Кристоф Раушер. Основы спектрального анализа
Подождите немного. Документ загружается.
Новая мобильность в анализе спектров:
Удерживаемый в руке анализатор спектра R&S FSH 3
Ïðèáîð R&S FSH 3 ÿâëÿåòñÿ êîìïàêòíûì, ëåãêèì è ïðî÷íûì
àíàëèçàòîðîì ñïåêòðà ñ âåðõíèì ÷àñòîòíûì ïðåäåëîì 3 ÃÃö, îäèíà-
êîâî óäîáíûì äëÿ ïîëåâûõ è äëÿ ñòàöèîíàðíûõ èñïûòàíèé. Îí ÿâëÿ
-
åòñÿ èäåàëüíûì, ïåðåíîñèìûì êóäà óãîäíî èçìåðèòåëüíûì ïðèáî
-
ðîì äëÿ þñòèðîâêè àíòåíí, a òàêæå, íàïðèìåð, äëÿ ìîíòèðîâàíèÿ è
îáñëóæèâàíèÿ áàçîâûõ ñòàíöèé ìîáèëüíûõ ðàäèîñèñòåì. Ïðè ðàáîòå
îò áàòàðåé âðåìÿ ðàáîòû äîõîäèò äî ÷åòûðåõ ÷àñîâ. Èìååòñÿ öåëûé
íàáîð ïðèñòàâîê äëÿ àâòîìàòè÷åñêèõ èçìåðåíèé äëÿ îáû÷íûõ ñòàí
-
äàðòîâ ìîáèëüíûõ ðàäèîñèñòåì (âêëþ÷àÿ 3GPP WCDMA, cdmaOne è
CDMA2000), ôóíêöèÿ èçìåðåíèÿ äàëüíîñòè äî ïîâðåæäåíèÿ Ð× êà
-
áåëåé, à òàêæå âîçìîæíîñòü âûñîêîòî÷íîãî èçìåðåíèÿ ìîùíîñòè
âïëîòü äî 8 ÃÃö ñ ïîìîùüþ âíåøíåãî äàò÷èêà. Ïðèáîð R&S FSH 3 –
ýòî ïðàâèëüíûé âûáîð! Áëàãîäàðÿ âåëèêîëåïíûì Ð× õàðàêòåðèñòè
-
êàì, âîçìîæíîñòè ñêàëÿðíîãî àíàëèçà öåïåé è óäîáíîìó ïîäêëþ÷å
-
íèþ ê ïåðñîíàëüíîìó êîìïüþòåðó ñ FSH ïðîãðàììíûì îáåñïå÷åíè
-
åì, ïðèáîð R&S FSH 3 çíà÷èòåëüíî ïðåâîñõîäèò äðóãèå ïðèáîðû â
ëàáîðàòîðèÿõ è ñåðâèñíûõ öåíòðàõ.
210 Îñíîâû ñïåêòðàëüíîãî àíàëèçà
Эксперт по электромагнитной совместимости:
Испытательный приемник для ЭМС R&S ESIB
Îáîçíà÷åíèå «èñïûòàòåëüíûé ïðèåìíèê» ÿâëÿåòñÿ íåìíîãî îá
-
ìàí÷èâûì, ïîñêîëüêó ïðèáîð R&S ESIB â äåéñòâèòåëüíîñòè ÿâëÿåòñÿ
ïîëíîìàñøòàáíûì è âûñîêîêà÷åñòâåííûì àíàëèçàòîðîì ñïåêòðà.  ñî
-
îòâåòñòâèè ñ êîíöåïöèåé «âñÿ ñèñòåìà â îäíîì êîðïóñå» äëÿ ñîîòâåòñò
-
âóþùèõ èçìåðåíèé ÝÌÑ, ïðèáîð îáåñïå÷èâàåò âñå ôóíêöèè, òðåáóå
-
ìûå äëÿ èçìåðåíèé ýëåêòðîìàãíèòíîé ñîâìåñòèìîñòè â ñîîòâåòñòâèè ñ
ïðèíÿòûìè ñòàíäàðòàìè. Ïðèáîð R&S ESIB îáåñïå÷èâàåò èçìåðåíèÿ
ïî âñåì ñîîòâåòñòâóþùèì êîììåð÷åñêèì è âîåííûì ñòàíäàðòàì, è åãî
âåðõíÿÿ ÷àñòîòíàÿ ãðàíèöà 40 ÃÃö ïåðåêðûâàåò âñå ÷àñòîòíûå äèàïàçî
-
íû, âàæíûå äëÿ çàäà÷ ýëåêòðîìàãíèòíîé ñîâìåñòèìîñòè.
