Розділ ІІ. ВИМІРЮВАЛЬНА ТЕХНІКА Тема 8. Лекція 10.

Розділ ІІ. ВИМІРЮВАЛЬНА ТЕХНІКА Тема 8. Лекція 10. ДОСЛІДЖЕННЯ ФОРМИ ТА СПЕКТРУ СИГНАЛІВ Мета лекції: розглянути основні методи вимірювання параметрів спектру сигналів в різних діапазонах частоти, класифікацію засобів вимірювання спектру та особливості роботи приладу С4-25.

Питання лекції: 1. Класифікація засобів призначених для дослідження форми та спектру сигналів. 2. Характеристика методів спектрального аналізу. 3. Фільтровий метод спектрального аналізу.

Література: Л1с.128…140, Л4 с.121…130. Матеріально–технічне забезпечення: КВП, ПЕОМ, проектор, слайди.

1. Класифікація засобів призначених для дослідження форми та спектру сигналів Засоби для вимірювання форми та спектру сигналів відносяться до підгрупи “С” і поділяються на слідуючи види: С1- Осцилографи універсальні; СК- Осцилографи, які можуть працювати в складі вимірювальної системи з ПЕОМ; С4- Аналізатори спектру; С7- Осцилографи швидкодіючі та стробоскопічні; С8- Осцилографи запам'ятовуючі; С9- Осцилографи спеціальні.

1.1. Загальні відомості з аналізу спектру сигналів В основі спектральних методів аналізу є перетворення Фур'є для функції часу. Якщо сигнал є періодичним, його можливо подати як суму гармонічних коливань:

де АЧС ФЧС Θn(ω)=arctg(An / Bn)

Якщо функція часу не періодична:

За методом аналізу СА класифікуються: 1. Рециркуляційні. 2. Дисперсійні. 3. Цифрові. 4. Фільтрові паралельної дії. 5. Фільтрові послідовної дії.

2. Характеристика методів спектрального аналізу. Фільтровий метод 2.1. Рециркуляційний метод аналізу спектра Основним елементом такого АС є гребінчастий фільтр. Суматор Лінія затримки Підсилювач компенсуючий Ux(t)

Якщо на вхід подати сигнал, період слідування якого буде кратним часу затримки в ЛЗ, то в суматорі буде відбуватись ефективне накопичування сигналу і на виході буде огинаюча спектру вхідного сигналу.

2.2. Дисперсійний метод аналізу спектру ВП ПВВ ЗМ ППЧ ДЛЗ Д ГПН ПГВ ЕПТ ГКЧ

Метод базується на використанні особливостей розповсюдження сигналів у сповільняючих системах з дисперсією фазових швидкостей (ДЛЗ). Різні частотні складові розповсюджуються з різними швидкостями, і на виході ДЛЗ з'являються складові спектра з зсувом у часі.

2.3. Цифровий метод аналізу спектра Реалізує дискретне перетворення Фур'є та теорему Котельникова.

Переваги: 1.Автоматизація обробки та реєстрації результатів. 2.Можливість трансформації масштабу аналізу спектру. Недоліки: Велика вартість.

3. ФІЛЬТРОВИЙ МЕТОД АНАЛІЗУ СПЕКТРА 3.1. Фільтровий метод аналізу спектра паралельної дії

Спектр отримується у реальному масштабі часу. Сигнал подається одночасно на декілька фільтрів, смуги пропускання яких забезпечують суцільне перекриття всього частотного діапазону, який досліджується.

Недоліки: Необхідність застосування великої кількості каналів обробки. Складність схеми та велика вартість.

3.2. Фільтровий метод аналізу спектра послідовної дії Аналіз полягає в пересуванні по шкалі частот спектру сигналу відносно фіксованої резонансної частоти фільтра. Реалізація цього метода досягається гетеродинним перетворенням частоти. В якості гетеродину використовується ГКЧ, що дає можливість автоматизувати процес аналізу.

Аналізатор спектра С4-25 Призначений для відносних вимірювань рівнів складових спектра періодично повторюваних імпульсів і неперервних періодичних сигналів. Прилад відтворює на екрані електронно-променевої трубки розподіл енергії сигналу як функцію частоти, що дозволяє проводити:

вимірювання спектра повторюваних радіоімпульсів; вимірювання спектра неперервних коливань складної форми; вимірювання нелінійності модуляційних характеристик і смуг випромінювання передавачів в режимі модуляції неперервним сигналом; вимірювання частоти; вимірювання нелінійних спотворень.

Основні технічні характеристики приладу 1. Діапазон частот приладу від 20 кГц до 50 МГц. 2 Межі регулювання смуги огляду від 0 до 50 МГц. 3. Чутливість приладу по гармонічному сигналу не більше 150 мкВ. 4 Максимально допустима вхідна напруга змінного струму не більше 1 В, а постійної складової – не більше 25 В.

5. Похибка установки частотних інтервалів між мітками 0,1; 1; 10 МГц не більше обчисленої за формулою де Fк – інтервал між двома мітками; Δf – смуга пропускання, встановлена при вимірюванні. 6. Похибка відлікового атенюатора для відносного вимірювання рівнів складових спектра не перевищує ±1 дБ. 7. Прилад мас два входи: на роз’єднувач і пробник

Особливості роботи по схемі Прилад С4-25 є осцилографічним аналізатором спектра, в якому реалізується послідовний метод аналізу з осцилографічною індикацією обвідної досліджуваного спектра періодичних сигналів. Структурна схема приладу С4-25 являє собою супергетеродинний приймач з подвійним перетворенням частоти і автоматичним перестроюванням частоти настройки в межах всього робочого діапазону 20 кГц – 50 МГц.