lr8_PiTri

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ТОР

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №8

по дисциплине «Приборы и техника радиоизмерений»

Тема: ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Студенты гр. 0182		Бронников Д.Д. Корнилов А.М.
Преподаватель		Митянин Е.А

Санкт-Петербург

2023

Цель работы

В работе изучаются устройство и принцип действия широкополосного микропроцессорного анализатора спектра FPC1000. Измеряются разрешающая способность и пороговая чувствительность прибора. Изучаются методы измерения спектров периодических сигналов.

Структурная схема анализатора спектра последовательного типа

Рис. 1 — Структурная схема аналогово анализатора спектра последовательного типа

Рис. 2 — Структурная схема вычислительного анализатора спектра

Обработка измерений

1. Исследование амплитудного спектра сигнала калибратора

Таблица 1

Параметр	Номер гармоник
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Оценка уровня гармоник, дБм	-44	-46	-48	-55	-85	-58	-56	-57	-62
Частоты гармоник, МГЦ	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
Мощность (по маркеру), дБм	-43	-44,6	-48,2	-54,7	-86,2	-58,3	-55,5	-56,6	-61,9
Относ. напряжение Гармоники, дБмВ	4,2	2,4	-1,1	-7,7	-36,6	-11,4	-8,6	-9,7	-14,9
Напряжение UВ, мВ	1,62	1,32	0,88	0,41	0,01	0,27	0,37	0,33	0,18

Напряжение было рассчитано по формуле:

Сравнение различных вариантов построения амплитудных спектров:

1. Измерения амплитудного спектра с помощью прибора в логарифмическом масштабе:

Рис. 3 — Амплитудный спектр сигнала генератора в полосе обзора 1 МГц

2. Построение спектрограмм сигнала логарифмическом масштабе:

Рис. 4 – Спектрограмма сигнала в дБм Рис. 5 – Спектрограмма сигнала в дБм

(только амплитуды)

3. Измерения амплитудного спектра с помощью прибора в линейном масштабе:

Рис. 6 – Амплитудный спектр сигнала генератора в логарифмическом масштабе

4. Построение спектрограмм сигнала линейном масштабе:

Амплитудный спектр периодической последовательности прямоугольных видеоимпульсов можно рассчитать по формуле:

,

где Um = 100 мВ, коэффициент заполнения .

Рис. 7 – Спектрограмма сигнала в мВ Рис. 8 – Спектрограмма сигнала в мВ

(другой масштаб)

Амплитуды расчётного и экспериментально полученного спектров различаются на порядок, однако их форма одинакова, как видно из рисунков (Рис.3) и (Рис. 4). Предположительная причина разницы – неправильно сделанные измерения. Необходимо было при измерениях установить амплитуду видеоимпульсов 100 мВ (она также используется в расчётном варианте), однако для данного пункта она, возможно, была уменьшена. Также провести измерения напряжения гармоник необходимо было относительно уровня 1 мВ на нагрузке 50 Ом, и в выполнении этих инструкций тоже есть сомнения.

2. Вычисление коэффициента гармоник

Амплитуда основной гармоники:

Относ. напряжение Гармоники — 6,8 дБмВ => Напряжение U_В — 2,19 мВ

Коэффициент гармоник рассчитывается по формуле:

Подставив значения, получим:

THD = 108,8 % = 0.73 дБ

Коэффициент гармоник больше 100%, что означает, что нелинейные искажения в приборе создают составляющие на высших гармониках больше основной составляющей. В теории такое возможно с фильтрами, но на практике – снятие данной лабораторной нужно провести заново.

3. Измерение разрешающей способности анализатора спектра

Таблица 2

Полоса УПЧ, кГц	Полоса обзора	∆fр, кГц
3	50 кГц	4,5
30	500 кГц	45,3
300	5 МГц	448

Рис. 9 – Зависимость разрешающей способности АС от ПП фильтра УПЧ

4. Измерение чувствительности анализатора спектра

Таблица 3

Полоса УПЧ, кГц	Полоса обзора	Уровень шума, dBm	Уровень сигнала генератора, мВ
3	0,1	-71	0,5
30	1	-62	1,35
300	10	-352,2	5

Рис. 10 – Зависимость пороговой частоты от полосы УПЧ

Вывод

Был исследован амплитудный спектр сигналов генератора AFG-3021B. Амплитуды гармоник последовательности прямоугольных видеоимпульсов представлены многими способами, хотя метода измерений было всего два: оценкой и при помощи маркера. Результаты двух измерений почти совпадают. По построенным спектрограммам можно сделать вывод: их форма совпадает, но значения амплитуд гармоник отличаются вследствие ошибки при измерениях.

Рассчитан коэффициент гармоник, показывающий отношение высших гармоник, возникающих вследствие нелинейности тракта и основной составляющей. Он равен 108%.

Заключено, что разрешающая способность увеличивается при увеличении полосы пропускания.

Установлено, что пороговая чувствительность увеличивается на несколько мВ с увеличением полосы пропускания.