Electricity – Magnetism

Analyseurs de Spectre

Découvrez les bases et applications des analyseurs de spectre, leurs types, fonctionnement et conseils pour choisir le bon appareil.

Comprendre les Analyseurs de Spectre

Les analyseurs de spectre sont des instruments essentiels dans le domaine de l’électronique et des communications. Ils permettent aux ingénieurs et techniciens de visualiser et mesurer la composition spectrale d’un signal. Dans cet article, nous explorerons les bases de ces outils précieux, en examinant leur fonctionnement et leurs applications principales.

Un analyseur de spectre capte les signaux électriques et les décompose en leurs composants de fréquence. Cette décomposition est cruciale pour comprendre le comportement des signaux dans divers environnements et applications. Par exemple, dans le domaine des télécommunications, les analyseurs de spectre sont utilisés pour mesurer la qualité du signal et détecter les interférences.

Types d’Analyseurs de Spectre

Il existe plusieurs types d’analyseurs de spectre, chacun adapté à des besoins spécifiques. Les plus courants sont les analyseurs de spectre analogiques et numériques.

  • Les analyseurs de spectre analogiques utilisent des filtres et des circuits électroniques pour analyser les signaux. Bien que moins précis que leurs homologues numériques, ils sont souvent privilégiés pour leur réponse rapide et leur simplicité d’utilisation.
  • Les analyseurs de spectre numériques , en revanche, emploient la technologie de traitement numérique du signal (DSP) pour une analyse plus précise et détaillée. Ces appareils sont particulièrement utiles dans l’analyse des signaux complexes et des systèmes de communication modernes.

Principes de Fonctionnement

Le fonctionnement d’un analyseur de spectre dépend de sa nature, analogique ou numérique. Généralement, un analyseur de spectre numérique fonctionne en convertissant le signal d’entrée analogique en un signal numérique à l’aide d’un convertisseur analogique-numérique (CAN). Le signal numérique est ensuite traité par des algorithmes spécifiques pour décomposer et afficher le spectre de fréquences.

Dans les analyseurs analogiques, le processus est différent. Le signal d’entrée est traité par une série de filtres et amplificateurs pour isoler et mesurer les composants de fréquence spécifiques. Cette méthode, bien que moins précise, offre une représentation instantanée du spectre, ce qui est avantageux dans certaines applications.

Un concept clé dans l’analyse de spectre est la bande passante de résolution (RBW) . La RBW détermine la capacité de l’analyseur à distinguer entre deux fréquences proches. Une RBW plus étroite permet une meilleure séparation des signaux, mais augmente le temps d’analyse.

Les analyseurs de spectre sont également équipés de diverses fonctions, telles que le balayage de fréquence, la détection de crête, et la mesure de puissance. Ces fonctionnalités améliorent la capacité de l’analyseur à examiner les caractéristiques spécifiques des signaux.

Applications des Analyseurs de Spectre

Les analyseurs de spectre trouvent leur utilité dans une multitude de domaines. En télécommunications, ils servent à surveiller la qualité du signal, à identifier les sources d’interférence et à optimiser les performances des systèmes. Dans la recherche et le développement, ils sont indispensables pour caractériser les nouveaux dispositifs électroniques, tels que les oscillateurs et les amplificateurs.

Dans le domaine de l’audio, les analyseurs de spectre permettent de visualiser et d’ajuster les spectres sonores, ce qui est crucial dans le mixage et la production musicale. En outre, dans le secteur de la sécurité et de la surveillance, ils sont utilisés pour détecter et analyser les signaux non autorisés ou suspects.

Choisir le Bon Analyseur de Spectre

La sélection d’un analyseur de spectre adéquat dépend de plusieurs facteurs, tels que la gamme de fréquences requise, la précision, la résolution, et le budget. Pour des applications générales, un analyseur de spectre numérique standard peut suffire. Cependant, pour des mesures plus précises et détaillées, notamment dans des fréquences plus élevées, un modèle plus avancé peut être nécessaire.

Il est également important de considérer l’interface utilisateur et les options de connectivité. Des analyseurs avec une interface intuitive et des options de connectivité comme l’USB, Ethernet ou le Wi-Fi peuvent grandement faciliter l’utilisation et l’intégration dans des systèmes existants.

Conseils d’Utilisation

Lors de l’utilisation d’un analyseur de spectre, il est essentiel de régler correctement les paramètres tels que la RBW, le niveau de référence et le mode de balayage. Un mauvais réglage peut entraîner des lectures inexactes ou manquer des détails critiques dans le spectre. De plus, une calibration régulière de l’appareil est recommandée pour maintenir sa précision et sa fiabilité.

