Měření v komunikační technice. Tutoriál - soubor n1.doc. Frekvenční modulace

1.3.2. Frekvence Při provádění experimentu ve venkovských podmínkách byl signál z přenosného transceiveru přijímán jiným korespondentem umístěným 22 m ode mě - byl přijímán na identické radiostanici naladěné na stejných frekvencích.

Další veličiny charakterizující MS

• Index frekvenční modulace- poměr frekvenční odchylky k frekvenci modulačního signálu

Metrologické aspekty

Měření

• Pro měření frekvenční odchylky se používají deviometry, existuje i metoda nepřímého měření – pomocí Besselových funkcí, která poskytuje vysokou přesnost.
• Referenčními měřítky odchylky frekvence jsou speciální kalibrační zařízení - kalibrátory frekvenčních odchylek (instalace REEDCH-1).

Normy

• Uveďte speciální etalon jednotky frekvenční odchylky GET 166-2004- nachází se ve VNIIFTRI

Literatura

• Příručka teoretické základy radioelektronika. Ed. B. H. Krivitskij. Ve 2 svazcích - M: Energie,

Odkazy

viz také

Nadace Wikimedia. 2010 .

Podívejte se, co je "Frekvence odchylka" v jiných slovnících:

frekvenční odchylka- 3,15 frekvenční odchylka: Největší odchylka frekvence modulovaného rádiového signálu při frekvenční modulaci od hodnoty jeho nosné frekvence. Zdroj: RD 45.298 2002: Zařízení pro analogové svazkové mobilní rádiové systémy. Jsou běžné… …

Odchylka frekvence kmitů od průměrné hodnoty. Při frekvenční modulaci (viz frekvenční modulace) se frekvenční modulace obvykle označuje jako maximální frekvenční odchylka. Složení a hodnoty amplitud složek spektra výrazně závisí na jeho hodnotě ... ... Velká sovětská encyklopedie

Frekvenční odchylka- 1. Největší odchylka frekvence modulovaného signálu od hodnoty nosné frekvence s frekvenční modulací Použito v dokumentu: OST 45.159 2000 Průmyslový systém pro zajištění jednotnosti měření. Termíny a definice … Telekomunikační slovník

frekvenční odchylka (fáze) mikrovlnného zařízení- frekvenční (fázová) odchylka Δfdev (Δφdev) Největší změna pracovní frekvence (fáze) generovaných nebo zesílených kmitů mikrovlnného zařízení s frekvenční (fázovou) modulací. [GOST 23769 79] Témata mikrovlnná ochranná zařízení a zařízení ... ...

Frekvenční (fázová) odchylka mikrovlnného zařízení- 170. Frekvenční (fázová) odchylka mikrovlnného zařízení Frekvenční (fázová) odchylka Δfdev (Δφdev) Největší změna pracovní frekvence (fáze) generovaných nebo zesílených kmitů mikrovlnného zařízení s frekvenční (fázovou) modulací Zdroj .. . Slovník-příručka termínů normativní a technické dokumentace

Frekvenční odchylka "dolů"- 31. Frekvenční odchylka "dolů" Špičková odchylka "dolů" modulačního zákona během frekvenční modulace. Poznámka. Pokud fgv \u003d fgn \u003d fg, jako například u zákona o harmonické modulaci, pak se hodnota fg nazývá frekvenční odchylka Zdroj ... Slovník-příručka termínů normativní a technické dokumentace

Frekvenční odchylka "nahoru"- 30. Frekvenční odchylka "nahoru" Špičková odchylka "nahoru" modulačního zákona s frekvenční modulací kde je proměnná složka modulačního zákona s frekvenční modulací; f(t) modulační zákon s frekvenční modulací (okamžitá frekvence); … … Slovník-příručka termínů normativní a technické dokumentace

Frekvenční odchylka "nahoru"- 1. Špičková odchylka "nahoru" modulačního zákona s frekvenční modulací Použito v dokumentu: GOST 16465 70 Radiotechnické měřicí signály. Termíny a definice … Telekomunikační slovník

