9. Порядок работы

9.1. Подготовка к проведению измерений

1. Подключить прибор к сети питания, включить тумблер СЕТЬ.

1. Через 5 минут после включения прибора ручкой ЯРКОСТЬ отрегулировать оптимальное свечение линии развертки. Если развертка на экране не появляется, вращением ручек СМЕЩЕНИЕ ↕↔ добиться ее появления.

2. Прогреть прибор в течение 30-ти минут (С4-45) или в течение 1 ч (С4-49).

3. При проверке работоспособности и проведении измерений следует иметь в виду, что ручки, положения которых не оговорены особо при описании операций, проводимых с прибором, должны находиться в положениях, указанных в табл. 5.

9.1.5. Убедиться в нормальной работе прибора С4-45 по следующим признакам:

• при включении тумблера СЕТЬ загорается индикатор включения;

• линия развертки совмещается с нижней линией масштабной сетки с помощью ручек СМЕЩЕНИЕ ↕↔, луч ЭЛТ фокусируется и имеет нормальную яркость;

• в положении ручек ОТСЧЕТ АМПЛИТУД dB «-49» на экране ЭЛТ наблюдаются собственные шумы, при этом флуктуации шумов уменьшаются при увеличении постоянной времени (ручкой τ ДЕТЕКТОРА mS), не изменяя среднего значения, а с уменьшением полосы пропускания уровень шумов падает;

• период развертки изменяется при вращении ручек РАЗВЕРТКА S;

• неравномерность меток калибратора по амплитуде в пределах максимальной полосы обзора - не более 20 дБ;

• в положении ЦЕНТР. 70 MHz ручки МЕТКИ MHz метка на частоте 70 МГц превышает не менее чем на 2 дБ уровень меток на остальных частотах;

• амплитуды меток калибратора с частотными интервалами 10; 1 и 0,1 МГц устанавливаются ручкой АМПЛИТУДА МЕТОК не менее одного деления шкалы вертикального масштаба в положениях «0», «-20» и «-40» дБ ручек ОТСЧЕТ АМПЛИТУД dB соответственно и не более 10 делений максимальной чувствительности анализатора спектра;

• при плавном уменьшении яркости линии развертки (до исчезновения) метки подсвечиваются;

• при изменении полосы обзора ручкой плавной регулировки полосы обзора от минимального до максимального значения метка, соответствующая частоте 10 МГц (ручка МЕТКИ MHz - в положении ЦЕНТР. 70 MHz), не должна отклоняться от центра развертки на экране ЭЛТ более чем на ±3 МГц.

Если метка, соответствующая частоте 10 МГц, сместилась более чем на ±3 МГц от центра развертки, необходимо произвести симметрирование развертки с помощью резистора ЦЕНТР., выведенного под шлиц на переднюю панель. Для этого ручкой СМЕЩЕНИЕ ↕↔ установить линию развертки симметрично центральной вертикальной линии масштабной сетки ЭЛТ. Ручкой ЦЕНТР.ЧАСТОТА совместить отклик от сигнала калибратора, соответствующий частоте МГц, с центральной вертикальной линией масштабной сетки ЭЛТ при минимальной полосе обзора в положении «3-90» ручки ОБЗОР MHz.

Установить ручку плавной регулировки полосы обзора в крайнее положение при вращении по часовой стрелке, при этом смещение отклика компенсировать ручкой СМЕЩЕНИЕ↔, возвратив его в прежнее положение на экране ЭЛТ, а смещение линии развертки компенсировать резистором ЦЕНТР., установив линию развертки симметрично центру масштабной сетки ЭЛТ.

