Le mois dernier, nous vous avons proposé la réalisation, que l’on pourrait qualifier de « mécanique », d’un analyseur de spectre. Cet appareil est le rêve de nombre d’entre vous, techniciens professionnels et amateurs. Néanmoins, sans des explications sur les multiples possibilités de mesure, vous vous retrouveriez avec une voiture de sport sans carburant ! Dans cette deuxième partie, ainsi que dans la troisième et dernière à paraître dans le prochain numéro, nous traiterons donc de l’utilisation de l’analyseur de spectre sur le banc de travail.
Vous proposer un analyseur de spectre sans vous aider dans la compréhension de toutes ses fonctions, pourrait être considéré comme une mauvaise action ! Mais, conscients des difficultés que vous pourriez rencontrer et n’ayant pas l’intention de rester superficiels mais plutôt professionnels, nous vous entraînons, dans cet article, à la découverte de l’utilisation de votre analyseur de spectre.
Une fois que l’analyseur a trouvé sa place sur votre banc de travail, commencez par vous familiariser avec toutes ses fonctions, sans avoir peur de commettre des erreurs, car l’instrument est entièrement protégé contre toute fausse manipulation.
Avant de commencer la description des commandes, nous voulons vous rappeler que, pour effectuer une sélection quelconque, vous devez utiliser les quatre touches de couleur rouge disposées en croix et appelées CURSOR. Lorsque le curseur se positionne sur une fonction, celle-ci passe en vidéo inverse et est prête à être activée.
IMPORTANT
Pour déplacer le curseur d’une façon plus rapide, vous pouvez utiliser les touches de fonction F1 et F2 ou les touches numériques.
Chaque fonction est associée à un nombre et différenciée par la couleur jaune ou verte sur le clavier alphanumérique (voir figure 1).
CENTER et SPAN = ces fonctions permettent de modifier la fréquence en tournant le bouton du CODEUR ou en introduisant directement sa valeur grâce au clavier numérique. Dans ce dernier cas, le nombre inséré s’affiche, précédé par des étoiles (voir figure 2 et 3), et est transféré dans son emplacement définitif seulement après avoir appuyé sur la touche ENTER.
PEAK SRC = après avoir positionné le curseur sur cette ligne, en appuyant sur ENTER, vous pouvez obtenir l’affichage au centre de l’écran du signal avec l’amplitude la plus grande.
RBW – SWP = pour modifier les valeurs de ces deux paramètres, il est suffisant d’appuyer sur les touches + ou –.
RUN = en sélectionnant cette fonction et en appuyant sur la touche ENTER, la commande commute en STOP et l’image reste mémorisée à l’écran, même après que l’antenne ait été déconnectée de l’entrée INPUT. Pour rétablir la fonction RUN, appuyez à nouveau sur la touche ENTER.
MEM = cette fonction donne accès au second menu (voir figure 4).
MARKER 1 et MARKER 2 = grâce à ces fonctions, il est possible d’afficher à l’écran deux petits triangles de référence (voir figures 19 et 20) qui peuvent être déplacés horizontalement, au-dessous du signal, en tournant le bouton du codeur (ENCODER). Pour activer ou désactiver les marqueurs servez-vous de la touche ENTER.
Commençons à utiliser l’Analyseur
Pour acquérir la maîtrise des fonctions de l’analyseur de spectre, vous pouvez commencer par visualiser à l’écran les porteuses des stations de la bande FM (de 88 à 108 MHz) que vous êtes en mesure de recevoir. Vous remarquez qu’en plus de leur fréquence, vous pouvez également évaluer leur puissance, exprimée en dBm ou en dBμV. Pour effectuer cette mesure, connectez une antenne à l’entrée marquée INPUT, en bas à droite de la face avant.
Nous vous conseillons de régler les fonctions du premier menu comme indiqué ci-dessous (voir figure 5) :
SPAN 30.0
CENTER 98.000
RBW 100 K
SWP 200 ms
VF OFF (ou autrement 100 K)
dBm –12 (voir le nombre en haut de la colonne)
Pour faire apparaître la valeur 30 dans la ligne SPAN, appuyez sur la touche F1, sur la touche 1, tapez 30 et, ensuite, appuyez sur ENTER.