Frekvenční odchylka "dolů"- 1. Špičková odchylka "dolů" modulačního zákona s frekvenční modulací Použito v dokumentu: GOST 16465 70 Radiotechnické měřicí signály. Termíny a definice … Telekomunikační slovník

absolutní frekvenční odchylka- (absolutní) odchylka frekvence odchylka frekvence Největší odchylka frekvence modulovaného signálu od hodnoty nosné frekvence při frekvenční modulaci (OST 45.159 2000.1 Termíny a definice (Ministerstvo komunikací Ruska)) ... ... Technická příručka překladatele

Dalším běžným typem modulace používaným v rádiové komunikaci je frekvenční modulace (FM), při které se nosná frekvence mění v souladu s modulačním signálem (obr. 15.1).

Rýže. 15.1. Frekvenční modulace.

Všimněte si, že amplituda nosné zůstává konstantní, zatímco se frekvence mění.

Frekvenční odchylka

Frekvenční odchylka je míra, o kterou se změní nosná frekvence, když se úroveň signálu změní o 1 V. Frekvenční odchylka se měří v kilohertzech na volt (kHz/V). Předpokládejme například, že nosná s frekvencí 1000 kHz má být modulována obdélníkovým signálem s amplitudou 5 V (obr. 15.2). Předpokládejme také, že frekvenční odchylka je 10 kHz/V. Potom v časovém intervalu od A do B vzroste nosná frekvence o 5 10 = 50 kHz (součin amplitudy signálu a frekvenční odchylky) a bude rovna 1000 kHz + 50 kHz = 1050 kHz. V časovém intervalu od B do C se nosná frekvence změní o stejnou hodnotu, a to o 5 10 = 50 kHz, ale tentokrát v záporném směru s poklesem nosné frekvence na 1000 - 50 = 950 kHz.

Rýže. 15.2.

Maximální odchylka

Změna nosné frekvence při změně úrovně signálu musí být omezena na určitou maximální hodnotu, jejíž překročení je nepřijatelné. Tato hodnota se nazývá maximální odchylka. Například vysílání rádia BBC FM používá frekvenční odchylku 15 kHz/V a maximální odchylku 75 kHz. Maximální hodnota modulačního signálu je určena maximální povolenou odchylkou.

Maximální odchylka ±75

Maximální signál = -------------- = -- = ±5 V

Frekvenční odchylka 15

nebo jinými slovy 5V do kladné nebo záporné oblasti.

Postranní frekvence a šířka pásma

Pokud je nosná frekvence modulována harmonický signál, vzniká neomezený počet vedlejších frekvencí. Amplitudy bočních složek se postupně snižují, jak se frekvence těchto složek vzdaluje od nosné frekvence.

Aby se tedy přizpůsobily všechny postranní frekvence, musí být šířka pásma FM systému nekonečná. V praxi mohou být malé amplitudové boční složky signálu FM vyřazeny, aniž by došlo k jakémukoli znatelnému zkreslení. Například FM vysílání z rozhlasové stanice BBC se provádí pomocí frekvenčního pásma 250 kHz.

SrovnáníDOPOLEDNE- a FM modulační systémy

Amplitudová frekvence

modulace modulace

1. Amplituda nosné se mění společně Zůstává

S konstantním signálem

2. Postranní frekvence Dvě pro každé Nekonečno

Frekvence v čísle spektra

Signál

3. Šířka obsazeného pásma 9 kHz 250 kHz

4. Kmitočtový rozsah DV, SV. KB VHF

Výhody frekvenční modulace

Vysílání FM má oproti vysílání programů AM následující výhody.

1. FM systém poskytuje nejlepší kvalita zvuk. To je způsobeno velkou šířkou pásma signálu FM, který pokrývá mnoho více harmonické.

2. S FM přenosem velmi nízká úroveň hluk. Šum je nežádoucí signály, které se objevují na výstupu, obvykle ve formě změny amplitudy nosné. V systému FM jsou tyto signály snadno eliminovány obousměrným omezením amplitudy nosné. Informace přenášené měnící se frekvencí jsou zcela zachovány.

