시토록 함
     - 수많은 주파수 선택성 전압계들이 함께 어우러진 장비의 일종


2. 주요 특징

  ㅇ 스펙트럼 형상을 보여줌
     - 기존의 오실로스코프 처럼 단일 파형의 `시간 대비 진폭비`를 나타내는 장비와는 달리,
     - `주파수 대비 진폭비`로써 주파수 특성(스펙트럼 형상)을 보여줌

  ㅇ 주파수 선택성이 있음
     - 통상, `광대역 주파수대역` 및 `해당 원하는 주파수대역`에서의 RF 전력을 측정함

  ㅇ 고 감도/고 이득성 등


3. 주요 측정 항목

  ㅇ 스펙트럼 관찰 (주파수 모양 관찰)
     - 신호 주파수 위치 및 크기, 주파수 허용편차, 주파수 대역폭 측정
  ㅇ 왜곡, 간섭 관찰
     - (비선형 왜곡) 고조파(Harmonics), 고조파 왜곡 측정(Harmonic Distortion Measurement)
     - (2 이상의 주파수 혼합) 상호변조(Intermodulation) 측정
     - 불요 방사 신호 측정
  ㅇ 잡음 관찰
     - 잡음 전력의 측정
     - 신호 대 잡음비(C/N, S/N) 측정
  ㅇ 변조 관찰
     - AM 변조지수 및 FM 변조의 주파수 편이 측정
     - AM, FM 등의 피변조 신호 파의 에너지 분포
  ㅇ 송, 수신기 교정 등


4. 스펙트럼 분석기 분류

  ㅇ 화면표시방식에 의한 구분 : 아날로그형,  디지털형 

  ㅇ 주파수대역별 / 특징별
     - Filter Bank형 분석기
        . 중심주파수가 다른 여러 필터를 동시에 병렬시켜 각각 주파수 스펙트럼을 형상화
        . 많은 수의 필터 및 예리한 차단특성이 필요하여, 비실용적이지만, 구현 원리를 설명
     - FFT 분석기 (Digital Specrum Analyzer, DSA)
        . 저주파 영역
        . 내부 계산으로 다소 느림
     - Swept 분석기, 스위프 동조형 (Swept Tuned)
        . 고주파 영역
        . 실시간 측정 가능
        . 입력 신호를 믹서에 통과시키고,
          가변 국부발전기를 사용하여, 측정 대상 주파수 범위에 걸쳐서, 
          측정 주파수를 자동 스와프(반복 이동)시켜가며,
          스펙트럼 형상을 보여줌
        . 슈퍼헤테로다인(Super Heterodyne) 스펙트럼 분석기 라고도 불리움

            


5. 스펙트럼 분석기 구성

  ㅇ 내부 구성
     - RF 입력 감쇠기, Mixer(믹서), IF(중간 주파수) 증폭기, IF 필터, 
       국부 발진기(주파수 합성기), 스위프 발진기, 디스플레이 등

  ㅇ 외부 단자
     - RF 입력(보통, 동축케이블), 전원 입력, 교정 출력(CAL OUT) 등


6. 주요 조작 버튼

  ※ ☞ 스펙트럼분석기 조작 참조
     - 진폭 (Amplitude) 관련   [수직축] : 기준 레벨 조정, 눈금 당 척도 등
     - 주파수 (Frequency) 관련 [수평축] : 중심 주파수, 주파수 간격 조정 등
     - 필터 대역폭 관련                 : 분해 대역폭 (RBW), 비디오 대역폭 (VBW)
     - 교정 관련

  ※ 유의사항
     - 직류 전압의 직접 입력 및 최고 입력 레벨을 초과하면, 스펙트럼분석기 손상을 가져옴


7. 검파 모드 종류

  ㅇ Normal Mode
  ㅇ Average Mode
  ㅇ Sample Mode
  ㅇ Peak Mode


8. 참고문헌 

  ㅇ Spectrum & network measurements (Robert A. Witte, 1993)
  ㅇ Spectrum Analysis Basics : Application Note (Agilent Technologies, 2004)

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