Pour que la valeur 98 MHz apparaisse sur la ligne CENTER, appuyez sur la touche F1, sur la touche 0, puis tapez 98 et confirmez avec la touche ENTER.
Pour obtenir la valeur de 100 K sur la ligne RBW, appuyez sur la touche F1 puis sur 2 et sur les touches +/– jusqu’à ce que 100 K s’affiche.
Pour afficher la valeur de 200 ms sur la ligne SWP, appuyez sur F1 puis sur 3 et ensuite sur les touches +/– jusqu’à atteindre la bonne valeur.
Pour faire apparaître VF OFF, appuyez sur la touche FILTER qui se trouve audessous de la ligne “Spectrum Analyzer + Tracking”, jusqu’à ce que OFF s’affiche.
A chaque démarrage de l’analyseur, les paramètres se reconfigurent selon la dernière mémorisation. Considérons, par exemple, que l’échelle aille de –2 dBm (voir le nombre en haut de la figure 6) à –72 dBm. Pour que la valeur de départ devienne –12 dBm, il est nécessaire d’effectuer quelques réglages.
Si l’amplitude des signaux captés ne dépasse pas les 4 carrés en vertical, vous devez appuyer sur la touche F1 et sur 7 de façon à ce que le curseur se positionne en haut de la colonne de l’échelle. Pour augmenter la sensibilité d’entrée, appuyez sur la touche « – » placée au-dessous de la ligne “Spectrum Analyzer + Tracking”. De cette façon, la valeur en début d’échelle passera de –2 à –12 dBm tandis que la valeur à fond d’échelle se transformera en –82 dBm (voir figure 7).
En appuyant à nouveau sur la touche « – », l’échelle démarrera à –20 dBm (la valeur à fond d’échelle sera de –90 dBm) tandis qu’en appuyant sur la touche « + » cette valeur passera à –10 dBm (voir figure 7).
Si vous utilisez le bouton du codeur, vous pourrez modifier le niveau de l’échelle verticale par pas de 2 dB en obtenant ainsi des valeurs de –12, –14, –16 etc. En augmentant la sensibilité, l’amplitude des signaux augmente.
Comment modifier l’amplitude verticale de 10 dB à 5 dB
Comme vous l’avez remarqué, chaque carré de l’échelle représente un pas de 10 dB. Mais, pour effectuer des mesures plus précises vous pouvez ramener cette valeur à 5 dB.
En admettant avoir réglé l’échelle entre –10 dBm (voir figure 8) et –80 dBm, en appuyant sur les touches F1 et 9, vous verrez la valeur à fond d’échelle devenir –45 dBm.
Tous les signaux des stations FM, qui préalablement s’affichaient sur votre écran, disparaîtront (voir figure 8) car ils ont une amplitude inférieure à –45 dBm.
Pour pouvoir les visualiser à nouveau, vous devez appuyer une seconde fois sur les touches F1 et 9. Vous verrez alors l’échelle commencer à –50 dBm et non plus à –10 dBm. Tous les signaux FM s’afficheront à nouveau et chaque carré aura un pas de 5 dBm (voir figure 9).
En tournant le bouton du codeur, vous pouvez modifier le niveau vertical par pas de 2 dB tout en gardant un pas de 5 dB par carré. Pour revenir aux valeurs d’échelle initiales (de –10 à –80 dBm), il suffit d’appuyer à nouveau sur les touches F1 et 9.
Comment passer aux dBμV
A chaque démarrage de l’analyseur, l’échelle s’exprime toujours en dBm. Pour que ce réglage par défaut change en dBμV, vous devez régler l’échelle sur cette unité de mesure et, avant d’éteindre l’appareil, effectuer une sauvegarde de configuration.
Pour passer en dBμV, positionnez le curseur sur la ligne dBm et appuyer sur la touche ENTER ou sur les touches F1, 8 et ENTER. L’échelle, qui allait de –2 dBm à –72 dBm, passera automatiquement à 105 dBμV / 35 dBμV (voir figure 10).
