63. Анализ спектра методом фильтрации.

Практически во всех аналоговых анализаторах спектра (вида СК4-...) используется фильтровый метод анализа

Аналоговые анализаторы выделяют гармонические составляющие сигнала с помощью узкополосных фильтров.

В зависимости от размещения фильтров различают:

параллельный и

последовательный анализ сигнала.

Параллельный анализ спектра:

Полоса Df_{ф i} определяет статическую разрешающую способность анализатора

Df_р — способность различать составляющие спектра с близкими частотами.

Чем уже полоса пропускания фильтра, тем выше разрешающая способность

При идеальной прямоугольной АЧХ фильтра: Df_р = Df_{фi .}

Для реальных фильтров:

Df_р =2×Df_фi

Последовательный анализ спектра :

В АС последовательного действия осуществляется перемещение по шкале всего спектра сигнала относите-льно фиксированной резонансной частоты фильтра - f_{ф 0i}

Реализация этого способа осуществляется с помощью:

1) одного полосового фильтра путём перестройки его резонансной частоты f_ф0i . В основе устройства, реализующего данный метод, лежит перестраиваемый фильтр;

2) путём преобразования частоты входного сигнала, при котором в полосу пропускания Ф по очереди попадают спектральные составляющие с различными частотами. В основе устройства, реализующего данный метод, лежит гетеродинный преобразователь частоты (автоматически перестраиваемый полосовой фильтр).

Последовательный способ анализа спектра возможен только для периодического сигнала, т.к. для выделения каждой из спектральной линий, требуется сохранение свойств сигнала во времени

1 способ:

АС с перестраиваемым фильтром (в настоящее время не применяют из-за низкой точности измерений )

2 способ:

АС с гетеродинным преобразованием

Р азрешение: Т_р = Т_а Т_а – время анализа

Смеситель состоит из нелинейного элемента и колебательного контура (фильтра), резонансная частота которого соответствует промежуточной частоте, равной разности между частотой сигнала и

частотой гетеродина, образующейся

на выходе нелинейного элемента:

Частота на выходе ГКЧ f_гет меняется от f_min до f_max в такт с изменением напряжения генератора развертки.Разрешающая способность АС Df_p определяется полосой пропускания УПЧ.

С выхода УПЧ радиоимпульсы подаются на амплитудный детектор. С выхода детектора видеоимпульсы и_д, поступают через усилитель на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ. На горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ подается пилообразное напряжение генератора развертки, в результате чего на экране осциллографа появляются видеоимпульсы, изображающие спектр исследуемого сигнала в течение одного периода развертки: Т_р = Т_а.

С пектральный анализ гармонического сигнала в АС:

а — изменение частоты ГКЧ;

б — исследуемый спектр и АЧХ УПЧ;

в — линейное изменение

частоты во времени;

г — сигнал на выходе УПЧ;

д — сигнал на выходе детектора

Разрешающая способность АС:

С татическая разрешающая

способность АС: Df_р =

а — спектр сигнала;

б — эпюры спектров на экране

Динамическая разрешающая способность АС зависит от скорости перестройки частоты ГКЧ. При увеличении скорости напряжение на выходе УПЧ не успевает изменяться с изменением напряжения на входе.

Существующие АС обеспечивают:

- работу в диапазоне f_c от 10 Гц до 40 ГГц;

- разрешающую способность Df_р = 1 кГц;

- погрешности измерения амплитуды d_A = 5%

где Df_ГКЧ » f_max … f_min ;

А - коэффициент, определяемый схемой УПЧ и допустимыми динамическими погрешностями