Кристоф Раушер. Основы спектрального анализа

Подождите немного. Документ загружается.

×èñëî âû÷èñëèòåëüíûõ ïðîöåäóð, òðåáóåìîå äëÿ âûïîëíåíèÿ

ïðåîáðàçîâàíèÿ Ôóðüå, ìîæåò áûòü óìåíüøåíî ïðè èñïîëüçîâàíèè

îïòèìèçèðîâàííûõ àëãîðèòìîâ. Íàèáîëåå ÷àñòî èñïîëüçóåìûì ìåòî

äîì ÿâëÿåòñÿ áûñòðîå ïðåîáðàçîâàíèå Ôóðüå (ÁÏÔ). Àíàëèçàòîðû

ñïåêòðà, ðàáîòàþùèå ïî ýòîìó ïðèíöèïó, íàçûâàþòñÿ ÁÏÔ àíàëèçà

òîðàìè. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà òàêîãî àíàëèçàòîðà ïîêàçàíà íà ðèñ. 3.6.

Äëÿ òî÷íîãî ñîîòâåòñòâèÿ òåîðåìå î âûáîðêàõ ïîëîñà ÷àñòîò

âõîäíîãî ñèãíàëà îãðàíè÷èâàåòñÿ àíàëîãîâûì íèçêî÷àñòîòíûì ôèëü-

òðîì (÷àñòîòà ñðåçà ôèëüòðà

ñô

âõ ìàêñ

), ñòîÿùèì ïåðåä àíàëîãî-

öèôðîâûì ïðåîáðàçîâàòåëåì (ÀÖÏ). Ïîñëå îñóùåñòâëåíèÿ âûáîðîê

êâàíòîâàííûå çíà÷åíèÿ ñîõðàíÿþòñÿ â ïàìÿòè è çàòåì èñïîëüçóþòñÿ

äëÿ âû÷èñëåíèÿ ñèãíàëà â ÷àñòîòíîé îáëàñòè. Â êîíöå êîíöîâ, ïðè-

áîð ïîêàçûâàåò ÷àñòîòíûé ñïåêòð ñèãíàëà.

Êâàíòîâàíèå âûáîðîê ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ øóìà êâàí-

òîâàíèÿ, êîòîðûé âûçûâàåò îãðàíè÷åíèå äèíàìè÷åñêîãî äèàïàçîíà â

ðàéîíå åãî íèæíåé ãðàíèöû. ×åì áîëüøå ðàçðÿäíîñòü (÷èñëî ðàçðÿ-

äîâ) ïðèìåíÿåìîãî ÀÖÏ, òåì íèæå îêàçûâàåòñÿ øóì êâàíòîâàíèÿ.

Èç-çà îãðàíè÷åííîñòè ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ äîñòóïíûõ ÀÖÏ ñ

âûñîêîé ðàçðÿäíîñòüþ, äëÿ ÁÏÔ àíàëèçàòîðîâ ïðèõîäèòñÿ èñêàòü

êîìïðîìèññ ìåæäó äèíàìè÷åñêèì äèàïàçîíîì è ìàêñèìàëüíîé ÷àñ

òîòîé âõîäíîãî ñèãíàëà. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ øèðîêèé äèíàìè÷åñêèé

äèàïàçîí â ðàéîíå 100 äÁ äëÿ ÁÏÔ àíàëèçàòîðîâ ìîæåò áûòü äîñòèã

íóò òîëüêî äëÿ íèçêî÷àñòîòíûõ ïðèìåíåíèé âïëîòü äî 100 êÃö. Áî

ëåå øèðîêèå ïîëîñû íåèçáåæíî ïðèâîäÿò ê ñíèæåíèþ äèíàìè÷åñêî

ãî äèàïàçîíà.

