Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров) (554136), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Избирательный рсилитель УПЧ-1 пропускает часть этого спектра. С изменением частоты напряжения ГКЧ различные участки преобразованного нсслелбемого спектра последовательно поступают на вход смееителя 2. Смеситель 2 преобразует поступающее на его вход напряжение в диапазон более низкой второй промежуточной частоты. Избирательный усилитель УПЧ-2 имеет меньшую полосу пропускаемых частот Л)кпч-з и обеспечивает требуемую разрешающую способность анализатора. При выборе параметров первого и второго преобразователей частоты целесообразно руководствоваться следующим. Средняя частота 1 оэпч.ь на которую настраивается усилитель УПЧ-1, должна быть не меньше, чем полоса частот, занимаемая наиболее широким из исследуемых спектров Л(,. Средняя частота )бз на которую настроен УПЧ-2, должна быть несколько больше, чем полоса проп~ускания первого усилителя.,Итак, ~о кпч ~ >61~ и 1оз> >в)кпч-~ Разрешающая способность анализатора определяется величиной б,( кпч а .
Время анализа зависит от величины ЛЬпч.а в соответствии с соотношением (11 4) при линейном изменении частоты напряжения ГКЧ. Оценим повышение разрешающей способности анализатора за счет двойного преобразования частоты на следующем примере. Пусть Л),=40 МГц, а эквивалентная добротность избирательных усилителей Я,к=100. Тогда средняя частота первого усилителя .7огпч-' >40 МГц, а его полоса пропускания не менее 400 кГц. На выход усилителя УПЧ-1 проходит только часть исследуемого спектРа в полосе частот Лукич.~ =400 кГц. СРеднюю частотУ усилителя УПЧ-2 следует выбрать равной 500 кГц>)хпч-ь Тогда при Ю==100 полоса пропускания УПЧ-2 равна 5 кГц.
Разрешающая способность анализатора при двойном преобразовании частоты по формуле (11.1) окажется равной Ь|р — — 5У 3=9 кГц. Если бы второго преобразователя частоты не было, то разрешающая способность анализатора спектра определялась бы полосой пропускания первого~усилителя и была бы равна Ь7р,— 1/3400= 700 кГц. В рассматриваемом примере обеспечить разрешающую способ- 231 ность анализатора 5 кГц при одном преобрааовании частоты было бы очень сложно. Для этого потребовалось бы создать частотно-избирательный усилитель с эквивалентной добротностью Я,„=ОООО Для дальнейшего повышения разрешающей способности анализатора применяют трехкратное преобразование частоты. Следует учитывать, что при линейном законе изменения частоты первого гетеродина повышение разрешающей способности анализатора неизбежно сопровождается увеличением времени анализа в соответствии с неравенством (11.4).
Анализ спектров пери<щических импульсных напряжений. Рассматриваются многократно повторяющиеся импульсные процессы. При изложении принципа действия анализатора (111) предполагалось, что время прямого хода изменения частоты напряжения ГКЧ Тг много больше периода изменения исследуемого напряжения Т. При невыполнении этого условия появляются искажения спектра. Рассмотрим характер искажений при анализе спектра импульсного напряжения. Предполагаем, что исследуются радиоимпульсы, длительность которых т ч.Т.
Соотношение между периодами Тр и Т может быть произвольным. Предположим, что за время длительности импульса частота опорного цапряжения изменится на величину б1 меньшую, чем полоса пропускания избирательного усилителя: зУ ( ЬУгпч. (11.5) Это 1условие является грубым, так как означает, что частоту заполнения каждого отдельного импульса на выходе смесителя можно. считать постоянной: В- то же время импульсы на выходе смесителя, следующие во времени один за другим, имеют различные частоты заполнения.
Для простоты предполагаем анализатор с одним преобразованием частоты, а режим его работы — близким к статическому. При сделанных допущениях можно рассматривать воздействие на избирательный бсилитель каждого импульса отдельно. П~усть в некоторый момент радиоимцульс на входе усилителя имеет частоту заполнения И,.
Его спектр 5=3[И~ — И]Хе чЧ ~). Частота И~ меняется от импульса к импульсу, поэтому можно считать И~=И~(Г). Коэффициент передачи избирательного бсилителя запишем в виде А[1(Ие — И)]= [К(И,— И) [е — 'чЧ' '), где Ф(И) определяет фазочастотную характеристик~у. Спектр напряжения на выходе ~усилителя равен лроизведению: Л,(И)=5 [1(И, Я)!!.'К(Я, И) [ е-'~~э.— в> е — ~в ~э -е1. Пользуясь преобразованием Фурье, найдем напряжение на выходе избирательного усилителя: тр и (~) ~ 5(Яь И) 1 й" (Ио И) [ е — сч~и,— ~1е — ~ч~~,— сиена пй 1 — Т ~2 У здесь Ттж1!Ланч — время усреднения. При допущении о стати ческом режиме работы анализатора пределы интегрирования можно считать бесконечными.
