5.Порядок проведения измерений

5.1 Относительное измерение уровней составляющих спектра производить по отсчетному аттенюатору при линейном масштабе (положение ЛИН. ручки ВЕРТ. МАСШТАБ). Грубая оценка может быть сделана по масштабной сетке при любом масштабе индикатора.

Если необходимо исследовать спектр сигнала, в котором перепад составляющих по амплитуде не более 40 дБ, можно использовать логарифмический масштаб индикатора, для чего ручку ВЕРТ. МАСШТАБ перевести в положение ЛОГ., а ручку ОТСЧЕТ АМПЛИТУД dB – в положение – 59. Сетка логарифмического масштаба на экране ЭЛТ позволяет отсчитывать по ней относительную величину составляющих спектра с погрешностью не более ±5 dB.

Однако перед измерениями с помощью масштабной сетки логарифмического масштаба необходимо проверить точность логарифмической характеристики по отсчетному аттенюатору прибора. Для этого необходимо ручки ОТСЧЕТ АМПЛИТУД dB установить в положение – 59 и вершину отклика сигнала совместить с верхней горизонтальной линией масштабной сетки ЭЛТ (уровень 0 логарифмического масштаба). При последовательной установке ручек ОТСЧЕТ АМПЛИТУД dB в положение – 49, – 39, – 29,– 19 вершина отклика сигнала устанавливается соответственно на деления – 10, – 20, – 30, – 40, сетки ЭЛТ логарифмического масштаба с отклонением не более ±5 dB.

Наиболее вероятной причиной увеличения погрешности логарифмического масштаба является изменение чувствительности ЭЛТ, вызванное изменением напряжения питающей сети. Чувствительность ЭЛТ может регулироваться с помощью резистора ЛОГ., выведенного под шлиц на переднюю панель анализатора спектра.

Рекомендуется следующая методика коррекции логарифмической характеристики с помощью резистора ЛОГ:

Установить ручку ОТСЧЕТ АМПЛИТУД dB в положение 0, а ручку ВЕРТ. МАСШТАБ – в положение ЛИН. Подать сигнал на вход прибора и амплитуду отклика сигнала установить равной вертикальному размеру масштабной сетки ЭЛТ.

Затем ручку ВЕРТ. МАСШТАБ установить в положение ЛОГ., а ручки ОТСЧЕТ АМПЛИТУД dB – в положение -50. При помощи шлица ЛОГ. установить амплитуду отклика, равной вертикальному масштабной сетки ЭЛТ, а при помощи ручки СМЕЩЕНИЕ ↔↕ линию развертки совместить с нижней нулевой линией масштабной сетки ЭЛТ. После этого точность логарифмического масштаба проверить по отсчетному аттенюатору.

Для получения минимальной погрешности логарифмической характеристики указанные операции подстройки рекомендуется повторить несколько раз.

Для более точного измерения амплитуд составляющих спектра в логарифмическом масштабе рекомендуется пользоваться отсчетным аттенюатором прибора.

Измерение составляющих спектра по мощности производится по экрану ЭЛТ при помощи отсчетного аттенюатора прибора. При этом ручка ВЕРТ. МАСШТАБ находится в положении МОЩН.

В суммарную погрешность относительного измерения уровней составляющих спектра (амплитудную погрешность) входят следующие частотные погрешности:

1. погрешность отсчетного аттенюатора

2. погрешность совмещения вершин откликов с верхней линией масштабной сетки (при сравнении амплитуд двух откликов входит в расчет дважды).

3. погрешность метода последовательного анализа

4. погрешность за счет флуктуаций отклика, обусловленных влиянием собственных шумов прибора. При превышении отклика над шумами на 20 дБ , при превышении на 10 дБ – , при превышении на 6 дБ – .

Суммарная максимальная вероятная амплитудная погрешность:

Пример расчета погрешности:

Пусть измеряется отношение амплитуд откликов при превышении минимального из измеряемых откликов над шумами на 20 дБ.

, ,

, ;

Подставив в (1),

В расчет не вошла погрешность за счет неравномерности АЧХ прибора.

Для учета неравномерности АЧХ прибора необходимо определить её величину в полосе обзора следующим образом: изменяя частоту сигнала в пределах полосы обзора при неизменном уровне входного сигнала, определить участок в котором амплитуда отклика максимальная, и совместить его вершину (органами регулировки выходного уровня генератора) с линией 1,0 масштабной сетки. Снова измерением частоты входного сигнала переместить отклик в пределах обзора. По предварительно откалиброванной масштабной сетке (калибровка масштабной сетки проводится по п.12.3.3 технического описания и инструкции по эксплуатации анализатора спектра С4-25) определить неравномерность АЧХ прибора в децибелах как разность между максимальной и минимальной амплитудами отклика.