9.1.6. Если предполагается пользоваться логарифмическим масштабом, то необходимо перед измерениями проверить точность логарифмической характеристики по аттенюатору ОТСЧЕТ АМПЛИТУД dB. В положении ЛОГ. ручки ВЕРТ.МАСШТАБ и в положении «-49» ручек ОТСЧЕТ АМПЛИТУД dB вершина отклика от метки калибратора на частоте 70 МГц (ручка МЕТКИ MHz в положении ЦЕНТР. 70 MHz) с помощью ручки АМПЛИТУДА МЕТОК устанавливается на верхнюю линию масштабной сетки ЭЛТ (уровень «0» логарифмического масштаба). При последовательной установке ручки ОТСЧЕТ АМПЛИТУД dB в положения «-39», «-29», «-19», «-9» вершина отклика должна устанавливаться соответственно на деления «-10», «-20», «-30», «-40» сетки логарифмического масштаба с отклонением не более ±5 дБ.

При необходимости производится коррекция логарифмического масштаба с помощью резистора ЛОГ., выведенного под шлиц на переднюю панель.

Для этого установить ручки ОТСЧЕТ АМПЛИТУД dB в положение «-49», ручку ВЕРТ. МАСШТАБ - в положение ЛОГ., ручку УСИЛЕНИЕ - в среднее положение, ручку ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ kHz - в положение «300», ручку МЕТКИ MHz - в положение ЦЕНТР. 70 MHz.

Ручкой ЦЕНТР. ЧАСТОТА совместить метку, соответствующую частоте 70 МГц с центральной вертикальной линией масштабной сетки ЭЛТ.

Ручкой СМЕЩЕНИЕ↕ совместить линию развертки с нижней линией масштабной сетки ЭЛТ, а ручками УСИЛЕНИЕ и АМПЛИТУДА МЕТОК установить вершину отклика на линию «0» по шкале ЛОГ.

Последовательно установить ручки ОТСЧЕТ АМПЛИТУД dB в положение «-39», «-29», «-19», «-9». Если при этом вершина отклика устанавливается соответственно выше (ниже) линий «-10», «-20», «-30», «-40» по шкале ЛОГ., то необходимо увеличить (уменьшить) амплитуду отклика небольшим поворотом оси резистора ЛОГ., а ручкой СМЕЩЕНИЕ совместить линию развертки с нижней линией масштабной сетки ЭЛТ.

Установить ручки ОТСЧЕТ АМПЛИТУД dB в положение «-49» и ручкой АМПЛИТУДА МЕТОК совместить вершину отклика с линией «0» по шкале ЛОГ. масштабной сетки ЭЛТ.

Указанные операции повторить несколько раз до получения минимального расхождения положения вершины отклика с линиями «-10», «-20», «-30», «-40» по шкале ЛОГ. при соответствующей установке ручек ОТСЧЕТ АМПЛИТУД dB в положение «-39», «-29», «-19», «-9». Если вершину отклика метки 70 МГц невозможно установить на линию «0» по шкале ЛОГ., то калибровку логарифмического масштаба необходимо проводить по отклику от сигнала, подаваемого на вход прибора.

9.1.7. Убедиться в нормальной работе блока преобразова­ния по следующим признакам:

• показания прибора ТОК СМЕСИТЕЛЯ не менее 25 мкА (при ослаблении входного аттенюатора не менее 10 дБ);

• при подсоединении преобразователя ко входу анализатора спектра среднее значение уровня шума на экране ЭЛТ возрастает не менее чем на 3 дБ.

9.2. Проведение измерений

9.2.1. При измерениях в диапазоне частот от 10 до 100 МГц подать на вход прибора С4-45 исследуемый сигнал (не превышая максимально допустимого уровня) при помощи придаваемого кабеля. При этом следует иметь в виду, что вход прибора 50-омный, а при подключении 75-омного тракта необходим согласующий трансформатор.

9.2.2. Ручками ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ, ОБЗОР MHz, ЦЕНТР. ЧАСТОТА установить спектр в пределах экрана так, чтобы он занимал почти всю ширину развертки, а амплитуда максимального отклика совпадала с верхней линией масштабной сетки. При необходимости уменьшить полосу пропускания до получения нужного разрешения откликов по частоте.

