Analizzatore di spettro

 Abbiamo fino ad ora parlato dell’analizzatore di spettro sotto molti punti di vista, ne abbiamo tracciato uno schema tecnico, ne abbiamo osservato le caratteristiche e il funzionamento e abbiamo provato a guardare oltre la scienza, tra storia, arte e mitologia. Proviamo quindi a riassumerne i punti chiave. L’ analizzatore di spettro [step 01] è lo strumento fondamentale per l’analisi dei segnali nel dominio della frequenza. Esso permette di visualizzare a schermo il contenuto armonico di un segnale fornito in ingresso; può essere analogico o digitale e basa il suo funzionamento [step 05] su due principali tecniche: quella dello spazzolamento in frequenza e quella della Trasformata di Fourier. La storia [step 04] riporta le origini di questo strumento ai primi studi sulla dispersione prismatica della luce condotti da Isaac Newton ed esposti nel suo  “Optiks”  [link esterno]. Tuttavia, la moderna spettroscopia [link esterno] si sviluppa solo più tardi con gli stu...

Come ci si potrebbe naturalmente aspettare, le parole scientifiche che rappresentano i componenti principali del nostro strumento entrano in uso solo con l'evoluzione scientifica e in particolare di quella dell'elettronica. Dal 1900, infatti, parole come filtro (filter) e mixer entrano in campo tra gli strumenti di analizzazione, mentre solo a metà secolo si parla di spettroscopia (spectroscopy) vera e propria.

 

Uno dei primi brevetti dell'analizzatore di spettro risale al 1951 e appartiene all'americano Rajchman Jan A. J.A. Rajchman, brevetto n°2570858, Analizzatore di spettro,  US2570858A  A dieci anni più tardi, invece, risale il brevetto per l'analizzatore di spettro di onde radio appartenente a Field Lester L.M. Field, brevetto n°2983839, Analizzatore di spettro per onde radio, US2983839A

Tra i principali fautori dell'evoluzione della spettroscopia vanno certamente ricordati Kirchhoff e Bunson. Quando abbiamo parlato della "scienza" dello strumento, abbiamo fatto riferimento alla loro memoria sull'analisi chimica fondata sull'osservazione dello spettro delle fiamme come punto di partenza dell'analisi spettroscopica moderna. Andiamo ora più nello specifico di questi due personaggi della scienza e delle loro scoperte. Nella foto: G.R. Kirchhoff a sinistra e R.W. von Bunsen a destra Gustav Robert Kirchhoff (Königsberg 1824 -  Berlino  1887), lavorò in quasi tutti i campi della fisica, conseguendo ovunque risultati di fondamentale importanza, mentre insegnava come professore a Breslavia, poi a Heidelberg e infine a Berlino. Viene solitamente ricordato per le leggi a suo nome sui circuiti elettrici, ma ancor prima è stato inventore con R.W. von Bunsen dello spettroscopio, che gli permise di scoprire gli elementi cesio e rubidio. Effettuò ricerch...

Alla base dello strumento vi è l’analisi spettrale, una scienza che prende le mosse dagli studi sulla scomposizione della luce di Newton nel suo  “Opticks or a teatrise of the reflections, refractions, inflections and colours of light” -  Isaac Newton, 1730. Nel 1860 Kirchhoff e R.W. Bunsen pubblicarono una prima memoria sull’analisi chimica fondata sull’osservazione dello spettro delle fiamme. Questa memoria segna la nascita della moderna spettroscopia: l’accertamento che ogni sostanza ha un suo caratteristico spettro d’emissione e d’assorbimento diede vita all’analisi spettroscopica. Tuttavia, l’analisi spettrale come la conosciamo oggi si sviluppa solo più tardi grazie all’introduzione della trasformata veloce di Fourier (FFT) accreditata a J. W. Cooley e J. W. Tukey, che segna l'avvento dei metodi di stima diretti dello spettro di segnali. Link utili: http://locusamoenusft.altervista.org/didattica/approfondimenti/analizzatore_spettro.pdf https://www.treccani.it/encicl...

L'analizzatore di spettro è lo strumento fondamentale per l'analisi dei segnali nel dominio della frequenza, diversamente da un oscilloscopio che ne fornisce una rappresentazione nel dominio del tempo. Questo dispositivo, che può essere sia analogico che digitale, basa il suo funzionamento su diverse tecniche; le più comunemente impiegate sono tuttavia solo due: la tecnica dello spazzolamento di frequenza (analizzatore di spettro analogico) o quella della Trasformata di Fourier (analizzatore di spettro digitale). Con un analizzatore di spettro è possibile visualizzare il contenuto armonico di un segnale, caratterizzare circuiti di vario tipo, misurare rapporti segnale-rumore, verificare i livelli di emissione di disturbi EM di dispositivi e apparecchi elettronici, ecc. Il segnale in esame può essere, in particolare, quello d'uscita di un trasduttore meccanoelettrico, acustoelettrico, fotoelettrico, termoelettrico, ecc., per cui si parla, nei vari casi, di analizzatore di s....