Toto video hovoří o frekvenční modulaci:

(Dokument)

n1.doc

Měření frekvenční odchylky

Nejjednodušší způsob měření frekvenční odchylky je metoda frekvenčního detektoru. Jeho podstata spočívá v tom, že frekvenčně modulované oscilace jsou převedeny na amplitudově modulované a následně detekovány amplitudovým detektorem, čímž vzniká napětí úměrné napětí modulační frekvence. Toto napětí je měřeno špičkovým voltmetrem připojeným k výstupu amplitudového detektoru. Jak vyplývá z výrazu (9.11), stupnici špičkového voltmetru lze kalibrovat přímo v jednotkách frekvenční odchylky - kilohertz. Frekvenčně modulované kmity jsou frekvenčním detektorem převáděny na nízkofrekvenční kmity (obr. 9.6 A), charakteristické

Rýže. 9.6. Frekvenční detektor:

A) schéma, b) charakteristika

který u F \u003d  (f) má tvar křivky tvaru S (obr. 9.60). Detaily frekvenčního detektoru a vlastnosti oscilačních obvodů musí být vysoce kvalitní, protože sebemenší změna jejich parametrů v průběhu času způsobuje značnou chybu měření.

Blokové schéma přístroje pro měření odchylky metodou frekvenčního detektoru je na Obr. 9.7. Přístroj je v podstatě kalibrovaný vysoce kvalitní FM přijímač s přímým odečítáním měřičů. Modulovaný signál je převeden na mezifrekvenci, zesílen, omezen a přiveden do frekvenčního detektoru, jehož výstupní napětí je úměrné frekvenční odchylce; výsledek detekce

prochází dolnopropustným filtrem, je zesílen a měřen špičkovým voltmetrem. Stupnice posledně jmenovaného je odstupňována v jednotkách odchylky - kilohertz. Pomocí interního kalibrátoru se kontroluje frekvenční detektor a celá měřicí část přístroje. Chyba měření je ±(5-10)%.
Měření indexu frekvenční modulace

Výraz (9.9) pro frekvenčně modulovanou oscilaci lze znázornit ve spektrální podobě

kde já 0 (m F) je Besselova funkce nultého řádu prvního druhu argumentu rovna indexu frekvenční modulace m F; I n (m F) - stejný, n-tého řádu, kde n - vedlejší frekvenční číslo ve frekvenčně modulované oscilaci.

Grafy spekter frekvenčně modulovaných kmitů pro některé modulační indexy jsou uvedeny na Obr. 9.8 a závislost

Besselovy funkce nultého řádu prvního druhu; z argumentu m F- na obr. 9.9. První člen f-ly (9.12) je oscilace nosné frekvence, jejíž amplituda se mění v souladu se změnou Besselovy funkce nultého řádu a když je modulační index m roven F hodnoty kořenů Besselovy funkce mizí, mizí z oscilačního spektra. To se stane, když m F= 2,4; 5,52; 8,65; 11,79; 14,93; 18.07 atd. Na základě toho
jev, byla vyvinuta metoda pro změnu indexu frekvenční modulace, tzv metoda mizejícího nosiče.

Metodu lze implementovat dvěma způsoby: s konstantní modulační frekvencí a s konstantní amplitudou napětí modulační frekvence. Bloková schémata měření (obr. 9.10) jsou pro obě metody stejná.

Rýže. 9.10. Strukturní diagram pro měření indexu frekvenční modulace metodou mizející nosné

Stanovení indexu frekvenční modulace generátoru (vysílače) metodou mizející nosné s konstantním modulačním kmitočtem spočívá v postupném zvyšování modulačního napětí na vstupu modulátoru a stanovení okamžiků zániku napětí nosné frekvence na výstup úzkopásmového přijímače.