9.2.3. Уменьшая скорость развертки, проверить отсутствие динамических искажений, которые проявляются в увеличении амплитуды откликов сигнала с уменьшением скорости развертки.

9.2.4. Измерение отношения амплитуд откликов составляющих спектра проводится при помощи отсчетного аттенюатора (в линейном и квадратичном масштабах индикатора) путем подведения амплитуд откликов к одному определенному уровню на экране и отсчета разности показаний аттенюатора.

Измерения могут быть также проведены по масштабной сетке на экране ЭЛТ для любого из масштабов индикатора.

Если необходимо наблюдать на экране соотношение ам­плитуд откликов в спектрограмме до 40-50 дБ, можно использовать логарифмический масштаб индикатора, для чего переключатель масштабов перевести в положение ЛОГ., а отсчетный аттенюатор - в положение «-49». Логарифмический масштаб на экране ЭЛТ позволяет отсчитать относительную величину составляющих спектра с погрешностью не более ±5 дБ.

Однако перед измерениями с помощью масштабной сетки необходимо проверить точность логарифмической характеристики (как указано в п. 9.1.6).

Для более точного измерения отношения амплитуд составляющих спектра рекомендуется пользоваться отсчетным аттенюатором.

9.2.5. Измерение частот спектральных составляющих или интервалов частот между ними проводится с помощью кварцованной сетки меток калибратора или по масштабной сетке на экране ЭЛТ, предварительно откалиброванной с помощью меток калибратора. Интервалы между метками устанавливаются 0,1; 1 или 10 МГц.

В положении переключателя меток ЦЕНТР. 70 MHz подчеркивается по амплитуде метка на частоте 70 МГц, используемая как начало отсчета при определении частоты сигнала в пределах полосы обзора прибора.

9.2.6. При измерениях в диапазоне частот от 100 до 2000 МГц следует установить полосу обзора равной 10 МГц (ОБЗОР MHz) при средней частоте 75 МГц (ЦЕНТР.ЧАСТОТА), пользуясь метками калибратора (МЕТКИ MHz).

9.2.7. Подать исследуемый сигнал с помощью ВЧ кабеля на вход блока преобразования частоты (не превышая допустимого значения мощности, оговоренного в разделе «Технические данные»).

Примечание. Чтобы избежать неоднозначного измерения, частота исследуемого сигнала должна быть известна с I погрешностью не более ±100 МГц.

8. Уменьшить ослабление входного аттенюатора, вращая ручку ОСЛАБЛЕНИЕ по часовой стрелке, и, следя за тем, чтобы показания прибора ТОК СМЕСИТЕЛЯ не увеличивались при увеличении сигнала.

8. С помощью ручки НАСТРОЙКА настроиться на частоту входного сигнала, т. е. на самый большой отклик по экрану ЭЛТ (в районе указанной частоты).

9.2.10. С помощью ручки ОБЗОР MHz установить оптимальную полосу обзора.

9.2.11 С помощью ручки ТОК СМЕСИТЕЛЯ установит максимальную амплитуду отклика на экране ЭЛТ. При этом показания прибора ТОК СМЕСИТЕЛЯ должны быть в пределах 25-100 мкА.

9.2.12. При определении частоты входного сигнала по шкале блока преобразования следует иметь в виду, что показания этой шкалы будут соответствовать частоте сигнала при значении промежуточной частоты равной 75 МГц.

Если значение промежуточной частоты отличается от 75MГц, для определения частоты сигнала можно воспользоваться соответствующим выражением:

- для частот в диапазоне 100—500 МГц

f_c = f_ш + (75 — f_пр); (5)

- для частот в диапазоне 500—2000 МГц

f_c = f_ш + (f_пр — 75), (6)

f_c - частота сигнала в МГц;

f_m - показания шкалы в МГц;

f_пр- значение промежуточной частоты в МГц (75 ±5 МГц), определенное по масштабной сетке частот на экране ЭЛТ.