Â ïðîòèâîâåñ äðóãèì ïîñòðîåíèÿì àíàëèçàòîðîâ, ôàçîâàÿ èí

ôîðìàöèÿ íå òåðÿåòñÿ â ïðîöåññå êîìïëåêñíîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ Ôó

ðüå. Ïîýòîìó ÁÏÔ àíàëèçàòîðû ñïîñîáíû îïðåäåëèòü êîìïëåêñíûé

ñïåêòð, ò. å. åãî àìïëèòóäó è ôàçó. Åñëè ê òîìó æå áëîêè àíàëèçàòîðà

îáëàäàþò âûñîêîé âû÷èñëèòåëüíîé ñêîðîñòüþ, òî îíè ïîçâîëÿþò äà

æå ïðîâîäèòü àíàëèç â ðåàëüíîì ìàñøòàáå âðåìåíè.

ÁÏÔ àíàëèçàòîðû íåóäîáíû äëÿ àíàëèçà èìïóëüñíûõ ñèãíàëîâ

(ñì. ðèñ. 3.7). Ðåçóëüòàò ÁÏÔ çàâèñèò îò âûáðàííîãî ó÷àñòêà âðåìåí

20 Îñíîâû ñïåêòðàëüíîãî àíàëèçà

Ðèñ. 3.6. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà ÁÏÔ àíàëèçàòîðà

íîé ôóíêöèè. Ïîýòîìó äëÿ êîððåêòíîãî àíàëèçà íåîáõîäèìî çíàòü

íåêîòîðûå ñâîéñòâà àíàëèçèðóåìîãî ñèãíàëà, íåîáõîäèìûå äëÿ çàäà

íèÿ ãðàíèö èíòåðâàëà èçìåðåíèÿ.

3.2. Анализаторы, работающие по гетеродинному принципу

Èç-çà îãðàíè÷åíèé íà ïîëîñó ïðîïóñêàíèÿ äîñòóïíûõ ÀÖÏ,

ÁÏÔ àíàëèçàòîðû óäîáíû òîëüêî äëÿ àíàëèçà íèçêî÷àñòîòíûõ ñèãíà

ëîâ. Äëÿ àíàëèçà ñïåêòðà âûñîêî÷àñòîòíûõ ñèãíàëîâ â ìèêðîâîëíî

âîì è ìèëëèìåòðîâîì äèàïàçîíàõ èñïîëüçóþòñÿ àíàëèçàòîðû ñ ïðå

îáðàçîâàíèåì ÷àñòîòû âõîäíîãî ñèãíàëà. Â ýòîì ñëó÷àå ñïåêòð

âõîäíîãî ñèãíàëà íå âû÷èñëÿåòñÿ ïî îòñ÷åòàì âðåìåííîé ðåàëèçà

öèè, à îïðåäåëÿåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî ñ ïîìîùüþ àíàëèçà â ÷àñòîò

íîé îáëàñòè. Äëÿ òàêîãî àíàëèçà íåîáõîäèìî ðàçáèòü âõîäíîé ñïåêòð

íà èíäèâèäóàëüíûå ñïåêòðàëüíûå êîìïîíåíòû, íàõîäÿùèåñÿ â èñ

õîäíîì ñèãíàëå. Äëÿ ýòîé öåëè, êàê ïîêàçàíî íà ðèñ. 3.8, ìîæíî èñ

ïîëüçîâàòü ïåðåñòðàèâàåìûé ïîëîñîâîé ôèëüòð.

3. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà è îðãàíû óïðàâëåíèÿ àíàëèçàòîðîì ñïåêòðà 21

Ðèñ. 3.7. ÁÏÔ èìïóëüñíûõ ñèãíàëîâ

(ðåçóëüòàò çàâèñèò îò âðåìåíè èçìåðåíèÿ)

Ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ ôèëüòðà ñîîòâåòñòâóåò ïîëîñå ðàçðåøå

íèÿ ÷àñòîò (RBW) àíàëèçàòîðà. ×åì ìåíüøå ïîëîñà ðàçðåøåíèÿ, òåì

âûøå ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå àíàëèçàòîðà.

