Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров) (554136), страница 49
Текст из файла (страница 49)
На экране электронно-лучевой трубки видна картина наложения двух спектров. Изменяя параметры напряжения калибровки '(среднюю частоту и частоту модуляции), совмещают метки с .характерными точками исследуемого спектра. Для создания одной частотной метки можно пользоваться также резонансным частотомером, в котором имеется последовательный колебательный контур (или объемный резонатор в анализаторах спектра СВЧ).
При настройке контура частотомера на частоту какой-либо составляющей в спектре сигнала амплитуда соответствующего выброса на экране ЭЛТ заметно уменьшается вследствие шунтирующего действия частотомера. ' Я 11.3. Основные характеристики анализатора спектра К основным характеристикам анализатора спектра относятся рабочий диапазон частот, чувствительность, разрешающая способность, время анализа.
Рабочий диапазон частот. Это диапазон частот, в котором может производиться анализ спектров. Он определяется максимальной и минимальной частотами настройки увлов анализатора и вспомогательных устройств (генератора частотных меток, частотомера) . Важной характеристикой анализатора спектра является также максимальная полоса частот, в которой можно одновременно наблюдать составляющие спектра на экране анализатора. Эта величина определяется максимальной полосой качания частоты ГКЧ.
Чувствительность (см. гл. 1). Анализаторы спектра являются приборами'с высокой чувствительностью и могут применяться для анализа слабых сигналов. В диапазоне радиочастот чувствительность обычно выражается в милливольтах или мнкровольтах. В диапазоне СВЧ чувствительность выражается в ваттах и составляет обычно 10-У вЂ” 10-ы Разрешающая способность Л1р. Это минимальное расстояние по частоте между двумя соседними составляющими в спектре сигнала (с равными амплитудами), при котором соответствующие им выбросы на экране анализатора спектра наблюдаются отдельно (рис.
11.4, а, б). Выбросы на экране имеют конечную ши- уу ~Х рину, так как повторяют форму амплитудно-частотной характеристики усилителя промежуточной частоты. С уменьше'нием Разности по частоте междУ двУмЯ ' е) составляющими спектра уменьшается расстояние между соответствующими им выбросами на экране анализатора. При некотором значении (п — 1У (рис. 11.4, а) выбросы нельзя наблюдать раздельно. Их условно считают на экране анализато-, еу ра спектра различимыми, если (рис. 11.4, б) У1/Уу>2. СоответствУющее этомУ Ус- епс.
~~~~4,я ловию значение 1У вЂ” 11 =бар называют нннлнннторн спектра: раэрЕШаЮщЕй СПОСОбНОСТЬЮ о — спектр сиенана; б — саотаиаянэатвра Сцектра ЧЕМ МЕШ ШЕ А1 ветеевУвнане ену внбросы на Р варане ананнвавора тем,выше разрешающая способность, которпа зависит от полосы частот, пропускаемых УПЧ анализатора, и скорости изменения частоты ГКЧ. Различают статическую и динамическую разрешающие способности. Первая соответствует случаю, когда переходные процессы в УПЧ не искажают формы выбросов на экране анализатора, вторую определяют с учетом переходных процессов в избирательном устройстве анализатора спектра.
Статическую разрешающую способность определяют только шйРиной полосы пропускания усилителя промежуточной частоты д|упч- Согласно определению разрешающей способности, соотношение между Л(р и Цупч равно коэффициенту прйцоугольности частотной характеристики уПЧ по уровню 0,5.
Оценку этого соотношения можно получить, приняв, что УПЧ вЂ” однокаскадный. Так ' как коэффициент прямоугольности по уровню 0,5 одиночного кон- тура рйвен рУЗ; имеем й,~р У З".~УПЧ от скорости перестройки соответствии Динамическая разреиааюи(ая способность зависит изменения частоты ГКЧ. При увеличении скорости напРяжение на выходе уПЧ не успевает изменяться в в* с изменением напряжения на входе, так как энергия, запасенная в избирательной системе (напрнмер, в контуре), ие может измениться мгновенно. Вследствие этого появляются динамические искажения амплитудно-частотнон характеристики УПЧ и формы выбросов на экране анализатора спектра (анализ динамических искажений АЧХ избирательных цепей приводится в ф 14.4)'. Это явление имеет место в том случае„если время переходного процесса в УПЧ соизмеримо с временем изменения частоты колебаний на входе УПЧ в пределах его полосы пропускания.
