Реферат: Селективные вольтметры частотно селективные вольтметры или вольтметры несущей частоты

Достоинство этого способа анализа:

- простота аппаратурной реализации.

Недостатки:

- малая скорость анализа;

- невозможность анализа спектра непериодических сигналов.

В реальных приборах перестраивается не фильтр, а специальный гетеродин (рисунок 5), который перемещает исследуемый спектр относительно фиксированной частоты настройки фильтра (рисунок 1.6). При таком подходе увеличивается скорость анализа спектра.

Широкодиапазонный гетеродинный АС

Структурная схема такого АС представлена на рисунке 5.

Часть схемы, включающая первые гетеродин, смеситель и усилитель промежуточной частоты (Г1, СМ1 и УПЧ1), предназначена для переноса исследуемого спектра из любой части рабочего диапазона АС на первую промежуточную частоту ∆fпр1, на которую настроен УПЧ1. С помощью УПЧ1 происходит основное усиление сигнала. Гетеродин перестраивается вручную и имеет точную шкалу частот. При постоянной и известной fпр1 шкала частот Г1 может быть проградуирована в частотах исследуемого сигнала. При этом полоса пропускания УПЧ1 должна быть больше максимальной ширины исследуемого спектра.

Непосредственно анализ спектра начинается со второго смесителя (СМ2), на второй вход которого подается модулированное по частоте напряжение с частотно-модулированного гетеродина (ЧМГ), представляющего собой генератор качающейся частоты (ГКЧ). Перестройка по частоте ЧМГ осуществляется по линейному закону с помощью генератора развертки (ГР), который одновременно через усилитель горизонтального отклонения (УГО) подает напряжение развертки на пластины Х ЭЛТ. Таким образом, формируется частотная ось вместо временной.

Роль узкополосного фильтра выполняет УПЧ2 резонансного типа.

В процессе качания частоты ЧМГ из спектра сигнала вырезается участок ∆fпр2, который последовательно перемещается по оси частот по мере перестройки ЧМГ.

После усиления по промежуточной частоте, детектирования и последующего усиления в видеоусилителе УВО сигнал подается на пластины У ЭЛТ в виде вертикальной полосы, высота которой пропорциональна амплитуде соответствующего участка спектра.

Измерение амплитуд (относительные), производится либо по масштабной сетке ЭЛТ, либо с помощью входного аттенюатора и аттенюатора, включенного в тракт УПЧ2.

Измерение ширины спектра или отдельных его лепестков производится с помощью калибрационных меток, которые накладываются на изображение исследуемого спектра. Для их формирования используется калибратор. Перестройка калибратора по частоте перемещает метку по оси частот и позволяет ее совместить с любым интересующим нас участком спектра.

Гетеродинные АС работают в диапазоне частот от кГц до ГГц.

Погрешности измерения амплитуд и частотных интервалов порядка 10 %.

Цифровые АС (анализаторы с преобразование Фурье)

Цифровые АС определяют амплитуду и фазу каждой частотной составляющей с помощью серии последовательных измерений входного сигнала. В основу их работы положена математическая операция преобразования Фурье, которая разлагает кривую исследуемого сигнала на сумму синусоидальных гармоник и записывается в виде

. (1)

В таком виде в АС это выражение использовать нельзя, так как в реальных приборах сигнал измеряется в виде дискретных значений за ограниченный интервал времени. Для анализа таких данных разработано дискретное преобразование Фурье (ДПФ), которое математически можно записать в следующем виде

, (2)

где n = 0, 1, 2, …, (N-1);

N – число учитываемых отсчетов сигнала, определяемое для времени анализа Та, как N=Та/∆t.

На рисунке 8 представлена структурная схема АС, основанная на дискретном преобразовании Фурье.

Результаты аналого-цифрового преобразования входного сигнала записываются во временную память. Затем процессор Фурье выполняет ДПФ либо программным, либо аппаратным путем, в зависимости от технической реализации АС. Полученные результаты вычислений записываются в частотную память и отображаются в виде спектра на экране дисплея. При необходимости можно вывести изображение сигнала в координатах «напряжение-время». Цифровые АС имеют рабочий диапазон до сотен кГц. Ограниченность частотного диапазона является их основным недостатком.

Измерение нелинейных искажений

Под нелинейными искажениями понимается любое изменение сигнала, вызывающее искажение передаваемого сообщения и обусловленное нелинейностью тракта. Нелинейные искажения сигналов оказывают существенное влияние на показания качества радиотехнических устройств и систем, ухудшают точность воспроизведения сигналов, разрешающую способность, помехозащищенность. Для качественной оценки нелинейных искажений используются измерители коэффициента гармоник (Кг), который характеризует степень нелинейных искажений гармонических сигналов. Коэффициент гармоник представляет собой отношение среднеквадратического значения всех гармоник напряжения искаженного сигнала, кроме первой, к среднеквадратическому значению напряжения первой гармоники:

, (3)