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Analizzatore di spettro

L’analizzatore di spettro è uno strumento in grado di eseguire l’analisi spettrale di un segnale dato al suo ingresso, permettendo di visualizzare l'ampiezza del segnale per ogni frequenza che lo compone, a patto che rientrino nella gamma di frequenza per cui lo strumento è stato costruito.
Analizzatore di spettro rappresenta sulle ascisse la frequenza e sulle ordinate l'ampiezza del segnale messo al suo ingresso.

Caratteristiche dell'Analizzatore di Spettro

Di seguito le caratteristiche di un analizzatore di spettro e la loro influenza sulla qualità della misura effettuata.

1. Campo di frequenza misurabile.
   Rappresenta il campo di frequenza in cui lo strumento può lavorare

2. Risoluzione in frequenza.
   Distanza fra due frequenze adiacenti aventi la stessa ampiezza che lo strumento può analizzare e visualizzare separatamente.
   

3. Dinamica Ampiezza.
   Rapporto fra la tensione massima e la minima che lo strumento riesce a rilevare.
   Ci permette di vedere piccoli segnali in presenza di grandi segnali

4. Sensibilità.
   E' la minima tensione che lo strumento riesce a misurare e dipende dal suo rumore interno.
   

5. Livello di distorsione introdotta dallo strumento stesso.
   E' il rumore che produce lo strumento stesso e ne limita la minima tensione analizzabile.
   

Tipologie degli analizzatori di spettro

Principalmente esistono due tipologie di analizzatore di spettro:

1. A sintonia variabile (funzionano come una radio che si sintonizza su una frequenza dopo l'altra e ne misura l'ampiezza).
   Quindi nella prima categoria ricadono gli strumenti che operano una scansione del segnale, quindi fra una scansione e l'altra impiegano del tempo.
   

2. In tempo reale.
   In questa categoria ci sono gli strumenti che analizzano simultaneamente tutte le frequenze del segnale usando dei filtri o applicano l'analisi matematica ad un segnale digitale (La cosiddetta trasformata di Fourier).
   

A sinistra ilo schema di principio di un analizzatore di spettro analogico a sintonia variabile. In questo caso come nelle radio supereterodina viene usato un oscillatore locale controllato in tensione pilotato da un generatore di dente di sega. La frequenza dell'oscillatore varia in funzione della tensione del dente di sega. Questa frequenza viene sommata al segnale in ingresso con un miscelatore e si ottengono frequenze somma e differenza delle due (quella del segnale di ingresso e quella dell'oscillatore locale). Il filtro selettivo lascia passare solo una frequenza più bassa delle due, quindi la frequenza differenza. Variando la frequenza dell'oscillatore locale si ha uno spazzolamento delle frequenze dato da Fo-Fi=Ff dove Fo=frequenza oscillatore locale Fi=frequenza del segnale in ingresso e Ff=frequenza a cui è accordato il filtro. Ovviamente questo funziona per tutte le frequenze di cui è composto il segnale in ingresso che soddisfano l'equazione. Il circuito in ingresso serve per "condizionare" il segnale da misurare ovvero attenuarlo o amplificarlo per renderlo meglio misurabile.

Misura della distorsione armonica con analizzatore di spetto di un amplificatore audio

Si tratta di una delle più utili applicazioni dell'analizzatore di spetto in quanto da un dato abbastanza accurato sulla distorsione di un qualsiasi amplificatore in tempo reale.
La misura si effettua nel seguente modo e richiede un generatore di funzioni a bassa distorsione per poter dare risultati precisi.
Se si lavora in campo audio basta una comune scheda audio per effettuare la misura utilizzando un software adatto allo scopo (facilmente reperibile su internet come freeware).

• Si collega il generatore di funzioni impostando la metà della tensione nominale il ingresso e la frequenza a 1Khz

• Si collega l'uscita dell'amplificatore ad un carico fittizio corrispondente al carico nominale dell'amplificatore

• Si collega l'analizzatore di spetto sull'uscita

• Si esegue la misura tenendo conto che la distorsione armonica darà luogo ad armoniche che avranno una frequenza multiplo di quella fondamentale ovvero, in questo caso, i multipli di 1Khz, che avranno ampiezza decrescente all'aumentare della frequenza.
  

	Distorsione armonica con una tensione in ingresso di 20mV. Distorsione totale 1,9% (lo strumento esegue una misura diretta visualizzata in basso nell'immagine).
	Distorsione armonica con una tensione in ingresso di 30mV. Distorsione totale 2,86% (lo strumento esegue una misura diretta visualizzata in basso nell'immagine).

Penso che le immagini sopra non lascino alcun dubbio sull'utilità di questo strumento.