- Les analyseurs de spectre sont des instruments de mesure essentiels dans dans une variété de secteurs de l’électronique et des télécommunications.
- Les analyseurs de spectre classiques affichent sur leur écran les différentes fréquences contenues dans un signal ainsi que leurs amplitudes respectives.
- Les analyseurs de spectre et de signaux permettent d’analyser le contenu fréquentiel des signaux, d’identifier des interférences, de vérifier la conformité des signaux émis et d’effectuer des diagnostics sur des équipements de communication radiofréquence.
- Le choix de l’analyseur dépendra de critères comme la plage de fréquence, la résolution, la vitesse de balayage et les exigences spécifiques de l’application.
- Les analyseurs de spectre ont évolué ces dernières années en offrant de plus larges bandes passantes qui peuvent atteindre plusieurs dizaines de GHz et en intègrant des fonctionnalités avancées de traitement du signal, comme la détection des interférences et l’analyse des signaux à modulation complexe.
- Voici ce qu’il faut savoir des analyseurs de spectre, les paramètres de choix à prendre en compte, leurs applications, leurs fonctions de test, ainsi que leurs récentes évolutions.
Les principaux types d’analyseurs de spectre
Analyseur de spectre à balayage
C’est le type d’analyseur de spectre le plus courant. Il mesure la puissance d’un signal à différentes fréquences en balayant l’ensemble du spectre, souvent sur une plage définie, et en affichant les résultats sur un graphique de type fréquence vs. amplitude. Un analyseur de spectre à balayage convient pour des mesures de signaux dans des bandes de fréquence étroites et pour des analyses ponctuelles.
Analyseur de spectre temps réel
L’analyseur de spectre temps réel (RTSA pour real time spectrum analyzer) capture le spectre en temps réel sans avoir besoin de balayer le spectre. Cela permet une analyse dynamique de signaux complexes, comme les signaux transitoires ou les émissions impulsionnelles. Ces analyseurs sont capables d’acquérir des signaux très rapides et sont souvent utilisés dans des environnements de mesure en continu ou de haute performance.
Analyseur FFT
Ce type d’analyseur utilise la transformée de Fourier (FFT : Fast Fourier Transformation pour Transformée de Fourier Rapide) pour convertir un signal temporel préalablement numérisé en un spectre de fréquence. Ces appareils peuvent être utilisés pour analyser des signaux non périodiques et sont souvent utilisés en analyse de signaux audio et de communications sans fil. Les oscilloscopes peuvent être également dotés de fonction de traitement FFT qui permet d’afficher à l’écran le spectre fréquentiel d’un signal capturé par l’oscilloscope.
La plupart des analyseurs de spectre du marché sont dotés d’un écran (qui peut être tactile) et d’une interface de contrôle et de configuration. Ces instruments sont généralement conçus pour une utilisation sur table. Mais il existe des modèles portables alimentées sur batterie. Il existe également des analyseurs de spectre intégré dans un module compact qui se connecte sur un PC qui le pilote et sur l’écran duquel s’affiche le spectre du signal étudié.
Le débogage des systèmes électroniques peut nécessiter la recherche de phénomènes difficiles à identifier en observant simplement les signaux dans les domaines temporels ou fréquentiels. L’analyse de leur évolution simultanée dans ces deux domaines peut toutefois délivrer des informations pertinentes. Ainsi certains oscilloscopes numériques disposent de capacités d’analyse spectrale, reposant sur un traitement FFT (Transformée de Fourier rapide). Ce qui offre la possibilité de visualiser de façon synchronisée la forme d’onde d’un signal dans le domaine temporel ainsi que son spectre en fréquence.