9. 3. Особенности работы с прибором

Для правильного использования прибора необходимо учитывать ряд особенностей, указанных ниже.

9.3.1. В приборе имеется квадратичный масштаб в двух положениях переключателя масштабов - МОЩН. и МОЩН Х 4. При одинаковых показаниях индикатора в положении переключателя МОЩН. и МОЩН. Х 4 уровни мощностей на входе прибора находятся в соотношении 1: 4 соответственно.

9.3.2. Рекомендуется пользоваться интегратором (τ ДЕТЕКТОРА mS) при относительном измерении уровня шумов амплитуд откликов при малом отношении сигнал/шум.

9.3.3. Воспользовавшись данными о максимальной полосе пропускания и известной зависимостью между полосой пропускания и уровнем собственных шумов, можно ориентировочно установить необходимую полосу пропускания (в пределах 3-50 кГц) по уровню шумов на экране ЭЛТ.

(7)

где l_x.- средний уровень шумов, выраженный в делениях масштабной сетки ЭЛТ, соответствующий искомой полосе пропускания П_x.

l_max - средний уровень шумов, выраженный в делениях масштабной сетки ЭЛТ, соответствующий полосе пропускания П_maх.

При установке полосы пропускания пользоваться линейным масштабом.

4. Чтобы отклик не уходил за пределы экрана при переключении с большой полосы обзора («3-90») на малую («0,1-3»), необходимо его устанавливать в центр развертки.

4. При анализе радиоимпульсов число откликов на экране индикаторной трубки, из которых слагается огибающая спектра, равно отношению периода развертки к периоду повторения радиоимпульсов. Наилучшее качество воспроиз­ведения огибающей спектра исследуемого сигнала на экране обеспечивается, когда это отношение находится в пределах 50-200.

4. Если используется логарифмический масштаб при анализе коротких радиоимпульсов, необходимо произвести дополнительную проверку аттенюатором ОТСЧЕТ АМПЛИТУД dB погрешности логарифмического масштаба для импульсного сигнала (по основному лепестку). Если погрешность превышает допустимое значение, необходимо уменьшить полосу пропускания.

5. При анализе спектра относительно длинных импульсов (более 20 мкс), даже при минимальной полосе пропускания, на спектрограмме появляется экспоненциально убывающий яркостный фон, особенно заметный при анализе прямоугольного импульса (рис. 5).

Наличие яркостного фона не означает, что исследуемый спектр имеет искажения. Этот фон обусловлен особенностями работы анализатора и не должен приниматься во внимание.

8. Для уменьшения погрешности измерения малых частотных интервалов следует сокращать время измерения интервала и проводить измерения после уменьшения дрейфа настройки.

8. Для уменьшения погрешности измерения частотных интервалов за счет нелинейности частотного масштаба следует применять более частые метки.

рис. 5 Иллюстрация яркостного фона при анализе спектра относительно длинных импульсов.

9.3.10. В приборе имеется режим синхронизации (СИНХ. 50 Hz) частоты развертки частотой питающей сети.

9.3.11. Прибор имеет на разъеме ВЫХОД напряжение не менее 1 В (полный размах), а на клеммах ДЕТЕКТОР-ВЫХОД - напряжение не менее 0,3 В при амплитуде отклика, равной полному размеру масштабной сетки ЭЛТ.

9.3.12. При совместной работе блока анализатора спектра с блоком преобразования для обеспечения нормальной работы прибора необходимо, чтобы ручка ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ всегда находилась в крайнем положении при вращении по часовой стрелке.

9.3.13. При настройке на частоту сигнала увеличению частоты входного сигнала соответствует движение отклика на экране:

• для диапазона частот 100-500 МГц - справа налево;

• для диапазона частот 500-2000 МГц - слева направо.

14. При настройке на частоту сигнала возможен скачок по частоте, не превышающий половину погрешности измерения частоты входного сигнала.

