Qu’est-ce qu’un analyseur de spectre optique ?
Un analyseur de spectre est un type d’instrument de mesure électrique. Il est communément appelé “analyseur de spectre optique” ou OSA. L’écran de l’analyseur de spectre affiche la fréquence sur l’axe horizontal et l’amplitude sur l’axe vertical en distribuant la fréquence comme une composante.
Il existe deux versions : haute fréquence (HF) et basse fréquence (NF). Chacune a des applications différentes. La version haute fréquence est principalement utilisée pour “afficher la distribution des composantes de fréquence” et “analyser les composantes de la puissance CA” des signaux haute fréquence des ondes radio. La version basse fréquence est utilisée pour “l’analyse du bruit”, etc.
Des résultats imprécis peuvent être dus à l’électricité statique ou à des signaux de puissance excessive, etc. Il est recommandé de vérifier soigneusement les conditions d’utilisation avant de se servir de l’appareil.
Utilisations d’un analyseur de spectre optique
Les analyseurs de spectre optique haute fréquence sont utilisés pour la “radio”, l'”inspection des émetteurs” et des “récepteurs”, la “mesure”, la “conception”, la “réparation”, les “ondes transmises” et la “mesure des parasites”. Les différents paramètres de réglage sont importants et les valeurs appropriées doivent être introduites en fonction de l’application.
Pour une utilisation basse fréquence, on retrouve certains petits produit, pouvant être portables. Ils sont largement utilisés dans les essais sur le terrain pour la “mesure de l’intensité du champ”, l'”identification de la fréquence”, la “mesure du bruit”, le “diagnostic des machines”, l'”analyse structurelle” et les “essais de vibration”. Un des utilisation les plus communes se retrouve dans les travaux d’installation de pistes sans fil.
Les analyseurs de spectre optique sont parfois comparés aux oscilloscopes. Les oscilloscopes sont généralement utilisés conjointement avec les analyseurs de spectre optique, qui peuvent capturer et observer les signaux en termes de fréquence car ils observent souvent l’axe du temps dans la gamme des basses fréquences. Cependant, les oscilloscopes et les analyseurs de spectre optique détectent des signaux sous des angles différents et ont donc des domaines d’expertise différents, de sorte que les informations requises doivent être considérées et utilisées en conséquence.
Principe de l’analyseur de spectre optique
La plupart des analyseurs de spectre optique sont superhétérodynes. L’hétérodyne décrit une technique de traitement du signal et se réfère aux fréquences du signal produites en convertissant en ondes les différences de fréquence générées par le mélange ou la combinaison d’autres fréquences avec les ondes radio reçues.
En général, le superhétérodyne fait référence à une méthode de réception qui convertit le signal reçu en une fréquence intermédiaire (FI) fixe, plus facile à traiter que l’onde porteuse d’origine. Cependant, le terme superhétérodyne est aussi parfois utilisé pour désigner les récepteurs. Ces derniers, employant la même méthode de réception, peuvent parfois collectivement être appelés superhétérodyne. Cette méthode existe depuis l’ère analogique et il s’agit du même mécanisme que celui utilisé dans les radios et les récepteurs.
Dans la méthode de balayage syntonisé superhétérodyne, le signal d’entrée passe par un atténuateur et un filtre passe-bas tout en étant limité. De plus, un mélangeur et un oscillateur local convertissent le signal d’entrée en fréquence. La fréquence est ensuite balayée et mesurée avec une résolution de fréquence limitée par la largeur de bande fixée par le filtre passe-bande. Comme seule la plage de fréquence ciblée peut être mesurée, le niveau de bruit peut être réduit.
Ces dernières années, la méthode FFT s’est développée et est devenue populaire. Elle est identique à la méthode de balayage superhétérodyne jusqu’au point où le signal d’entrée est converti en fréquence. Dans certains cas, la sortie du filtre passe-bande est convertie en un signal numérique par un convertisseur AD, puis la fréquence est affichée par une transformation de Fourier rapide. Comme le temps de mesure peut être réduit, cette méthode convient aux mesures où le spectre change en peu de temps.
Autres utilisations d’un analyseur de spectre optique
Il existe deux principaux types d’analyseurs de spectre optique. D’une part, ceux qui traitent les signaux audio et d’autre part, ceux qui permettent de visualiser l’intensité des signaux radio.
Les analyseurs de spectre optique sont des instruments de mesure qui décomposent un signal d’entrée en des composantes de fréquence afin de représenter graphiquement l’intensité respective du signal. Le signal mesuré est calculé et traité par analyse numérique dans l’application.
Pour ceux qui traitent les signaux audio, des signaux audio de plusieurs dizaines à 22 kHz sont introduits dans une carte son PC. L’application peut alors visualiser et vérifier les signaux de fréquence les plus forts en effectuant des “calculs FFT” et en affichant des graphiques. Grâce à ces processus, il est possible de vérifier l’acoustique d’une pièce ou accorder un instrument de musique.
L’application fournie avec l’instrument calculant l’intensité des fréquences radio est utilisée comme outil de visualisation pour détecter et vérifier l’intensité des signaux Wi-Fi. En calculant les signaux reçus par les appareils Wi-Fi et par d’autres appareils, l’intensité du signal dans les bandes “2,4 GHz” et “5 GHz” peut être représentée sous forme de graphique.
Prix d’un analyseur de spectre optique
Le prix des analyseurs de spectre optique dédié aux signaux audio peut être de quelques dizaines d’euros, car ces derniers peuvent être remplacés par une carte son de PC.
Si l’analyseur de spectre optique ne sert pratiquement qu’à visualiser les signaux Wi-Fi, le coût d’achat supplémentaire peut être réduit, car il est possible de le faire avec un récepteur Wi-Fi sur un smartphone ou un PC.
Pour les analyseurs de spectre optique destinés à l’analyse des ondes radio dans les équipements électroniques et pouvant mesurer jusqu’à 10 GHz, le prix du marché se situe entre 15 000 et 65 000 euros.
Bande passante de résolution (RBW) de l’analyseur de spectre optique
Le réglage de la bande passante de résolution (RBW) est important pour détecter uniquement les composantes du signal que vous souhaitez observer et pour éliminer les bruits inutiles.
Le mélange d’un signal d’une fréquence de référence connue avec le signal requis produit un signal appelé fréquence intermédiaire. En réduisant la bande passante de cette fréquence intermédiaire, les signaux inutiles peuvent être éliminés, de sorte que seul le signal à observer est extrait.
Cette opération consiste à régler la bande passante de résolution “RBW”, car la résolution du signal est déterminée par la bande passante qui rétrécit à ce moment-là.
Si le RBW est plus étroit, la mesure prend plus de temps, mais la précision peut être améliorée, tandis que si le RBM est plus large, le temps de mesure est réduit. Toutefois, la résolution est réduite à cause du bruit.