Mezifrekvenční pásmo přijímače musí být menší než dvojnásobek frekvence základního pásma, jinak není možné oddělit první postranní pásma. Měření se provádí následovně: přijímač se naladí na nemodulovaný nosný kmitočet vysílače (obr. 9.8 A) n na indikátoru nastavte pohodlnou hodnotu čtení. Pokud je indikátorem telefon, pak je druhý lokální oscilátor naladěn na tón vhodný pro poslech (například 1000 Hz). Pak se napětí U F modulačního kmitočtu při nějaké konstantní hodnotě (např. 3 kHz) postupně zvyšuje, údaj indikátoru (zvuk a telefon) klesá a nakonec při určité hodnotě U F 1 zaniká. Napětí U F 1 odpovídá první odmocnině funkce bez soli, rovné 2/ (viz obr. 9.9), tedy m F=f/F==2,4 a odchylka f 1 =m F 1 F=2,4 3 = 72 kHz

Pokračujte ve zvyšování modulačního napětí a najděte jeho druhou hodnotu, při které indikace indikátoru opět zmizí. K tomu dochází při napětí U F 2, které odpovídá druhé odmocnině Besselovy funkce, rovné 5,52. Proto m F 2 \u003d 5,52 a odchylka f 2 \u003d 5,523 \u003d= 16,56 kHz. Výsledky měření jsou shrnuty v tabulce (tab. 9.1), podle které je sestaven graf

(modulační odezva) produkující určit vše střední hodnoty index mf a napětí U F , stejně jako hranice lineárního úseku, za kterým je nelineární zkreslení(obr. 9.11).

Chcete-li získat menší odchylku, můžete snížit modulační frekvenci, ale zároveň by její dvojnásobná hodnota neměla být menší než šířka pásma přijímače. V opačném případě na indikátor spadnou boční frekvenční napětí a zmizení nosiče nelze určit.

Definice indexu m F frekvenční modulace při konstantním modulačním napětí U F, a tedy konstantní odchylka f spočívá v postupném snižování modulační frekvence (z hodnoty přibližně rovné polovině frekvenční odchylky nastavené pro tento systém) a fixování sekvenčního zániku nosné při absolvování indexu m F přes hodnoty kořenů funkce bez soli při určité modulační frekvenci F. Například snížíme modulační frekvenci z F=25 kHz a nosná zmizí při F 1 =20 kHz; m F 1 = 2,4 a f = 2,420 = 48 kHz. Když frekvenci F dále snížíme, zjistíme m F\u003d 5,52 - to se stane při F 2, \u003d f / m F 2 \u003d 48 / 5,52  8,7 kHz atd.

První metoda je vizuálnější, pohodlnější a užitečnější, takže je v praxi široce používána. Jeho přesnost je velmi vysoká a čím vyšší, tím užší je šířka pásma přijímače. Tato metoda byla úspěšně aplikována počáteční nastavení vysílačů, kalibrace generátorů a v dalších případech.

MĚŘENÍ S PULZNÍ MODULACÍ

Jakýkoli druh pulzní modulace (obr. 9.12) je tvořen referenční posloupností pulzů s přesně specifikovanou opakovací frekvencí F . Videopulsy jsou podrobeny modulaci, které pak přijímají vysokofrekvenční plnění, jsou převedeny na rádiové pulsy a přenášeny přes kabel, radioreléové nebo satelitní komunikační linky. Rádiové impulsy jsou detekovány v místě příjmu

Rýže. 9.12. Typy pulzní modulace:

a) sled referenčních impulsů, b) modulační napětí,

c) AIM, d) PWM, e) VIM (PIM), f) PWM, g) CIM (PCM)
a převedeny na video pulsy. V zásadě jsou měřeny pouze obrazové impulsy na vysílací i přijímací straně komunikačních linek.

Při průchodu pulsů různými rádiovými obvody a zařízeními a také při šíření rádiových pulsů mezi vysílací a přijímací anténou dochází ke změně jejich tvaru (zkreslení). Pro určení kvality a parametrů pulzní modulace jakéhokoli druhu je nutné měřit výšku a dobu trvání pulzu, dobu trvání fronty a cutoff, horní redukci, pozitivní a negativní rázy a ve zvláště kritických případech - přední nelinearitu a mezní neexponencialita. V periodickém sledu impulsů se určuje jejich frekvence nebo perioda opakování (opakování) a také pracovní cyklus nebo pracovní cyklus.