14. Комбинационные помехи, возникающие при анализе сигналов, можно определить, пользуясь номограммой комбинационных частот (рис. 1, приложение 8). На ней выделены рабочие зоны по трем гармоникам первого гетеродина:

f_пр = f₂ – f₁ = f_r -f_c

f_пр = f₂ - 2f₁ = f_c - 2f_r; (7)

f_пр = f₂ - 3f₁ = f_c - 3f_r;

где fпр - промежуточная частота 75 ±5 МГц;

fc - частота сигнала;

f_r - частота гетеродина;

f1 - меньшая из двух смешиваемых частот;

f2 - большая из двух смешиваемых частот.

Наибольший уровень помехи следует ожидать от комбинации вида:

f_пч=2f_c - f_r и 3f_c – 2f_r

при работе по первой гармонике гетеродина. Подробное описание номограммы и указания по пользованию приведены в приложении

9.4.Погрешности измерений

1. Суммарная погрешность измерения частоты и частотных интервалов исследуемого спектра и суммарная погрешность измерения отношения амплитуд составляющих спектра зависит от характера исследуемого сигнала и измеряемых величин. Ниже приводятся сведения о частных составляющих этих погрешностей.

1. Частные относительные погрешности при измерении частоты или частотных интервалов:

а) погрешность отсчета положения метки на масштабной сетке:

δ₁ = ±0,01F / ∆F (8)

где F - полоса обзора;

∆F - измеряемый частотный интервал;

б) погрешность интерполяции частотного масштаба δ₂. обусловленная нелинейностью частотной оси развертки, которая сказывается сильнее при больших полосах обзора.

При максимальной полосе обзора δ₂≤±5%.

в) погрешность, обусловленная нестабильностью частоты настройки:

δ3 = ± ∆f / ∆F (9)

где ∆f - абсолютная нестабильность гетеродина (∆f = 0,003 МГц);

∆F - измеряемый частотный интервал в МГц;

г) погрешность, обусловленная конечным значением полосы пропускания:

δ4 = ±0,3 П / ∆F (10)

где П - полоса пропускания;

∆F - измеряемый частотный интервал.

Суммарная погрешность измерения частоты и частотных интервалов определяется как сумма погрешностей

9.4.3. Частные погрешности при измерении отношения амплитуд составляющих спектра:

а) погрешность отсчетного аттенюатора, равная ±1 дБ, составляет

δ₅ = ±0,12;

б) погрешность совмещения вершин откликов:

δ₆ = ±0,015,

которая при сравнении амплитуд двух откликов входит дважды;

в) погрешность, обусловленная неравномерностью амплитудно-частотной характеристики (если учтена систематическая погрешность, т. е. сняты графики АЧХ в полосе обзора) составляет

δ₇ = ±0,02,

если же систематическая погрешность за счет АЧХ не учтена,

б₇ = ±0,26;

г) погрешность за счет флуктуации отклика, обусловленных влиянием собственных шумов прибора, при превышении пика над шумами на 20 дБ

δ8 = ±0,03,

при превышении на 10 дБ

δ₈ = ±0,07,

при превышении на 6 дБ

δ₈ = ±0,25.

Суммарная погрешность измерения амплитуд определяется как сумма погрешностей:

9.4.4. В погрешность измерения частотных интервалов в диапазоне входных частот от 100 до 2000 МГц входит:

а) составляющие, указанные в п. 9.4.2 технического описания;

б) погрешность за счет дрейфа первого гетеродина, которая составляет после 1 часа самопрогрева 0,005 МГц

δ = 0,005 МГц / ∆F (11)

∆F - измеряемый частотный интервал в МГц.

9.4.5. Погрешность измерения частоты входного сигнала в диапазоне от 100 до 2000 МГц, в которой учтены частные инструментальные погрешности, и погрешность отсчета по шкале не превышает значения:

δ_с = 2·10^-2. (12)