Спектр исследуемых импульсов занима-- ет область частот значительно больш~ую, чем полоса пропускания ,усилителя, т. е. 3.(й~ й) — медленно меняющаяся функция по сравнению с функцией К(йз — ь)). Поэтому можно воспользоваться теоремой о среднем. В результате приближенно получим и,(Е) = а Я (11~ — 11о) К(Яо)ЬТ'упч ') е — 'кон — '.> е — '" ~" — ю е'"сИ, где а= сопзй Вычисление интеграла даст зависимость от времени напряжения на выходе усилителя. Амплитуда же этого напряжения при завершении переходного процесса и„, АБ (2, (~) — Я~), (11.6) где А=аК(11о)Мгпч *=сонэ(. В равенстве (11.6) учитывается зависимость частоты заполнения импуульса О, от времени. Таким образом, каждому входному импульсу сьответствует выброс напряжения на выходе избирательного усилителя. Амплитуда этого выброса пропорциональна спектру импульсу. на частоте, отстоящей от максимума на величину й~(1) — Йм За время анализа Т„ разность й~(1) — Йз принимает дискретный ряд значений в области частот, занимаемой исследуемым спектром.
Огибающая вы» бросов напряжения (а значит, и выбросов на экране трубки) повторяет огибаюпзую исследуемого спектра. При медленном изменении опорного напряжения смесителя (ТрУ~Т) разность й~(1) — Й0 проходит все значения частот, соот ветствующих составляющим исследуемого спектра. На этих часто тах будут максимальные выбросы, пропорциональные амплитудам соответствующих гармоник спектра. Количество выбросов иа экране соответствует основным составляющим спектра. При увеличении скорости изменения частоты опорного напряжения (Тг Т) увеличивается разность й~ — йе для соседних во времени входных импульсов. Наступает пропуск отдельных состав.
лающих спектра на экране анализатора. Таким образом, прн Тз Т картина на экране анализатора отображает только огибаю. щую спектра исследуемых импульсов. Количество же 'выбросов на экране может не соответствовать действительном(у количеству составляющих спектра. При быстром изменении частоты напряжения ГКЧ, когда Тр — — (2 —:3)Т, на экране анализатора появится всего 2 — 3 выброса. По ним уже невозможно судить об огибающей спектра, т. е. информация о спектре теряется. Возможны н другие искажения изображения спектра.
Так, равенство (11.5) при Тз Т не выполняется. Это означает, что йеоб. ходимо учитывать изменение частоты заполнения импульсов, поступающих на вход избирательного бсилители, т. е. учитывать дополнительную частотную модуляцию, создаваемую в процессе анали- ИЗ за. Она приводит к тому, что изображение спектра радиоимпульсов на заране анализатора становится несимметричным, главным образом з области боковых лепестков. 8 11.5. Сокращение времени спектрального анализа Существуют способы ускоренного анализа спектра, позаолиющие при неизменной разрешающей способности уменьшить время аналиаа. Построение анализатора при атом усложняется. Рис.
11.8. Ускоренный анализ спектров: я — структурная схема; б — графики процессов в различных тск. ккх язялисяторя Один из способов ускоренного анализа состоит в автоматически регулируемом скачкообразном изменении скорости перестройки яастоты напряжения ГКЧ. Структурная схема и графики, поясняющие ее работу,. приведены на рис.
11.8, а, б. 11ифрами 1 — 4 отмечены точки схемы, для которых на рис. 11.8, б приведены зпюры напряжений. При построении схемы учитывается, гго спектр периодических сигналов дискретный, Интервал между соседнимй линиями в спектре может во много раз превышать ширину полосы пропускания анализатора. В зтам случае уменьшить время анализа можно за счет повышения скорости изменения частоты напряжения ГКЧ о, в промежутках между выбросами.
Скоросп изменяется автоматически. Управлять скоростью перестройки ГКЧ можно й84 напряжением, снимаемым с выхода детектора. В моменты времени, когда со. ставляюшне спектра находятся вне полосы пропускания избирательйого усили. т ля, напряжение на выходе детектора близко к нулю.
В эти интервалы времени скорость а, устанавливают большой. Поэтому интервал, в котором отсутствуют спектральные составля1ощие, «просматривается» с большой скоростью и за короткое время. Если а полосу пропускания УПЧ попадает составляющая спектра, то на выходе детектора появляется управляющий сигнал, который после усиления и ограничения до определенного уровня подается на генератор линейно изменяю. щегося напряжения. Управляющий сигнал вордействует на ГКЧ таким образом, что скорость изменения частоты а„снижается до требуемого значения, удовлет.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