Měření výšky, trvání a frekvence opakování impulsů

Pulzní napětí menší než 100 V se měří především pomocí pulzních osciloskopů, které umožňují z oscilogramu určit nejen výšku, ale i přesný tvar pulzu. Při měření proudových impulsů se tyto nejprve převedou na napěťové impulsy. K tomu je v obvodu, kterým se přenášejí proudové impulsy, zařazen pomocný rezistor, na kterém se mění úbytek napětí. Aby nedošlo k narušení režimu obvodu a ke zkreslení tvaru pulsů,

odpor tohoto rezistoru by měl být podstatně menší než odpor obvodu. Chyba měření je 5-10% a závisí na linearitě vychýlení paprsku, ale vertikále a kvalitě zaostření.

Hloubka amplitudové pulzní modulace (obr. 9.12 A) se měří oscilografickou metodou pomocí lineárního rozmítání a vypočítá se podle f-le (9.7) ve vztahu k obr. 9.1 PROTI.

Impulzy používané v komunikační a vysílací technologii přicházejí v různé době trvání, takže musíte být schopni měřit časové intervaly nebo jednotky sekund až zlomky nanosekund. Měření se provádí převážně oscilografickou metodou a metodou diskrétního počítání. Oscilografická metoda se provádí metodou kalibrovaných značek nebo metodou porovnání s periodou, jejíž délka je známá. U metody kalibrovaných značek je šířka pulsu nebo jeho (přední strana) určena počtem značek na průběhu pulsu generovaného kalibrátorem doby trvání osciloskopu.Tato metoda je vhodná pro pulsy libovolného tvaru.

Porovnávací metoda se známou periodou T se používá s tvarem pulzu blízkým obdélníku a malým pracovním cyklem, kdy jsou na oscilogramu dobře viditelné dva sousední pulzy (obr. 9.13). V tomto případě jsou segmenty l 1 = a l 2 =T měřeny na mřížce stupnice; získaná data umožňují vypočítat dobu trvání pulzu podle vzorce =(l l \l 2)T- Měření doby trvání pulzu metodou diskrétního počítání je popsáno v části o měření časových intervalů.

Frekvence opakování pulzu se obvykle pohybuje od několika desítek hertzů až po desítky a stovky megahertzů. Nejjednodušší, nejpřesnější a nejpohodlnější metodou jeho měření je metoda diskrétního počítání. Při absenci elektronického počítacího frekvenčního měřiče se používá srovnávací metoda, která se provádí pomocí osciloskopu. Na vstup vertikálního vychylovacího kanálu je přivedeno napětí sledu impulsů, jehož opakovací kmitočet má být měřen, a na vstup horizontálního vychylovacího kanálu napětí z měřicího generátoru odpovídající frekvence. V tomto případě musí být generátor rozmítání osciloskopu vypnut. Frekvence generátoru se plynule zvyšuje od nejnižší frekvence, dokud se na obrazovce neobjeví stabilní obraz jednoho pulzu. Frekvence generátoru se rovná frekvenci opakování pulzů. Přesnost měření je dána přesností kalibrace frekvenční stupnice použitého měřicího generátoru. Sekvence nanosekundových pulzů je měřena pomocí stroboskopického osciloskopu.

KAPITOLA TŘINÁCTÁ
SPEKTRÁLNÍ ANALÝZASIGNÁLY

Obecná informace

Spektrální funkce signálu f (t) je určena známým výrazem
V reálných podmínkách funkce S (i) je měřena v konečném čase T, takže měřené spektrum je obecně funkcí nejen frekvence, ale také doby měření:

je volána funkce S t (i). aktuální spektrum signálu. Ona má velká důležitost při vývoji měřicí techniky, zejména pro stanovení doby měření.