Note : En appuyant sur la touche F1, assurez-vous que cette fonction s’affiche bien à l’écran (voir figure 10, en haut à droite, écran de droite). En effet, si vous appuyez trop rapidement ou deux fois de suite, elle pourrait ne pas s’activer.
Si les signaux en examen ont une amplitude inférieure à 45 dBμV, vous devrez augmenter la sensibilité d’entrée. Pour ce faire, appuyez sur les touches F1 et 7 afin de positionner le curseur sur la ligne 105 dBμV et, ensuite, sur la touche « – ». De cette façon la valeur deviendra 95 dBμV, puis 85 dBμV, etc. L’inverse se passera en tapant la touche « + ».
Grâce au bouton du codeur, vous pouvez modifier les niveaux en vertical avec un pas de 2 dB, en gardant toujours un pas de 10 dB par carré.
Comme nous l’avons déjà expliqué, nous pouvons changer la sensibilité de lecture de notre appareil, en faisant basculer le pas de chaque carré de 10 dB à 5 dB.
En utilisant l’échelle en dBμV, le processus reste identique à celui adopté pour les dBm (voir les figures 11, 12 et 13).
Comment espacer l’affichage des stations FM
Avec une valeur de SPAN de 30 MHz, chaque carré représente un pas horizontal de 3 MHz. Dans ces conditions, si vous recevez plusieurs stations FM, tous les signaux s’afficheront très proches les uns des autres.
Pour les espacer, vous devez d’abord positionner le curseur sur la ligne SPAN, en appuyant sur les touches F1 et 1, ensuite, tourner le bouton du codeur ou utiliser le clavier pour faire descendre la valeur du SPAN de 30, puis 20, puis 10, puis 5 MHz selon les nécessités (voir figure 14).
Pendant cette opération, la valeur du filtre peut passer sur 100 K. Dans ce cas, vous pouvez soit décider de l’ignorer, soit désactiver le filtre en le faisant passer sur OFF grâce à la touche FILTER.
Toujours avec un SPAN de 30 MHz, en appuyant sur les touches F1 et 4 (PEAK) puis ENTER, vous obtenez le positionnement au centre de l’écran de l’amplitude maximale dont la fréquence est spécifiée sur la ligne CENTER (voir figure 15).
Si vous appuyez maintenant sur la touche FILTER, en passant de OFF à 100 K, 10 K, 1 K, 0,1 K, vous verrez les tracés des signaux disparaître.
Pour modifier l’amplitude du filtre, positionner le curseur sur la ligne RBW (touches F1 et 2) puis appuyez sur les touches +/–. Avec une valeur de 10 K, les signaux FM sont atténués d’environ 30 dB car le filtre, étant plus sélectif, coupe la modulation BF de 150 kHz et élimine donc le bruit de fond.
Si vous choisissez un RBW de 1 K, toutes les fréquences porteuses s’élargissent.
PEAK CENTER et PEAK START
Avec les touches F1 et 4, le curseur se positionne sur la ligne PEAK. En appuyant sur la touche ENTER, la station FM la plus puissante se porte au centre de l’écran et la ligne CENTER en indique la fréquence (voir figure 15).
Nous vous rappelons que cette valeur a une tolérance et donc qu’une fréquence de 105,000 MHz pourrait s’afficher 105,040 MHz ou 104,960 MHz.
Si vous positionnez le curseur sur la ligne CENTER et appuyez sur ENTER, cette fonction se transforme en START et affiche la valeur de la fréquence au début de la grille.
Si vous positionnez le curseur sur PEAK et appuyez sur F1, touche 1 et ENTER, le signal avec l’amplitude la plus grande se déplace sur le côté gauche (voir figure 16). En allant avec le curseur sur la ligne START et en tournant le bouton du codeur, vous pouvez positionner ce signal exactement au début du premier carré de la grille (voir figure 16). Sur la même ligne sera affichée la valeur de la fréquence.