En conclusion, les analyseurs de spectre sont des outils puissants et polyvalents dans le monde de l’électronique et des communications. Leur capacité à décomposer et à analyser les composants de fréquence des signaux les rend indispensables dans une variété d’applications, de la conception de systèmes de communication à la production musicale. Le choix du bon analyseur de spectre, combiné à une utilisation et un entretien appropriés, permettra aux utilisateurs de tirer le meilleur parti de cette technologie essentielle. Ainsi, que vous soyez un professionnel expérimenté ou un débutant dans le domaine, comprendre et utiliser efficacement un analyseur de spectre peut ouvrir un monde de possibilités dans l’exploration et la manipulation des signaux électroniques.

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Analyseurs de spectre

La meilleure gamme portable du marché.

Depuis plus de 50 ans, les analyseurs de spectre constituent des outils d’analyse et de mesure utiles pour presque toutes les formes de communications radio et par fibre optique. En quantifiant le comportement du signal par fréquence, l’analyse de spectre crée la visibilité requise pour déverrouiller le potentiel des infrastructures de réseaux 5G mobiles.

Fermement engagé en faveur de la prise en charge des technologies émergentes et de la satisfaction client, VIAVI a créé un portefeuille d’accessoires et d’analyseurs de spectre optique et RF de pointe correspondant à des budgets variés. Nos outils d’analyse de spectre intégrés et robustes offrent aujourd’hui une précision supérieure et conviennent à un usage en laboratoire aussi bien que sur le terrain.

RF Spectrum Analyzers

Analyseurs de spectre optique (osa), qu’est-ce qu’un analyseur de spectre .

Un analyseur de spectre est un dispositif de test très couramment utilisé pour mesurer et consigner la puissance d’un signal (son amplitude) sur une plage de fréquence donnée. Plus généralement, il s’agit d’un outil permettant de mesurer la puissance et la fréquence de signaux connus et inconnus. Avec une si large gamme d’analyseurs de spectre, de nombreux réseaux et comportements de signaux peuvent être évalués. Les fréquences et les bandes passantes des signaux de sortie peuvent aussi être comparées aux signaux d’entrée reçus. 

Les composants de spectre observés avec un analyseur de spectre incluent la fréquence dominante, les harmoniques, la puissance, la distorsion et le seuil de bruit. Parmi ses applications courantes, on peut citer l’analyse de signal de fréquence radio (RF), la conception et les tests de circuits électroniques, l’ingénierie audio ou encore l’activation et la maintenance de réseaux de fibre optique. Les technologies numériques avancées permettent à un analyseur de spectre en temps réel de capturer les événements passagers ou furtifs. Les routines de test programmables, les enregistrements de spectre et les écrans tactiles intuitifs sont des caractéristiques typiques de la dernière génération d’analyseurs de spectre portables. 

Les types d’analyseurs de spectre

Depuis l’arrivée des premiers analyseurs à balayage, il y a de cela plus de 100 ans, la technologie a progressivement évolué. L’architecture numérique qui a permis l’apparition de l’analyseur à transformation de Fourier rapide (Fast Fourier Transform, FFT) s’est développée au fil du temps jusqu’à permettre une véritable analyse de spectre en temps réel (RTSA), sans écarts d’échantillonnage ni « angles morts ». Les facteurs de forme et les types d’analyseurs de spectre désormais disponibles comprennent tous les niveaux de complexité, tailles et formes envisageables. Pour chaque application spécifique, VIAVI a développé des solutions qui prennent en charge les activités de test, de maintenance et de dépannage.  

Analyseur de spectre de banc de travail Les analyseurs alimentés par courant électrique CA destinés aux laboratoires et aux environnements de production sont typiquement conçus pour s’intégrer à des racks de 48 centimètres standard ou pour être installés sur une table en cas d’équipement de plus grande taille. Les modèles pour banc de travail se caractérisent par les avantages qu’ils offrent, à savoir une puissance informatique plus élevée et davantage d’espace pour les modules, ports, commandes, boutons et écrans. Un analyseur de spectre intégral de laboratoire est souvent utilisé en association avec un oscilloscope ou avec tout autre équipement haut de gamme. 

Analyseur de spectre portable À mesure que les applications des analyseurs de spectre de terrain continuent à se multiplier, les questions de portabilité et de durabilité prennent de plus en plus d’importance. Un analyseur de spectre portable fonctionne généralement sur batterie ou est rechargeable, pèse moins de sept kilogrammes et est optimisé pour un usage sur le terrain. Les analyseurs de spectre compacts sont souvent renforcés et intègrent des caractéristiques telles que des écrans à réduction de l’éblouissement, des propriétés de protection contre les éléments et des poignées intégrées.  