Proudové spektrum S t (i) souvisí s funkcí spektrální hustoty, mocninou G () následujícím vztahem:

Pro konečný časový interval měření T získáme tzv. statické neboli energetické spektrum

Změna spektrální hustoty

impulsní napětí
Spektrální hustota impulsních napětí se měří pomocí harmonických a spektrálních analyzátorů. Harmonické analyzátory jsou určeny k měření amplitud a frekvencí jednotlivých harmonických složek periodických nesinusových signálů, kdy spektrum zkoumaného signálu má lineární charakter a relativní interval mezi sousedními složkami je dostatečně velký ve srovnání s filtračním pásmem. Podle způsobu extrakce harmonických se harmonické analyzátory rozlišují na rezonanční a selektivní obvody a

heterodyn. Nejpoužívanější heterodynové analyzátory, jejichž princip činnosti je podobný principu

provoz selektivních voltmetrů nebo selektivních hladinoměrů. Heterodynní analyzátory se vyznačují pečlivě zkalibrovanou stupnicí lokálního oscilátoru, která poskytuje danou chybu v určení frekvence měřené harmonie, obvykle ± (10 -6  -3), a vysokou selektivitu.

Spektrální analyzátory jsou určeny pro vizuální pozorování spektra studovaných signálů. Tato zařízení se liší způsobem provádění analýzy - sekvenční, simultánní a smíšená akce; podle návrhu obvodu - jednokanálový a vícekanálový; podle typu indikačního zařízení - oscilografické a se zapisovačem; podle frekvenčního rozsahu - nízkofrekvenční, vysokofrekvenční, ultravysokofrekvenční, široký rozsah;

podle způsobu předběžného zpracování studovaných signálů - s přímým zavedením signálu, s předběžným záznamem signálu na magnetickou pásku, s kompresí signálu v čase, s akumulací signálu v amplitudě, pomocí disperzních zpožďovacích linek. Častěji než jiné se při měření používají analyzátory se sekvenční a simultánní analýzou.

Spektrální analyzátory se sériovou analýzou. Sekvenční analyzátory obsahují buď laditelný filtr (obr. 6.34 A) nebo laditelný lokální oscilátor (obr. 3.34 b). V prvním případě je studované napětí přiváděno přes vstupní zařízení do laditelného úzkopásmového filtru, jehož nastavení se mění a prochází sériově

celé zkoumané frekvenční spektrum. Výstupní napětí filtru po detekci je fixováno záznamovým zařízením, nejčastěji záznamníkem. Jako laditelné filtry se obvykle používají dvojité RC můstky ve tvaru T, které jsou součástí záporného obvodu. zpětná vazba zesilovač (obr. 6.35). Faktor kvality takového filtru je určen výrazem - faktor kvality dvojitého RC-můstku ve tvaru T: K-zisk zesilovače bez negativní zpětné vazby). Relativní šířka pásma filtru je 2f/f = 1/Q.

Kmitočet f filtru se ladí plynulou změnou kapacit kondenzátorů a odporů rezistorů. Často se k tomuto účelu používá motor, který současně posouvá pásku magnetofonu. Na výstupu filtru jsou získány složky spektra (f-f)(f+f), které při změně rezonanční frekvence f filtru projdou pracovním rozsahem měřeného spektra (obr. 6.36 ). V důsledku detekce v kvadratickém detektoru je výstupní napětí laditelného filtru převedeno na videopuls, jehož napětí je úměrné průměrnému výkonu P  odpovídajícího úseku spektra ve frekvenčním pásmu 2f. ; průměrování se provádí v magnetoelektrickém zařízení záznamníku:

Je-li pásmo 2 dostatečně úzké, takže lze předpokládat, že výkonová spektrální hustota Gt () je v něm konstantní, platí rovnost, popř.

Hodnota 2f je dána rozlišením analyzátoru, které se rovná minimální vzdálenosti podél frekvenční osy mezi dvěma složkami spektra, při které je možné volit jednotlivé čáry spektra a měřit jejich úrovně pomocí daná chyba.

V mikrovlnné oblasti se jako laditelné filtry používají vysoce Q rezonátory, obvykle laděné ručně. Hlavní nevýhodou takových zařízení je relativně nízké rozlišení v důsledku nízkého kvalitativního faktoru filtrů.