Òåêóùèå ìîäåëè àíàëèçàòîðîâ ñïåêòðà êîìïàíèè Rohde & Schwarz 211
Структурная схема анализатора спектра,
описанного в данной книге
212 Îñíîâû ñïåêòðàëüíîãî àíàëèçà
Òåêóùèå ìîäåëè àíàëèçàòîðîâ ñïåêòðà êîìïàíèè Rohde & Schwarz 213
Приоритетный выбор для электромагнитной
совместимости измерений при разработке приборов:
испытательный приемник R&S ESPI
Äëÿ òîãî ÷òîáû ïðåäîòâðàòèòü íåïðèÿòíûå è äîðîãîñòîÿùèå
ñþðïðèçû â êîíöå ïåðèîäà ðàçðàáîòêè ïðèáîðîâ, êîòîðûé îáû÷íî çà-
âåðøàåòñÿ èíòåíñèâíûìè óñîâåðøåíñòâîâàíèÿìè, ðàçðàáîò÷èêè äîë
-
æíû âíèìàòåëüíî ñëåäèòü çà ïðåäâàðèòåëüíûì ñîîòâåòñòâèåì èõ ïðè
-
áîðîâ ïðàâèëàì ÝÌÑ â ïðîöåññå ðàçðàáîòêè. Èñïûòàòåëüíûå
ïðèåìíèêè/àíàëèçàòîðû ñïåêòðà, ïîõîæèå íà R&S ESIB, êîòîðûå áåñ
-
êîìïðîìèññíî ïðèäåðæèâàþòñÿ äåéñòâóþùèõ ñòàíäàðòîâ íà ÝÌÑ,
êðàéíå äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìû. Ìîæíî èñïîëüçîâàòü è íåñêîëüêî ìå
-
íåå ñîâåðøåííûå ïðèáîðû, êîòîðûå, òåì íå ìåíåå, äîëæíû îáåñïå
-
÷èòü íàäåæíûå ðåçóëüòàòû ïî èññëåäîâàíèþ ÝÌÑ èñïûòóåìîãî
óñòðîéñòâà, òàê ÷òî ïîñëåäóþùèå ñòðîãèå ñòàíäàðòèçîâàííûå èñïû
-
òàíèÿ ñòàëè áû ïðîñòîé ôîðìàëüíîñòüþ. Åñëè Âû ðàñïîëàãàåòå òàêè
-
ìè èçìåðèòåëüíûìè ïðèáîðàìè, êîòîðûå ìîæíî òàêæå èñïîëüçîâàòü
è êàê âûñîêîêà÷åñòâåííûå âñåñòîðîííèå àíàëèçàòîðû ñïåêòðà, ïîäîá
-
íî ïðèáîðó R&S ESPI, ó Âàñ íå áóäåò íåîáõîäèìîñòè ïðèîáðåòàòü
ñïåöèàëüíûé èçìåðèòåëüíûé ïðèáîð, êîòîðûé îáû÷íî íå áóäåò èñïî
-
ëüçîâàòüñÿ ïîñòîÿííî, îñîáåííî íà íåáîëüøèõ ïðåäïðèÿòèÿõ.
214 Îñíîâû ñïåêòðàëüíîãî àíàëèçà
Таблица соответствия обозначений на рисунках и в тексте
ТАБЛИЦА СООТВЕТСТВИЯ ОБОЗНАЧЕНИЙ НА РИСУНКАХ
И В ТЕКСТЕ К КНИГЕ «ОСНОВЫ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА»
(подготовлено по просьбе редакции)
Ïðèìå÷àíèå ïåðåâîä÷èêà.  òàáëèöó âêëþ÷åíû òîëüêî òå
îáîçíà÷åíèÿ, êîòîðûå íà ðèñóíêàõ â àíãëèéñêîì îðèãèíàëå èìåþò
äðóãîå íàïèñàíèå, ÷åì â òåêñòå ïåðåâîäà, à òàêæå òå, êîòîðûå òðåáó
-
þò ïðàâèëüíîãî ïîíèìàíèÿ ñìûñëà îáîçíà÷åíèÿ.