Supposons qu’une fréquence de 100,030 ou de 99,985 MHz s’affiche sur la droite de la ligne START. En insérant, grâce au clavier numérique, le nombre 100 et en appuyant sur ENTER, vous voyez la ligne verticale de la station FM, correspondant à la fréquence exacte de 100,000 MHz, se positionner au début du premier carré de gauche.
Cette fonction, que nous avons nommée START, a une grande utilité dans le calibrage des émetteurs ou des oscillateurs HF car, en déplaçant la fréquence fondamentale sur la gauche, nous avons la possibilité d’observer et d’analyser, sur le côté droit de l’écran, toutes les fréquences harmoniques et leur amplitude (voir figure 16).
Note : remarquez que le bouton du codeur permet une incrémentation micrométrique qui devient de plus en plus rapide.
Définir la fréquence
Si de nombreux signaux apparaissent sur votre écran et que vous voulez connaître leurs fréquences, effectuez les tâches suivantes.
Appuyez sur les touches F1 et 0 de façon à positionner le curseur sur la ligne CENTER. Souvenez-vous que pour basculer entre START et CENTER il suffit d’appuyer sur la touche ENTER.
Tapez sur les touches la valeur de la fréquence centrale à observer. S’il s’agit de la bande FM, le nombre sera 98.
Puis, appuyez sur ENTER. Si vous souhaitez afficher le centre de la gamme CB, tapez 27 puis ENTER tandis que si vous préférez la gamme VHF des radioamateurs, qui transmettent entre 144 et 146 MHz, tapez 145 puis appuyez sur ENTER.
Définir la fréquence avec le MARKER (marqueur)
Vous pouvez utiliser le MARKER pour définir les fréquences des stations FM reçues.
Sélectionnez cette fonction en appuyant sur les touches F2, 0 et, enfin, ENTER. Un petit curseur en « V » s’affichera à l’écran. Il peut être déplacé en horizontal sur le tracé du signal grâce au bouton du codeur. A chaque position du curseur, la ligne MARKER indiquera les valeurs de la fréquence et de l’amplitude exprimée en dBm ou en dBμV (voir figure 17).
Si l’analyseur a été réglé sur l’unité de mesure dBm et vous désirez changer en dBμV, appuyez sur les touches F1, puis 8 et ENTER.
La fréquence et l’amplitude du point sélectionné par ce marqueur s’affichent à la ligne MARKER.
Comment utiliser les deux MARKER (marqueurs)
La présence d’un deuxième marqueur élargit les possibilités de mesure de notre appareil. Vous pouvez lire simultanément les valeurs de deux fréquences et leur amplitude respective ou encore, la différence en MHz entre deux ondes porteuses.
Pour sélectionner le MARKER 2, appuyez sur F2, touche 1 et ENTER. Placez d’abord le curseur sur le MARKER 1, puis appuyez sur ENTER et positionnez le marqueur sur le premier signal à l’aide du bouton du codeur (voir figure 17).
Maintenant, déplacez le curseur sur la ligne MARKER 2 et, après avoir appuyé sur ENTER, choisissez le signal sur lequel vous positionnerez le deuxième marqueur (voir figure 18). La fréquence et l’amplitude des points sélectionnés par les marqueurs sont affichées sur les lignes des deux MARKER. L’écart d’amplitude, exprimée en dBm ou en dBμV, et l’écart en MHz entre les deux signaux, s’affichent sur la ligne M.DELTA (voir figure 18).
Vous remarquerez que les symboles des curseurs ainsi que les valeurs affichées à l’écran ont une petite instabilité.
Pour y remédier et rendre l’image à nouveau fixe, tapez sur la touche F1 puis sur la touche 6 et sur ENTER.
La ligne RUN, placée au-dessous de TRCK, se change en STOP (voir figure 19).
Pour rétablir le balayage, appuyez à nouveau sur ENTER et la fonction repasse alors de STOP à RUN.
La sensibilité maximale en dBμV
La sensibilité maximale en dBμV, avec un pas de 10 dB par carré, s’obtient en réglant l’échelle entre 87 dBμV (voir figure 21 en haut à gauche) et 17 dBμV (en bas de la même découpe d’écran).