Îäíàêî óçêîïîëîñíûå ôèëüòðû âõîäíûõ ñèãíàëîâ ñîâðåìåí-

íûõ àíàëèçàòîðîâ ñïåêòðà, ïåðåñòðàèâàåìûå â ÷àñòîòíîì äèàïàçîíå,

òðóäíî îñóùåñòâèòü òåõíè÷åñêè. Áîëåå òîãî, ïåðåñòðàèâàåìûå ôèëü-

òðû èìåþò ïîñòîÿííóþ ïîëîñó ïðîïóñêàíèÿ, íîðìèðîâàííóþ îòíî-

ñèòåëüíî öåíòðàëüíîé ÷àñòîòû. Ïîýòîìó àáñîëþòíîå çíà÷åíèå ïîëî-

ñû ïðîïóñêàíèÿ ðàñòåò ñ óâåëè÷åíèåì öåíòðàëüíîé ÷àñòîòû. Â ñâÿçè

ñ ýòèì ýòî ðåøåíèå íå ïîäõîäèò äëÿ ñïåêòðàëüíîãî àíàëèçà.

Ïîýòîìó àíàëèçàòîðû ñïåêòðà äëÿ äèàïàçîíîâ âûñîêèõ âõîäíûõ

÷àñòîò îáû÷íî ðàáîòàþò ïî ïðèíöèïó îáû÷íûõ ñóïåðãåòåðîäèííûõ

ïðèåìíèêîâ. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà òàêîãî ïðèåìíèêà ïîêàçàíà íà ðèñ. 3.9.

22 Îñíîâû ñïåêòðàëüíîãî àíàëèçà

Ðèñ. 3.8. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà àíàëèçàòîðà ñïåêòðà

ñ ïåðåñòðàèâàåìûì ïîëîñîâûì ôèëüòðîì

Ðèñ. 3.9. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà àíàëèçàòîðîâ ñïåêòðà, ðàáîòàþùèõ

ïî ñóïåðãåòåðîäèííîìó ïðèíöèïó

Ñóïåðãåòåðîäèííûé ïðèåìíèê ïðåîáðàçóåò âõîäíîé ïðèíèìàå

ìûé ñèãíàë ñ ïîìîùüþ ñìåñèòåëÿ è ìåñòíîãî ãåòåðîäèíà (LO) â ñèã

íàë ïðîìåæóòî÷íîé ÷àñòîòû (Ï×). Åñëè ìåñòíûé ãåòåðîäèí ïåðåñòðà

èâàåòñÿ (ïðè óñëîâèè, ÷òî ýòî òåõíè÷åñêè îñóùåñòâèìî), òî ïîëíûé

÷àñòîòíûé äèàïàçîí âõîäíîãî ñèãíàëà ìîæåò áûòü ïðåîáðàçîâàí (ïå

ðåíåñåí) íà ïîñòîÿííóþ ïðîìåæóòî÷íóþ ÷àñòîòó èçìåíåíèåì ÷àñ

òîòû ãåòåðîäèíà. Ðàçðåøåíèå àíàëèçàòîðà çàòåì îáåñïå÷èâàåòñÿ ôèëü

òðîì Ï× ñ ôèêñèðîâàííîé öåíòðàëüíîé ÷àñòîòîé.

Â îòëè÷èå îò êîíöåïöèè, îïèñàííîé âûøå, êîãäà ôèëüòð, îáåñ

ïå÷èâàþùèé òðåáóåìîå ðàçðåøåíèå, áóäó÷è äèíàìè÷åñêèì êîìïî

íåíòîì, ïåðåñòðàèâàåòñÿ ïî ÷àñòîòå â äèàïàçîíå äåéñòâèÿ ñïåêòðà

âõîäíîãî ñèãíàëà, òî òåïåðü íàîáîðîò: âõîäíîé ñèãíàë ïåðåñòðàèâà

åòñÿ ïî ÷àñòîòå, ïðîõîäÿ çàòåì ÷åðåç ôèëüòð ñ ôèêñèðîâàííîé ÷àñ

òîòíîé õàðàêòåðèñòèêîé.