Îáîçíà÷åíèå
íà ðèñóíêàõ
Îáîçíà÷åíèå â ïåðåâîäå
èëè ïîÿñíåíèå ñìûñëà îáîçíà÷åíèÿ
w
0
t
, ðèñ. 2.1 Ïðîèçâåäåíèå óãëîâîé ÷àñòîòû íà òåêóùåå âðåìÿ
T
0
Ïåðèîä âûñîêî÷àñòîòíîãî ïðîöåññà
A, f, t, ðèñ. 2.2 Ñèãíàë, ÷àñòîòà è âðåìÿ
f
0
, ðèñ. 2.4 Ôóíäàìåíòàëüíàÿ (îñíîâíàÿ) ÷àñòîòíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ
A
, ðèñ. 2.5 Ìîäóëü ñèãíàëà
A
Ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü ñèãíàëà
f
T
f
í
, íåñóùàÿ ÷àñòîòà ÀÌ ñèãíàëà
f
S
f
ì
, ÷àñòîòà ìîäóëÿöèè ÀÌ ñèãíàëà
T
p
Ò
ïîâò
, ïåðèîä ïîâòîðåíèÿ èìïóëüñîâ
t
Äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà
T
bit
, ðèñ. 2.6
Ò
áèò
, äëèòåëüíîñòü áèòà
f
c
f
íåñ
, ÷àñòîòà íåñóùåé
f
in
, ðèñ. 3.1
f
âõ
, ÷àñòîòà âõîäíîãî ñèãíàëà
f
s
ff
âä
,
, ÷àñòîòà âûáîðêè èëè ÷àñòîòà äèñêðåòèçàöèè
f
in,max
f
âõ. ìàêñ
wt()
, ðèñ. 3.2 Îêîííàÿ ôóíêöèÿ
NT
s
NT
íàáë
, âðåìÿ íàáëþäåíèÿ
fk()
, ðèñ. 3.4 Îòñ÷åò ÷àñòîòû â ê-òîé çîíå
f
IF
, ðèñ. 3.10
f
Ï×
, ïðîìåæóòî÷íàÿ ÷àñòîòà
Îáîçíà÷åíèå
íà ðèñóíêàõ
Îáîçíà÷åíèå â ïåðåâîäå
èëè ïîÿñíåíèå ñìûñëà îáîçíà÷åíèÿ
z
out
, ðèñ. 4.1
z
âûõ
, êîìïëåêñíûé âûõîäíîé èìïåäàíñ
z
in
z
âõ
, êîìïëåêñíûé âõîäíîé èìïåäàíñ
f
LO
, ðèñ. 4.2
f
ãåò
, ÷àñòîòà ãåòåðîäèíà
f
in u,
f
âõ. í
, ïåðåíåñåííàÿ âíèç ÷àñòîòà âõîäíîãî ñèãíàëà
f
in o,
f
âõ.â
, ïåðåíåñåííàÿ ââåðõ ÷àñòîòà âõîäíîãî ñèãíàëà
f
in,min
, ðèñ. 4-3
f
âõ. ìèí
, ìèíèìàëüíàÿ ÷àñòîòà âõîäíîãî ñèãíàëà
f
LO,min
f
ãåò. ìèí
, ìèíèìàëüíàÿ ÷àñòîòà ãåòåðîäèíà
f
im ,min
f
çåðê. ìèí
, ìèíèìàëüíàÿ ÷àñòîòà çåðêàëüíîãî êàíàëà
f
in,max
f
âõ. ìàêñ
, ìàêñèìàëüíàÿ ÷àñòîòà âõîäíîãî ñèãíàëà
f
LO,max
f
ãåò. ìàêñ
, ìàêñèìàëüíàÿ ÷àñòîòà ãåòåðîäèíà
f
im ,max
f
çåðê. ìàêñ
, ìàêñèìàëüíàÿ ÷àñòîòà çåðêàëüíîãî êàíàëà
2
nd
IF, ðèñ. 4.6 2-ÿ Ï×, âòîðàÿ ïðîìåæóòî÷íàÿ ÷àñòîòà
1
st
IF 1-ÿ Ï×, ïåðâàÿ ïðîìåæóòî÷íàÿ ÷àñòîòà
2
nd
LO 2-é ãåòåðîäèí
B
I
, ðèñ. 4.9
Ï
èìï
, ïîëîñà èìïóëüñà
B
N
Ï
øóì
, øóìîâàÿ ïîëîñà
n
IF
, ðèñ. 4.15
v
Ï×
, ñèãíàë íà Ï×
B
IF
Ï
Ï×
, ïîëîñà Ï× òðàêòà
n
Video
v
âèäåî
, âèäåîñèãíàë
B
Video
Ï
âèäåî
, ïîëîñà ÷àñòîò âèäåî òðàêòà
w
IF
, ðèñ. 4.17
w
Ï×
, êðóãîâàÿ ÷àñòîòà Ï× òðàêòà
A
in
, ðèñ. 4.18
À
âõ
, âõîäíîé ñèãíàë
A
IF
À
Ï×
, ñèãíàë íà Ï×
A
Video
À
âèäåî
, âèäåîñèãíàë
fèëèf
ein
f
âõ
f
m
f
ìîä
, ÷àñòîòà ìîäóëÿöèè ïðè ÀÌ
g
IF
, ðèñ. 4.32
K
óñ. Ï×
, êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ Ï× òðàêòà
q
RF
K
óñ.Â×
, êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ Â× òðàêòà
216 Îñíîâû ñïåêòðàëüíîãî àíàëèçà
Îáîçíà÷åíèå
íà ðèñóíêàõ
Îáîçíà÷åíèå â ïåðåâîäå
èëè ïîÿñíåíèå ñìûñëà îáîçíà÷åíèÿ
L
mix
L
ñìåñ
, óðîâåíü ñèãíàëà ñìåñèòåëÿ
f
start
, ðèñ. 4.35
f
íà÷
, íà÷àëüíàÿ ÷àñòîòà
f
stop
f
êîí
, êîíå÷íàÿ ÷àñòîòà
f
stIF1
, ðèñ. 4.36
f
1Ï×
, ïåðâàÿ Ï×
Â, ðèñ. 4.37 Ï, ïîëîñà ÷àñòîò
F, ðèñ. 5.1 F, ôàêòîð øóìà èíäèâèäóàëüíîãî êàñêàäà
GG, êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ èíäèâèäóàëüíîãî êàñêàäà
FG
total total
,
Ñóììàðíûå êîýôôèöèåíòû êàñêàäíîãî ñîåäèíåíèÿ
RF Att, ðèñ. 5.2 Îñëàáëåíèå ïî âûñîêîé ÷àñòîòå
L
out
, ðèñ. 5.6
L
âûõ
, óðîâåíü âûõîäíîãî ñèãíàëà
L
ndH2
L
âûõ2
, óðîâåíü âòîðîé ãàðìîíèêè íà âûõîäå
SHI
in
SHI
âõ
, òî÷êà ïåðåñå÷åíèÿ ñî âòîðîé ãàðìîíèêîé ïî âõîäó
SHI
out
SHI
âûõ
, òî÷êà ïåðåñå÷åíèÿ ñî âòîðîé ãàðìîíèêîé ïî âûõîäó
L
in
L
âõ
, óðîâåíü âõîäíîãî ñèãíàëà
IP
out
2
, ðèñ. 5.8
IP2
âûõ
, òî÷êà ïåðåñå÷åíèÿ ñ èíòåðìîäóëÿöèîííîé ïðÿìîé
âòîðîãî ïîðÿäêà ïî âûõîäó
IP
in
2
IP2
âõ
, òî÷êà ïåðåñå÷åíèÿ ñ èíòåðìîäóëÿöèîííîé ïðÿìîé
âòîðîãî ïîðÿäêà ïî âõîäó
IP
out
3
IP3
âûõ
, òî÷êà ïåðåñå÷åíèÿ ñ èíòåðìîäóëÿöèîííîé ïðÿìîé
òðåòüåãî ïîðÿäêà ïî âûõîäó
IP
in
2
IP3
âõ
, òî÷êà ïåðåñå÷åíèÿ ñ èíòåðìîäóëÿöèîííîé ïðÿìîé
òðåòüåãî ïîðÿäêà ïî âõîäó
L
IM2
L
ÈÌ2
, óðîâåíü èíòåðìîäóëÿöèîííîãî ïðîäóêòà âòîðîãî
ïîðÿäêà
L
IM3
L
ÈÌ3
, óðîâåíü èíòåðìîäóëÿöèîííîãî ïðîäóêòà òðåòüåãî
ïîðÿäêà
L
dB out1,
, ðèñ. 5.14
L
1äÁ, âûõ
, óðîâåíü îäíîäåöèáåëüíîé êîìïðåññèè ïî âûõîäó
L
dB in1,
L
1äÁ, âõ
, óðîâåíü îäíîäåöèáåëüíîé êîìïðåññèè ïî âõîäó
E
p
, ðèñ. 5.16
Å
ÈÌÏ
, ýíåðãèÿ èìïóëüñà
P
p
P
ÈÌÏ
, ìîùíîñòü èìïóëüñà
Òàáëèöà ñîîòâåòñòâèÿ îáîçíà÷åíèé íà ðèñóíêàõ è â òåêñòå 217
Îáîçíà÷åíèå
íà ðèñóíêàõ
Îáîçíà÷åíèå â ïåðåâîäå
èëè ïîÿñíåíèå ñìûñëà îáîçíà÷åíèÿ
t
p
t
ÈÌÏ
, äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà
L
N rel,
, ðèñ. 5.19
L
ø. îòí
, îòíîñèòåëüíûé óðîâåíü øóìà
L
krel2,
L
èñê2. îòí
, îòíîñèòåëüíûé óðîâåíü èñêàæåíèé ïî âòîðîé
ãàðìîíèêå
L
IM rel3,
L
èì3. îòí
, îòíîñèòåëüíûé óðîâåíü èíòåðìîäóëÿöèîííûõ
ïðîäóêòîâ òðåòüåãî ïîðÿäêà
L
mix opt,
L
ñì,îïò
, îïòèìàëüíûé óðîâåíü ñèãíàëà ñìåñèòåëÿ
B
N
Â
ø
, øóìîâàÿ ïîëîñà
a
r
, ðèñ. 5.26
à
âîç
, âîçâðàòíûå ïîòåðè
a
r total,
à
âîç. îáù
, îáùèå âîçâðàòíûå ïîòåðè
L
T
, ðèñ. 6.1
L
íåñ
, óðîâåíü íåñóùåé
f
T
f
íåñ
, ÷àñòîòà íåñóùåé
L
PN
L