5.2 Измерение частоты спектральных или частотных интервалов между ними производится по масштабной сетке, предварительно откалиброванной с помощью сетки кварцованных меток прибора. Метки 0,1 и 1 МГц могут перестраиваться относительно сигнала с помощью ручки НЕСУЩАЯ МЕТОК MHz. Подавая на клеммы ВНЕШНИЕ сигнал от постороннего генератора, можно получить сетку меток желаемой частоты и точности, при этом ручка МЕТКИ MHz должна быть в положении НЕСУЩАЯ.

При необходимости измерения частоты сложного сигнала, когда спектральные составляющие близки по частоте и амплитуде, электронносчетные и гетеродинные частотомеры могут дать большую ошибку. Частоту сигнала (и его составляющих) в этом случае наиболее надежно измерять с помощью анализатора спектра, совмещающая на экране ЭЛТ прибора отклик измеряемого сигнала и сигнала генератора известной частоты. Погрешность измерения будет складываться из погрешности эталонировки частоты генератора сигнала и погрешности совмещения откликов, которая при узкой полосе пропускания анализатора не превышает 1кГц.

При наличии стандарта частоты измерения частоты сигнала производят по схеме рис.2.

Смеситель

Анализатор спектра С4-25

Измеряемый сигнал

Стандарт 00частоты

Рис.2. Структурная схема измерения частоты сигнала.

В этом случае измеряемая частота равна разности (сумме) частот стандарта и частоты настройки анализатора.

В суммарную погрешность измерения частотных интервалов и частоты отдельных составляющих спектра (которая измеряется как частотный интервал между этой составляющей и начальным откликом) входят следующие частотные погрешности (в процентах):

а) погрешность отсчета положения метки на масштабной сетке δ₁ (абсолютное значение погрешности не превышает 1,0 мм) составляет:

где 1(мм) – расстояние между спектральными составляющими (границами измеряемого участка спектра).

Погрешность δ₁ входит в суммарную дважды, так как измеряется расстояние между двумя точками;

б) погрешность интерполяции частотного масштаба δ₂, обусловленная нелинейностью частотной оси развертки, которая сказывается сильнее при полосе обзора, близкой к максимальной (более 20 МГц). Эта погрешность имеет значение около ±5%;

в) погрешность δ₃, обусловленная нестабильностью частоты настройки прибора, за время измерения порядка 30 сек. не превышает по абсолютной величине 20 кГц, что составляет

где F (кГц) – установленная на экране полосы обзора. При этом подразумевается, что измеряемый участок спектра занимает почти всю развертку (полосу обзора);

г) погрешность δ₄, обусловленная конечным значением полосы пропускания.

В режиме близком к статистическому (что всегда должно выполнятся согласно инструкции по эксплуатации прибора)

δ₄=

где - полоса пропускания, F – полоса обзора

Обычно, устанавливается режим работы прибора, когда

=0,01-0,05

Суммарная максимальная вероятная погрешность

δ_∑=

Пример расчета погрешности δ_∑

Пример 1.

Определим погрешность δ^’_∑ для частотного интервала 50 кГц, при полосе обзора 100 кГц и полосе пропускания 3 кГц

δ^’₁=

δ^’₂=0, т.к. масштаб линеен при малых полосах обзора

δ^’₃=

величина δ^’₃ может быть уменьшена, при сокращении времени измерения до 10-15 с, в 2-3 раза, т.е. до δ^’₃ =

δ^’₄=

В данном случае, суммарная максимальная вероятная погрешность составит

δ_∑=

Пример 2.

При измерении интервала порядка 20 МГц (не кратного кварцованным интервалам через 10 МГц), при полосе обзора 20-25 МГц и полосе пропускания, аналогично получим:

δ^’’₁=

δ^’’₂=

δ^’’₃=

δ^’’₄=

δ^’’_∑=

Для уменьшения погрешности измерения малых частотных интервалов следует сократить время измерения интервала и проводить измерения после уменьшения дрейфа настройки, возникающего при большом изменении тока магнита свип-генератора.

Для уменьшения погрешности измерения больших (более 10МГц) интервалов за счет нелинейности частотного масштаба следует применять более частые метки для определения положения отклика внутри интервала меток 10 МГц или использовать метки за счет модуляции частоты калибратора внешним сигналом, частота которого контролируется частотомером.