Analyseur de spectre portable Une nouvelle catégorie de petits analyseurs de spectre pouvant tenir dans la paume de votre main est désormais disponible. Malgré les avancées en matière de conception interne et de performance des composants, ces unités ultra compactes n’ont généralement pas besoin d’être des outils à haute performance et sont donc limitées en termes de fonctionnalités, de plages de fréquence et de précision. Les analyseurs de spectre portables sont souvent utilisés pour le suivi des interférences dans les communications sans fil et pour la localisation du signal sur le terrain. 

Analyseur de spectre intégré Grâce à leur puissance et à leur flexibilité, les ordinateurs portables, tablettes et smartphones peuvent facilement être associés aux analyseurs de spectre. En s’appuyant sur les capacités de traitement, la mémoire et l’affichage d’un ordinateur portable ou d’une tablette, un analyseur de spectre « boîte noire » dispose de fonctionnalités de mesure lui permettant de se consacrer à l’optimisation de la précision, de la bande passante et de la portée. Cette polyvalence définit ainsi une nouvelle catégorie d’analyseurs dont la connectivité est exploitée pour les mises à jour logicielles, la génération de rapports et le stockage. 

Cas d’utilisation d’un analyseur de spectre de VIAVI 

La liste des applications utilisant le meilleur de la technologie d’analyse de spectre continue à s’étoffer à mesure que les outils deviennent plus polyvalents et plus compacts. En laboratoire et dans les environnements de production, les analyseurs de spectre peuvent être utilisés pour concevoir, caractériser et tester n’importe quel produit générant des (ou étant sensible aux) ondes RF, optiques ou audio. Avec les capacités mobiles ajoutées à pratiquement n’importe quel appareil grâce à l’Internet des objets (IdO), les applications de terrain sont illimitées. 

  • Les pratiques de tests de production ont évolué pour un large éventail de composants et de système optiques. Des outils à usage générique sont utilisés pour concevoir, tester et fabriquer des composants passifs, des lasers sources et des amplificateurs. Les modules de test d’analyse de spectre optique à haute résolution (OSA) quantifient et diagnostiquent les caractéristiques de longueur d’onde fine pour des produits tels que les systèmes de transmission DWDM modulés et les sources optiques complexes.  
  • Les applications de test sur le terrain pour OSA sont toujours plus nombreuses à mesure que le DWDM, la transmission de bande C et les espacements serrés entre canaux, autrefois absents des déploiements métropolitains/longue distance à haut débit de la fibre optique apparaissent au sein des réseaux d’accès. À des débits pouvant aller jusqu’à 800 Go/s par canal, le rapport signal/bruit optique ( OSNR ) est une mesure de test précieuse pour les fournisseurs de services, les sous-traitants et les fabricants d’équipements pour réseaux (NEM), car il leur permet d’évaluer simultanément la performance de tous les canaux optiques ou encore de dépanner les problèmes de réseau en direct.      
  • Les déploiements d’antennes-relais constituent l’application de terrain classique pour l’analyse du spectre RF. La technologie 5G NR propulse le cellulaire en territoire inconnu en utilisant des bandes haute fréquence supérieures à 26 GHz en onde millimétrique. Les modes de transmission 5G de pointe tels que le duplex par séparation temporelle (TDD) exigent des fonctionnalités d’analyse du spectre avec persistance pour la caractérisation et le dépannage. Les testeurs d’installation et de maintenance d’antenne-relais « tout-en-un » combinent l’analyse de spectre en direct avec les tests d’interférences, la validation de la fibre optique et les capacités de test d’antennes.  
  • De nombreux appareils situés à proximité d’hôpitaux ou d’autres lieux équipés de matériel sensible aux RF, tels que les systèmes d’imagerie IRM, nécessitent un blindage RF . La compatibilité électromagnétique (EMC) est affectée par des émissions indésirables pouvant influencer les communications câblées ou sans fil existantes. Un analyseur ou un mesureur de spectre câblé conçu sur mesure peut détecter les signaux échappés (sortie) et les fuites de signal au sein des réseaux câblés (entrée). 
  • Les applications Wi-Fi continuent à se développer, en nombre comme en complexité. Les bandes de fréquence Wi-Fi encombrées, entre 2,4 GHz et 60 GHz, sont victimes d’interférences, de chevauchements de canaux et de problèmes de capacité. La puissance de l’analyse de spectre peut être utilisée pour évaluer la force du signal, l’utilisation du canal et les interférences de RF en temps réel. Ces mesures utiles aident les opérateurs à optimiser le chargement et les performances de leur Wi-Fi. 