ôø
, óðîâåíü ôàçîâûõ øóìîâ
f
off
f
îòñòð
, ÷àñòîòà îòñòðîéêè îò íåñóùåé
L
PN RBW,
, ðèñ. 6.22
L
ôø. ïðîï
, óðîâåíü ôàçîâûõ øóìîâ â ïîëîñå ïðîïóñêàíèÿ
ïðèåìíèêà
L
sum
L
ñóìì
, ñóììàðíûé óðîâåíü
L
N rel,
L
ø. îòí
, îòíîñèòåëüíûé óðîâåíü øóìà
218 Îñíîâû ñïåêòðàëüíîãî àíàëèçà
Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2. СИГНАЛ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.1. Сигналы, действующие во временной области . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2. Соотношения между временной и частотной областями . . . . . . . . . . . 4
Периодические сигналы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Непериодические сигналы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И ОРГАНЫ УПРАВЛЕНИЯ АНАЛИЗАТОРОМ СПЕКТРА . 12
3.1. Фурье анализатор
(анализатор типа быстрого преобразования Фурье) . . . . . . . . . . . . 12
3.2. Анализаторы, работающие по гетеродинному принципу . . . . . . . . . . . 21
3.3. Главные регулировочные параметры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АНАЛИЗАТОРА, РАБОТАЮЩЕГО
ПО ГЕТЕРОДИННОМУ ПРИНЦИПУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.1. Входная радиочастотная секция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Измерения в системах с входным сопротивлением 75 Ом . . . . . . . 28
Входной тракт РЧ для частот до 3 ГГц . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Измерение сигналов с постоянной (DC) составляющей . . . . . . . . . 32
Входная радиочастотная секция для частот,
превышающих 3 ГГц. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Внешние смесители. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.2. Обработка сигнала промежуточной частоты. . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Аналоговые фильтры ПЧ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Цифровые фильтры ПЧ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
БПФ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.3. Определение видеосигнала и видеофильтры . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.4. Детекторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Влияние детекторов на изображение для различных
типов входных сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Усреднение по нескольким измерениям . . . . . . . . . . . . . . . . 67