Analyzátory s laditelnými lokálními oscilátory (viz obrázek 6.34 b) umožňují získat vysoké rozlišení pomocí vysoce kvalitních rezonátorů, obvykle křemenných filtrů, naladěných na konstantní mezifrekvenci f pr, která je volena poměrně nízká; proto je aplikována dvojitá a dokonce trojitá frekvenční konverze.

Princip fungování takových analyzátorů je snadné pochopit, když zvážíme jejich zobecnění blokové schéma(viz obr. 6.34 b). Lokální oscilátor nechť má pracovní frekvenční rozsah od t g.min do t g.max, rezonátor a zesilovač mezifrekvence IF se naladí na kmitočet f pr a je nutné určit spektrální výkon frekvenčního měniče. vstupní signál na frekvencích harmonických složek

F1, f2. . . , f  , . . . , fn

Při ladění frekvence lokálního oscilátoru bude rozdíl mezi jeho aktuální frekvencí f g  a frekvencí -té složky spektra v určitém bodě roven f pr ± f; v tomto případě se získá následující poměr frekvencí lokálního oscilátoru a -té harmonické:
(6.37)

Za kvadratickým detektorem vstupuje signál do záznamového zařízení, jehož hodnoty jsou úměrné Р  ,.

Jako příklad analyzátoru s heterodynní konverzí uvažujme blokové schéma panoramatického analyzátoru (obr. 6.37a).

Studovaný periodický signál složitého tvaru vstupuje přes vstupní zařízení do směšovače, na který je přivedeno napětí generátoru oscilačního kmitočtu GKCH. Lineární změna frekvence v průběhu času se provádí modulací signálů GKCH napětím generátoru rozmítání. V důsledku toho je horizontální výchylka elektronového paprsku úměrná změně frekvence HC a horizontální osa rastru je frekvenční osa. Kombinovaná frekvenční napětí jsou generována na výstupu směšovače. Složky spektra, jejichž frekvence leží v propustném pásmu mezifrekvenčního zesilovače f pr ±f, jsou po detekci zesíleny a zisky jsou aplikovány na vertikálně vychylující desky katodové trubice.

Vychýlení paprsku ve vertikálním směru je tedy úměrné síle určitého úzkého pásma spektra zkoumaného signálu (f-f)-(f+f) a vyhovuje nerovnosti podobné (6.37) :

kde f gkch \u003d f 0 + A t je okamžitá frekvence oscilátoru

Některé spektrální analyzátory používají logaritmické zesilovače, které umožňují pozorovat složky spektra s velkým poměrem amplitudy 100 : 1 nebo 1 000 : 1. Tyto přístroje mají obvykle přepínače pro přepínání z logaritmického zisku na lineární zisk. V logaritmickém režimu se provádí celkové posouzení spektra a lineární režim slouží k podrobné analýze vybrané oblasti frekvenční spektrum. Spektrální analyzátory používají trubice s dosvitem.

Kalibrátor (obr. 6.37) slouží k vytváření frekvenčních značek na obrazovce. Po zapnutí kalibrátoru se na obrazovce analyzátoru kromě čar zkoumaného spektra objevují čáry složek spektra kalibrátoru, jejichž frekvence je známá. V důsledku toho jsou na frekvenční ose získány referenční body známé frekvence, což umožňuje zpřesnit měřítko frekvenční osy.

Hlavní nevýhodou sekvenčních analyzátorů je dlouhá doba trvání analýzy. Například získat n spektrální čáry periodické napětí, minimální doba analýzy by měla být rovna nT, kde T je perioda studovaného napětí. S přímým zavedením zkoumaného napětí lze tato zařízení použít k analýze spektra periodických, včetně zřídka se opakujících, signálů (rádiové pulsy nebo video pulsy), kdy doba analýzy není zvláště důležitá.

Spektra jednotlivých pulzů lze měřit sekvenčním analyzátorem s jejich předběžným nezkreslujícím záznamem. V tomto případě je možné analýzu několikrát opakovat.