Прн работе анализатора спектра в динамическом режиме исследуемый спектр смещается по оси частот„снижаются разрешаю- шая способность и чувствительл ность прибора. На рис. 11.5 приведена возможная зависимость напряжения на выходе избира- 1 тельного усилителя ог частоты' изменяющегося во времени напряжения для статического (пр и динамического (б) режимов. Динамические искажения изобрел 1 1, жения спектра ограничивают допустимую скорость изменения частоты ГКЧ. Ряс. 1нз, статическая я дяаамяче- Как правило, при разработке скан характеристики ивоярателькото анализаторов скорость изменения устройства частоты ГКЧ выбирают из усло- вия малых динамических искажений формы выбросов на экране, что соответствует работе прибора в квазистатическом режиме.
Значение скорости находят из условия пт «» АйУрпч, (11.21 где А — коэффициент, определяемый схемой УПЧ и допустимыми динамическими погрешностями. Практически значение А С1. Время анализа. Это время, в течение которого получают изображение исследуемого спектра на экране анализатора. За это время происходит изменение частоты напряжения ГКЧ от минимального до максимального значений.
Сушествует связь между временем анализа и разрешающей способностью анализатора спектра. При линейном законе. изменения частоты ГКЧ скорость п„время анализа 1, и интервал изме-, нения частоты ГКЧ Л1гкч связаны соотношением о,=Ь)гкч ФаПодставляя значение.п, в неравенство (11,2), получим следующее соотношение для времени анализа: ° (11.3р '~ах рпч Используя формулу (11.1), определяющую статическую разре- яйв где В'(1) — спектр функций )а'(1). Для малых длительностей выборки (малое время анализа) наблюдаемый спектр от(1) может существенно отличаться от истинного. Это отличие характеризует рис.
11.6. На рис. 11.6, а изображен истинный спектр сигнала, на рис. 11.6, б показан спектр выборки, соответствующий показанной слева функции йт(1), т. е. соответствующий некоторой скорости изменения частоты ГКЧ (или времени анализа). Имеет место разрешение составляющих спектра сигнала на частотах 1Г и 1й. При Рис, 11,7. Анализатор спектра с двойным пре- образованием частоты: и†схртхстрнаи схема~ 6— сиектры иаирижений на ахс ие различных тстрсйссз анализатора уменьшении в два раза времени анализа (скорость изменения частоты ГКЧ в два раза вбзросла) спектр выборки изменится (показан на рис.
11.6„в). Вид функции йт(1) для этого случая дан слева от рисунка, Составляющие частот (з и 1т в этом случае ие разрешаются. Из кривых рис. 11.6 следует также, что конечность выборки во времени приводит к появлению дополнительных мелких выбросов, которых нет в истинном спектре сигнала. $11.4. Особенности исследования спектров Представляют интерес пути повышения точности измерения основных характеристик и особенности анализа спектров некоторых сигналов.
Рассмотрим отдельные примеры. Повышение разрешающей способности. С помощью схемы на рис. 11.2 т)дудко получить высокую разрешающую способность ана- 230 лизатора. Для ее повышения (уменьшения Л)г) применяют схемы анализаторов с двойным (иногда тройным) преобразованием частоты (рис. 11.7). Структурная схема анализатора с двойным преобразованием частоты приведена на рис. 11.7, а. Эта схема' отличается от схемы анализатора на рис. 11.2 введением второго преобразователя частоты, состоящего из смесителя 2, гетеродина и УПЧ-2. Цифрами 1 — -7 отмечены точки, для которых приведены эпюры напряжений на рис.
11.7, б. Характер процессов, протекающих в схеме на рис. 11.7, а, иллюстрирует рис. 11.7, б (горизонтальные стрелки показывают направление измеяения соответствующих величин при прямом ходе пилообразного напряжения, управляющего частотой ГКЧ). Спектр исследуемого напряжения преобразуется смесителем 1 в диапазон первой промежуточной частоты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
