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Analizzatore di spettro

L'analizzatore di spettro è uno strumento che permette l'analisi dello spettro dei segnali posti al suo ingresso. Può essere considerato il duale nel dominio della frequenza dell'oscilloscopio, che fa invece l'analisi nel dominio del tempo, ma non è a banda larga bensì a banda stretta, per questo motivo introduce anche meno rumore e riesce ad avere una sensibilità più elevata.

Analizzatore di spettro eterodina

Analizzatore di spettro eterodina

Il principio di funzionamento è concettualmente equivalente al multiplex a divisione di tempo; anziché utilizzare tanti filtri che operano nello stesso istante utilizziamo un unico filtro che in istanti diversi viene accordato su diverse frequenze di centro banda. Realizzare un filtro accordabile su un vasto campo di frequenze con elevate prestazioni (in termini di costanza della larghezza di banda, delle bande di transizione e della attenuazione fuori banda) non è però facile dal punto di vista elettronico, per cui risulta più conveniente realizzare un unico filtro di elevate prestazioni accordato ad una frequenza fissa opportunamente scelta, detta frequenza intermedia (IF), e traslare in frequenza il segnale da analizzare in modo da ottenere un comportamento equivalente al filtro ad accordo variabile. 

Principio di funzionamento di un analizzatore di spettro

Un analizzatore di spettro è un apparato in grado di misurare l'ampiezza (intensità) delle singole frequenze o bande (intervalli di frequenza) di un segnale complesso (somma di segnali a diverse frequenze).

Per spiegare questo concetto utilizzeremo la luce visibile e i colori.

Sappiamo che la luce bianca è composta dalla somma di tutti i colori dell'arcobaleno, tutti presenti con la stessa intensità.

Questi colori vanno dal rosso al violetto passando, senza soluzione di continuità (cioè non c'è un passaggio netto da uno all'altro), per diverse gradazioni di arancione, giallo, verde, blu e indaco.

Se volessimo misurare l'intensità dei singoli colori (frequenze) presenti in una radiazione luminosa, dovremmo anzitutto renderli "discreti", cioè stabilire delle singole "bande" da misurare. Questo perché non è possibile fare un numero infinito di misure.

Quindi, per semplicità, utilizzeremo soltanto tre bande, quelle relative ai cosiddetti colori primari additivi: rosso, verde e blu.

A questo punto dovremo adottare delle tecniche che separino le frequenze che compongono il colore da analizzare come, per esempio, dei filtri, dei quali poi misureremo i livelli di luce in uscita con dei sensori:

Con lo stesso metodo possiamo suddividere il segnale audio con dei filtri passa-basso, passa-alto e passa-banda.

I tipici analizzatori di spettro audio, infatti, prendono il segnale d'ingresso, lo dividono tra diversi filtri, uno per banda e misurano l'uscita di ogni filtro tramite un VU-meter, di solito a LED con più bande, ad esempio dalla frequenza di 40Hz a 16KHz.