Paramètres de choix d’un analyseur de spectre
Plage de fréquence
La plage de fréquence peut s’étendre quelques Hz à plusieurs GHz. Les analyseurs de spectre d’entrée de gamme couvrent typiquement une plage de fréquence allant de 9 kHz à 1,5 GHz ou 3 GHz, ce qui est suffisant pour des applications courantes comme la maintenance des équipements de télécommunication. En revanche, les modèles haut de gamme, utilisés dans des applications avancées (radar, recherche en micro-ondes, etc.), peuvent couvrir des plages de fréquences allant de 10 MHz à plus de 50 GHz.
Résolution en fréquence
Cela définit la capacité de l’analyseur à distinguer deux signaux proches en fréquence. La résolution en fréquence est souvent exprimée en Hz ou kHz. Une résolution plus faible est nécessaire pour des mesures très précises dans des bandes de fréquence étroites.
Sensibilité et plage dynamique
La sensibilité détermine la capacité de l’analyseur à détecter des signaux faibles. La plage dynamique est la différence entre le signal le plus faible et le signal le plus fort qu’un analyseur peut mesurer sans distorsion.
Vitesse de balayage
Un facteur clé dans les applications nécessitant des mesures rapides, comme les tests de systèmes de communication en temps réel. Les analyseurs de spectre à balayage peuvent être plus lents que les modèles temps réel, mais leur coût est généralement plus faible.
Précision et stabilité du signal
Les analyseurs de spectre doivent fournir une haute précision dans leurs mesures pour garantir la fiabilité des résultats. La stabilité thermique et la stabilité à long terme sont également cruciales dans les applications sensibles.
Applications des analyseurs de spectre
Tests de communication sans fil
Ils permettent de mesurer la puissance, la bande passante, et la distorsion des signaux dans des systèmes de communication sans fil comme le Wi-Fi, les réseaux cellulaires, et les radars.
Analyse de signaux RF
Les analyseurs de spectre sont essentiels pour analyser les signaux RF (radiofréquences), détecter les interférences ou les fuites de signaux non conformes.
Diagnostic des équipements électroniques
Dans le domaine de l’électronique, les analyseurs de spectre sont utilisés pour tester des composants, des circuits ou des appareils comme les amplificateurs, les générateurs de signaux ou les émetteurs.
Recherche et développement
Ils permettent de visualiser et analyser des phénomènes à haute fréquence dans des domaines comme la recherche en micro-ondes, les systèmes radar, et les communications optiques.
Fonctions proposées par un analyseur de spectre
Un analyseur de spectre offre une large gamme de fonctions permettant de tester et de mesurer divers paramètres d’un signal :
Mesure de la densité de puissance spectrale : Elle permet d’analyser la répartition de la puissance d’un signal sur une bande de fréquences spécifique.
Analyse des harmoniques et des intermodulations : Les analyseurs de spectre peuvent mesurer les harmoniques d’un signal et détecter les produits d’intermodulation, ce qui est crucial pour optimiser les performances des systèmes.
Surveillance du spectre : Il permet de surveiller en continu les signaux RF pour détecter des anomalies, des interférences ou des perturbations, ce qui est essentiel dans les environnements de communication sensibles.
Mesures de modulations de signaux : Les analyseurs de spectre peuvent analyser des signaux modulés en amplitude, fréquence ou phase, ce qui est particulièrement utile pour les tests dans les systèmes de communication.
Analyseur de spectre à balayage vs temps réel
Analyseur de spectre à balayage
Un analyseur à balayage mesure les signaux en balayant séquentiellement une plage de fréquences. Ce type d’analyseur est souvent utilisé pour des mesures statiques ou de signaux à variation lente. Cependant, sa vitesse peut être limitée, et il n’est pas adapté aux signaux transitoires ou très rapides.
Analyseur de spectre temps réel
L’analyseur de spectre temps réel capte les signaux en continu, offrant ainsi la possibilité de mesurer des événements transitoires ou des signaux à très haute fréquence. Il est donc particulièrement adapté pour analyser des signaux rapides et des environnements dynamiques où la capture en temps réel est cruciale.