Ïðåîáðàçîâàííûé ñèãíàë ñíà÷àëà óñèëèâàåòñÿ äî òîãî, êàê îí

ïîäàåòñÿ íà ôèëüòð Ï×, êîòîðûé è îïðåäåëÿåò ïîëîñó ðàçðåøåíèÿ

àíàëèçàòîðà. Ôèëüòð Ï× èìååò ïîñòîÿííóþ öåíòðàëüíóþ ÷àñòîòó,

áëàãîäàðÿ ÷åìó óäàåòñÿ óñòðàíèòü âñå ïðîáëåìû, ñâÿçàííûå ñ ïåðå-

ñòðàèâàåìûìè ôèëüòðàìè.

Äëÿ òîãî ÷òîáû îáåñïå÷èòü âîçìîæíîñòü ñèãíàëàì ñ øèðîêèì

äèàïàçîíîì óðîâíåé âîñïðîèçâîäèòüñÿ îäíîâðåìåííî íà ýêðàíå àíà-

ëèçàòîðà, ñèãíàë Ï× ñæèìàåòñÿ (êîìïðåññèðóåòñÿ) ïî óðîâíþ ñ ïîìî-

ùüþ ëîãàðèôìè÷åñêîãî óñèëèòåëÿ è äàëåå îïðåäåëÿåòñÿ îãèáàþùàÿ

ñèãíàëà. Ðåçóëüòèðóþùèé âûõîäíîé ñèãíàë íàçûâàåòñÿ «âèäåîñèãíà-

ëîì» . Ýòîò ñèãíàë ìîæåò áûòü óñðåäíåí ñ ïîìîùüþ ðåãóëèðóåìîãî

íèçêî÷àñòîòíîãî ôèëüòðà, íàçûâàåìîãî «âèäåîôèëüòðîì» . Òàêèì îá

ðàçîì, ñèãíàë î÷èùàåòñÿ îò øóìîâ è ñãëàæèâàåòñÿ äëÿ óäîáíîé èíäè

êàöèè íà ýêðàíå. Âèäåîñèãíàë ïîäàåòñÿ íà âõîä âåðòèêàëüíîãî îòêëî

íåíèÿ ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé òðóáêè (ÝËÒ) àíàëèçàòîðà. Ïîñêîëüêó

âèäåîñèãíàë íà ýêðàíå àíàëèçàòîðà äîëæåí âîñïðîèçâîäèòüñÿ â ôóíê

öèè îò ÷àñòîòû, äëÿ ãîðèçîíòàëüíîé ðàçâåðòêè ëó÷à ÝËÒ èñïîëüçóåò

ñÿ òîò æå ñàìûé ïèëîîáðàçíûé ñèãíàë, ÷òî è äëÿ ïåðåñòðîéêè ïî ÷àñ

òîòå ìåñòíîãî ãåòåðîäèíà. Îáå ÷àñòîòû: ãåòåðîäèíà è Ï× – èçâåñòíû.

Òàêèì îáðàçîì, ïîëîæåíèå ïî ÷àñòîòå âõîäíîãî ñèãíàëà ìîæåò ïðÿìî

íàáëþäàòüñÿ íà ñïåêòðàëüíîé êàðòèíêå íà ýêðàíå àíàëèçàòîðà.