Si vous modifiez le pas de 10 dB en 5 dB, en appuyant sur les touches F1 et 9, l’échelle passe à 87 dBμV / 52 dBμV (voir figure 21 au centre).
En appuyant encore sur les touches F1 et 9, l’échelle passe à 47 dBμV / 12 dBμV (voir figure 21 à droite) et la sensibilité augmente.
Vous pouvez rétablir le pas de 10 dB en appuyant toujours sur les touches F1 et 9.
La sensibilité maximale en dBm
La sensibilité maximale en dBm, avecun pas de 10 dB par carré, s’obtient en réglant l’échelle entre –20 dBm (voir figure 22 en haut à gauche) et –90 dBm (en bas de la même découpe d’écran).
Pour modifier la gamme de l’échelle (voir figure 22 au centre et à droite), suivez la méthode utilisée pour les dBμV.
La sensibilité minimale en dBμV
La sensibilité minimale en dBμV, avec un pas de 10 dB par carré, s’obtientquand l’échelle est réglée entre 147 dBμV (voir figure 23 en haut à gauche) et 77 dBμV (en bas de la même découpe d’écran).
En appuyant sur les touches F1 et 9, le pas de chaque carré passe de 10 dB à 5 dB et l’échelle passe sur la gamme comprise entre 147 dBμV et 112 dBμV (voir figure 23 au centre). En appuyant une deuxième fois sur les mêmes touches, l’échelle passe à 107 dBμV / 72 dBμV (voir figure 23 droite). Vous pouvez rétablir le pas de 10 dB en appuyant toujours sur les touches F1 et 9.
La sensibilité minimale en dBm
La sensibilité minimale en dBm, avec un pas de 10 dB par carré, s’obtient quand l’échelle est réglée entre 40 dBm (voir figure 24 en haut à gauche) et –30 dBm (en bas de la même découpe d’écran). Pour modifier la gamme de l’échelle (voir figure 24 au centre et à droite), suivez la méthode utilisée pour les dBμV.
Tableau des caractéristiques de l’Analyseur de Spectre
Gamme de fréquences .............................................................. 100 kHz à 1 GHz*
Impédance d’entrée .................................................................. 50 ½
Résolutions RBW ..................................................................... 10 - 100 - 1 000 kHz
Dynamique ............................................................................... 70 dB
Vitesses de balayage ................................................................. 50 - 100 - 200 ms 0,5 - 1 - 2 - 5 s
Span .......................................................................................... 100 kHz à 1 GHz
Pas du fréquencemètre .............................................................. 1 kHz
Puissance max admissble en entrée .......................................... 23 dBm (0,2 W)
Mesure de niveau ...................................................................... dBm ou dBμV
Marqueurs de référence ............................................................ 2 avec lecture de fréquence
Mesure ...................................................................................... du Δ entre 2 fréquences
Mesure de l’écart de niveau ..................................................... entre 2 signaux en dBm ou dBμV
Echelle de lecture ..................................................................... 10 ou 5 dB par division
Mémorisation ........................................................................... des paramètres
Mémorisation ........................................................................... des graphiques
Fonction RUN et STOP ........................................................... de l’image à l’écran
Fonction de recherche du pic max ........................................... (PEAK SRC)
Fonction MAX HOLD ............................................................. (fixe le niveau max)
Fonction Tracking .................................................................... gamme 100 kHz à 1 GHz
Niveau Tracking réglable de .................................................... –10 à –70 dBm
Pas du réglage niveau Tracking ............................................... 10 - 5 - 2 dB
Impédance de sortie Tracking .................................................. 50 ½
* La fréquence maximale garantie est de 1 GHz mais, en pratique, vous devriez pouvoir la dépasser de plusieurs dizaines de MHz.
1ère partie.
3ème partie.
Comment utiliser le TRACKING sur l'analyseur de spectre.
La mémorisation de la courbe d'un filtre HF (1ère partie).
La mémorisation de la courbe d'un filtre HF (2ème partie et fin).