Analyzátory se simultánní analýzou. Tyto analyzátory umožňují současnou analýzu spektra studovaného signálu, tj. lze je použít pro přímé měření spekter jednotlivých pulzů a statistické procesy. Zkoumaný signál za vstupním zařízením (obr. 6.37b) bude současně přiváděn do n rezonátorů, z nichž každý volí úzké frekvenční pásmo. Po detekci efektivní hodnoty součástky přes spínací zařízení dopadají na katodovou trubici nebo záznamník. Analyzátory tohoto typu jsou určeny pro práci v terénu nízké frekvence, obvykle ne více než 100 kHz.

Typy použitých rezonátorů závisí na frekvenčním rozsahu zařízení. Pro infra-nízké a nízké frekvence se používají selektivní RC obvody, pro vyšší frekvence LC obvody nebo elektromechanické filtry. Spínače zajišťují sériové připojení detektorů k záznamovému zařízení. Pokud je počet kanálů malý, může přepínač chybět. V tomto případě by se počet záznamových zařízení měl rovnat počtu kanálů. Průmysl vyrábí analyzátory s počtem kanálů od 8 do 80.

V procesu měření je nutné počítat s přechodnými jevy, které vedou ke snížení rozlišení zařízení. Míra tohoto poklesu je dána parametry analyzátoru a rychlostí (časem) analýzy.

Dynamické rozlišení simultánního analyzátoru se mění s časem přibližně exponenciálním způsobem. V okamžiku sepnutí (t=0) studovaného signálu na vstup analyzátoru, který se skládá ze sady rezonátorů se stejným činitelem jakosti a ekvidistantními rezonančními frekvencemi, je výstupní napětí rovno nule. Časem se dynamické rezonanční křivky přibližují statickým, vznikají sedlovité křivky (obr. 6.38 A), analyzátor odděluje složky signálu. Nazýváme dobu, po kterou se charakteristika analyzátoru blíží s danou chybou ke své statické charakteristice doba vyřízení t y . Tato doba je nepřímo úměrná šířce pásma f f, tzn.

(6.40)

kde B je koeficient, který závisí na typu rezonátoru a blíží se jednotce.

V sekvenčních analyzátorech při měření periodických signálů přechodné jevy vznikají kontinuální změnou frekvence, která budí rezonátor, určenou rychlostí změny frekvence  f oscilátoru

Na Obr. 6.38 b statické 1 a dynamické 2 charakteristiky rezonátoru jsou znázorněny jako závislost druhé mocniny koeficientu přenosu rezonátoru K na zobecněném parametru rozladění: x=2 (- 0)/d 0 . kde ( 0 je rezonanční frekvence, d je tlumení rezonátoru). Zkreslení charakteristik rezonátoru je určeno následujícími vztahy:

Rychlost sekvenční analýzy je určena rovnicí
Doba analýzy se v tomto případě bude rovnat

Z rovnic (6.41) a (6.43) vyplývá, že doba sekvenční analýzy je přibližně k krát větší než doba potřebná pro simultánní analýzu.

Mezifrekvence se volí tak, aby se při minimální době trvání studovaného pulzu t obraz spektra získaný zrcadlovým kanálem nepřekrýval se spektrogramem hlavního kanálu (obr. 6.39). Ve většině případů se při studiu spektra omezují na měření hlavního a tří postranních laloků spektra. Šířka hlavního laloku obdélníkového pulzu je 2 a šířka postranních laloků je 1/. Pro vyloučení možnosti překrývání je tedy nutné, aby f pr >4/.


Frekvenční rozsah lokálního oscilátoru je určen šířkou zkoumaného spektra. Pro měření hlavního a tří bočních laloků by měl být rozsah výkyvu roven (obr.6.39) f g  max - f g  min 8. Frekvence rozmítání určuje počet cyklů rozmítání LO za sekundu. Minimální období vývoje je charakterizováno dobou sekvenční analýzy T last. Při analýze spektra periodických pulzních signálů je skenovací perioda Tp vztažena k periodě opakování signálu T se vztahem Tp = mT c T seq, kde m je počet spektrálních čar pozorovaných na obrazovce trubice.