Â ñîâðåìåííûõ àíàëèçàòîðàõ ñïåêòðà ïðàêòè÷åñêè âñå ïðîöåñ

ñû óïðàâëÿþòñÿ îäíèì èëè íåñêîëüêèìè ìèêðîïðîöåññîðàìè, ïðåäî

ñòàâëÿÿ îãðîìíîå êîëè÷åñòâî íîâûõ ôóíêöèîíàëüíûõ âîçìîæíîñòåé,

êîòîðûå ðàíåå áûëè íåäîñòóïíû. Îäíà èç òàêèõ âîçìîæíîñòåé – ýòî

3. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà è îðãàíû óïðàâëåíèÿ àíàëèçàòîðîì ñïåêòðà 23

äèñòàíöèîííîå óïðàâëåíèå àíàëèçàòîðîì ñïåêòðà ÷åðåç èíòåðôåéñû,

ñêàæåì, ïî øèíå IEEE.

Ñîâðåìåííûå àíàëèçàòîðû èñïîëüçóþò áûñòðûå ñèñòåìû öèôðî

âîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ, ãäå âõîäíîé ñèãíàë ïîäâåðãàåòñÿ âûáîðêå íà

ïîäõîäÿùåì èíòåðâàëå âðåìåíè ñ ïîìîùüþ ÀÖÏ, è äàëåå îáðàáàòûâà

åòñÿ öèôðîâûì ñèãíàëüíûì ïðîöåññîðîì. Âûñîêèå ñêîðîñòè ðàáîòû,

îáåñïå÷èâàåìûå â ñîâðåìåííûõ ìîäóëÿõ âûáîðêè è ìîäóëÿõ öèôðîâîé

îáðàáîòêè, åùå áîëåå óëó÷øàþò îáðàáîòêó ñèãíàëà íà âñåì ïóòè åãî

ïðîõîæäåíèÿ. Ðàíåå âèäåîñèãíàë îöèôðîâûâàëñÿ ïîñëå ïðîõîæäåíèÿ

24 Îñíîâû ñïåêòðàëüíîãî àíàëèçà

Ðèñ. 3.10. Ïðîõîæäåíèå («ñâèïèðîâàíèå») ñèãíàëà ÷åðåç ôèëüòð ðàçðåøåíèÿ

â ñóïåðãåòåðîäèííîì ïðèåìíèêå

÷åðåç àíàëîãîâûé äåòåêòîð âûäåëåíèÿ îãèáàþùåé è âèäåîôèëüòð, â òî

âðåìÿ êàê ñåé÷àñ â ñîâðåìåííûõ àíàëèçàòîðàõ ñïåêòðà ñèãíàë ÷àñòî

îöèôðîâûâàåòñÿ ïîñëå ïîñëåäíåãî êàñêàäà óñèëèòåëÿ Ï×. Îãèáàþùàÿ

ñèãíàëà Ï× îïðåäåëÿåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî èç åãî âûáîðîê.

Ñîîòâåòñòâåííî, ïåðâûé ãåòåðîäèí áîëüøå íå ïåðåñòðàèâàåòñÿ

ñ ïîìîùüþ àíàëîãîâîãî ïèëîîáðàçíîãî ñèãíàëà, êàê â ïðåæíèõ ñó

ïåðãåòåðîäèííûõ ïðèåìíèêàõ. Âìåñòî ýòîãî, ãåòåðîäèí çàõâàòûâàåò

ñÿ îïîðíûì ñèãíàëîì ÷åðåç ñèñòåìó ôàçîâîé àâòîïîäñòðîéêè ÷àñòî

òû (ÔÀÏ×) è ïåðåñòðàèâàåòñÿ ïóòåì èçìåíåíèÿ êîýôôèöèåíòîâ

äåëåíèÿ ÷àñòîòû. Âûèãðûø îò èñïîëüçîâàíèÿ òåõíèêè ÔÀÏ× ñâÿçàí

ñ ñóùåñòâåííî áîëåå âûñîêîé òî÷íîñòüþ óñòàíîâêè ÷àñòîòû, ïî ñðàâ

íåíèþ ñ äîñòèãàåìîé ñ ïîìîùüþ àíàëîãîâîé ïåðåñòðîéêè.

