Politecnico di Torino
Misure Elettroniche II
Unità C
Analizzatori di spettro
1. Con un analizzatore di spettro si vuole osservare la distorsione armonica presente su un segnale
di frequenza f=10MHz. Si vuole estendere la misura almeno alla 5a armonica, si stabilisca la
frequenza centrale Fc (che corrisponde a centro schermo) e la sensibilità orizzontale (∆f/∆x in
Hz/div) sapendo che lo schermo ha larghezza di x0=10div, e che la disponibilità dei valori di
sensibilità orizzontale varia con rapporti 1, 2, 5, 10, 20 ecc.
Soluzione
Occorre rappresentare sull’asse delle frequenze una gamma che va da 10MHz a 50MHz.
A centro schermo si deve avere la frequenza media tra i due estremi Fc=30MHz (questo lo si
impone con il controllo “Center Frequency” che controlla la frequenza centrale dell’oscillatore
locale.
Siccome lo schermo ha 10 div orizzontali la sensibilità orizzontale in termini di Hz/div che si
adatta vale sarà ∆f/∆x=5 MHz/div. La rappresentazione sullo schermo, per quanto riguarda solo
l’asse delle frequenze è quella di figura
10
20
30
40
50 MHz
2. Un analizzatore di spettro ha la 1a frequenza intermedia (1a IF) a 50 MHz. L’oscillatore locale
variabile da 50.5 MHz a 80 MHz, quale è la gamma delle frequenze immagine?
Soluzione
Le frequenze immagine sono quelle per cui vale la combinazione Fimm-fol= FIF . Pertanto queste
componenti passano attraverso il filtro IF.
Nel caso specifico la gamma delle frequenze varia da
(Fimm)1= FIF+(fol)min=50+50,5=100,5 MHz a (Fimm)2= FIF+(fol)max=50+80=130 MHz
3. Per quale motivo all’ingresso di un analizzatore di spettro è presente normalmente un filtro
passa-basso che delimita la banda RF dello strumento?
Soluzione
Come si osserva dalla figura, il filtro passa basso (la cui funzione di trasmissione è tratteggiata)
taglia il segnale in ingresso in modo da limitare la banda di utilizzo dell’analizzatore al di sotto
della frequenza intermedia (filtro IF). In questo modo si separa, da possibili segnali spuri in
ingresso, solo la banda utile ad essere convertita mediante la fLO ed in particolare la gamma delle
frequenze immagine.
∆f=fIF
∆f=fIF
Filtro IF
Spettro da
analizzare
Gamma
immagine
f
fIF
fsmin
fsmax
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fLOmin
fLOomax
fIMmin
fIMmax
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4. Con un analizzatore di spettro si misura un segnale sinusoidale a 100 kHz che presenta
distorsione di 2a armonica del 10% e distorsione di 3a armonica del 1%. Se la scala verticale è
tarata in dB/div di tensione, quale è la rappresentazione corretta?
Soluzione
Indicando con A1, A2, A3 le ampiezze delle righe fondamentale, seconda e terza armonica (in
termini di tensione) e con D2 e D3 le distorsioni di 2a e 3a armonica si ha per definizione
D2=A2/A1 % e D3=A3/A1 % . Nel nostro caso A2=0,1×A1 , A2=0,01×A1 e quindi esprimendo
questo rapporto in dB : (A2)dB=(A1)dB-20 dB, (A3)dB=(A1)dB-40 dB. Sullo schermo si può
avere la rappresentazione di figura (l’asse delle frequenze dipende dalle scelte fatte)
10 dB/div
A1
A2
A3
100
200
300
400
f (kHz)
5. Nell’analizzatore di spettro il cui schema di principio è disegnato in figura, il generatore di
rampa genera una rampa V0 che ha una escursione tra –15V e +15V.
Con questa escursione, cioè con
IN
Attenuatore
Amplificatore
l’attenuatore K posto ad attenuazione
Mescolato
+ filtro PBasso
e
re
1, l’oscillatore copre tutta la gamma
Filtro IF
da 60 MHz a 100 MHz. Il filtro IF è
f(V)
a 60 MHz, per cui la banda di
K
ingresso esplorata va da 0 a 40 MHz.
Oscillatore
locale
Generatore
Vo
Attenua
a
frequenza
Supponendo che la funzione di
di tensione a
tore
variabile
rampa
trasferimento f(V) del VCO sia
VCO
lineare,
quanto
deve
valere
l’attenuazione di K per esplorare la
Defl. X
TRC
banda di ingresso 15MHz -25 MHz ?
Defl. Y
Rivelatore
di inviluppo
Soluzione
Se con K=1, e quindi con una tensione di comando tra –15V e +15V (cioè ∆V=30V), l’oscillatore
copre una gamma da 60MHz a 100MHz (cioè ∆f=40MHz), essendo la caratteristica del VCO, f(V)
lineare, per coprire una gamma da 15MHz -25 MHz (∆f=10MHz), occorre una scansione di
tensione ∆V/4=30/4 V e quindi l’attenuatore deve avere un’attenuazione K=1/4=0,25.
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