Fondamentaux des analyseurs de spectre et FAQ 

  • Que mesure un analyseur de spectre ?  Les analyseurs de spectre mesurent la magnitude (la puissance) du signal d’entrée par rapport à la fréquence (longueur d’onde) pour une gamme de spectres donnée. Le principe de fonctionnement d’un analyseur de spectre distingue ces appareils des oscilloscopes en ce qu’ils fournissent de la visibilité sur le domaine de fréquence plutôt que sur le domaine temporel d’un signal. Ces analyseurs fournissent également des données détaillées sur le rapport signal/bruit (SNR), la phase et le comportement de modulation.  
  • Quel est le fonctionnement de base ?  L’utilisation d’un analyseur de spectre rappelle fondamentalement celle d’un récepteur radio basique. Avec l’adjonction d’un mélangeur, d’un oscillateur et d’un affichage graphique de la force du signal mis à niveau, l’analyseur de spectre devient capable de traduire les signatures d’ondes en format visuel quantifiable. Au fil des ans, la technologie a évolué et s’est améliorée pour s’étendre à d’autres secteurs et applications. Malgré ces progrès, le fonctionnement de base et l’affichage de cette technologie sont restés les mêmes.   
  • Comment utiliser un analyseur de spectre ?  Son utilisation a très peu changé depuis les premiers modèles. Une fois l’équipement allumé et une entrée sélectionnée, les paramètres de base incluent la fréquence centrale, la largeur de la bande et les niveaux de référence pour l’amplitude (axe Y). La bande passante de résolution (RBW), la bande passante vidéo (VBW) et les paramètres de temps de balayage sont utilisés pour contrôler la précision des mesures et l’image obtenue à l’écran.  
  • Fonctionnalités courantes : Les premiers analyseurs de spectre commerciaux intégraient déjà des fonctionnalités pratiques telles que le réglage de la portée, les marqueurs de fréquence et le réglage de la durée de balayage. Parmi les autres fonctionnalités utiles pour presque tous les types d’applications, on peut citer les marqueurs de bruit, la recherche de pic, les générateurs de suivi et les ports d’entrée supplémentaires pour l’analyse de multiples canaux. 
  • Les fonctionnalités avancées des analyseurs de spectre RF incluent l’intégration de démodulateurs permettant à l’utilisateur « d’écouter » le signal en cours d’analyse. Les masques en longueur d’onde et les analyses de bruit de phase programmables simplifient la configuration et standardisent les routines de test. Les ensembles de fonctionnalités avancées incluent également l’analyse du spectre avec persistance, l’analyse des interférences et des fonctionnalités logicielles telles que les écrans tactiles, la capture et la réutilisation d’images, l’automatisation des processus de test (TPA) et la connectivité au cloud. 
  • Quelle est la différence entre un analyseur de réseau et un analyseur de spectre ?  Bien que tous deux soient très largement utilisés dans les secteurs de l’électronique et des RF, ils présentent des différences fondamentales. Alors qu’un analyseur de spectre mesure le comportement et les variations d’ondes radio ou optiques, un analyseur de réseau sert à caractériser la réponse de composants tels que des transistors, des filtres et des mélangeurs au sein d’un circuit RF préconfiguré. Ce type d’analyseur de réseau se démarque aussi, dans sa forme et sa fonction, des puissantes solutions de surveillance de réseau et d’analyse de données utilisées pour capturer, stocker et analyser les données de paquets des réseaux informatiques.  
  • Quelle a été l’évolution des analyseurs de spectre ?  Depuis que James Maxwell nous a fourni le premier aperçu du potentiel illimité des ondes radio il y a 150 ans de cela, l’analyseur de spectre est devenu un outil important dans les secteurs de l’électronique, des RF, de l’audio et de l’optique. L’essor des nouvelles caractéristiques et fonctionnalités ces dix dernières années est comparable aux avancées observées au milieu des années 1900, lorsque les modèles basés sur FFT ont créé une distinction entre analyseurs de spectre par balayage analogique et analyseurs de spectre en temps réel. Les workflows automatisés, les graphiques colorés haute définition et les capacités multifonctions disponibles dans les différents dispositifs ont permis à l’analyseur de spectre de définir une nouvelle ère de performance et de succès.   La gamme VIAVI d’analyseurs de spectres RF et optiques illustre et accélère cette évolution. Les analyseurs de spectre robustes, adaptés à la 5G et portables, ainsi que les solutions conçues sur mesure pour chaque application de blindage, réseau Wi-Fi et système optique, libèrent le plein potentiel des technologies actuelles et permettent de visualiser les interférences et autres données de performance. 

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