Âìåñòî óñòàðåâøèõ ÝËÒ ìîæíî èñïîëüçîâàòü ñîâðåìåííûé ñâå

òîäèîäíûé äèñïëåé, ÷òî ïðèâîäèò ê áîëåå êîìïàêòíûì êîíñòðóêöèÿì.

3.3. Главные регулировочные параметры

Àíàëèçàòîðû ñïåêòðà îáû÷íî îáåñïå÷èâàþò ýëåìåíòàðíóþ ðå-

ãóëèðîâêó ñëåäóþùèõ âàæíåéøèõ ïàðàìåòðîâ (ðèñ. 3.11):

• Äèàïàçîí èíäèöèðóåìûõ ÷àñòîò.

Äèàïàçîí ÷àñòîò, ïîêàçûâàåìûé íà ýêðàíå àíàëèçàòîðà, ìîæåò

óñòàíàâëèâàòüñÿ ïóòåì ðåãóëèðîâêè íà÷àëüíîé è êîíå÷íîé ÷àñòîòû

(ò. å. ìèíèìàëüíîé è ìàêñèìàëüíîé ÷àñòîòû, ïîäëåæàùèõ èíäèêàöèè

íà ýêðàíå àíàëèçàòîðà), èëè öåíòðàëüíîé ÷àñòîòû è ðàçìàõà, îòñ÷è

òûâàåìîãî â îáå ñòîðîíû îò öåíòðàëüíîé ÷àñòîòû. Ïîñëåäíèé óñòà

íîâî÷íûé ðåæèì ïîêàçàí íà ðèñ. 3.11. Ñîâðåìåííûå àíàëèçàòîðû

ñïåêòðà èìåþò âîçìîæíîñòü óñòàíîâêè îáîèõ ýòèõ ðåæèìîâ.

• Äèàïàçîí èíäèöèðóåìûõ óðîâíåé.

Ýòîò äèàïàçîí óñòàíàâëèâàåòñÿ ñ ïîìîùüþ ìàêñèìàëüíîãî èí

äèöèðóåìîãî óðîâíÿ (îïîðíîãî óðîâíÿ) è ðàçìàõà óðîâíåé. Â ïðèìå

ðå, ïîêàçàííîì íà ðèñ. 3.11, îïîðíûé óðîâåíü ðàâåí 0 äÁì (óðîâåíü â

äåöèáåëàõ îò ìèëëèâàòòà) è ðàçìàõ ðàâåí 100 äÁ. Êàê áóäåò îïèñàíî

äàëåå, êîýôôèöèåíò îñëàáëåíèÿ âõîäíîãî Ð× àòòåíþàòîðà òàêæå

âëèÿåò íà ýòó ðåãóëèðîâêó.

• Ðàçðåøåíèå ïî ÷àñòîòå.

Äëÿ àíàëèçàòîðîâ, ðàáîòàþùèõ ïî ãåòåðîäèííîìó ïðèíöè

ïó, ðàçðåøåíèå ïî ÷àñòîòå ðåãóëèðóåòñÿ ïîëîñîé ïðîïóñêàíèÿ Ï×

3. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà è îðãàíû óïðàâëåíèÿ àíàëèçàòîðîì ñïåêòðà 25

ôèëüòðà. Ïîýòîìó ðàçðåøåíèå ïî ÷àñòîòå ÷àñòî íàçûâàþò ïîëîñîé

ðàçðåøåíèÿ.

• Âðåìÿ ðàçâåðòêè (òîëüêî äëÿ àíàëèçàòîðîâ, ðàáîòàþùèõ ïî

ãåòåðîäèííîìó ïðèíöèïó).

Âðåìÿ, òðåáóåìîå äëÿ îïðåäåëåíèÿ è çàïèñè â ïàìÿòü èíòåðå

ñóþùåãî ïîëüçîâàòåëÿ ïîëíîãî ÷àñòîòíîãî ñïåêòðà, òðàêòóåòñÿ êàê

âðåìÿ ðàçâåðòêè.

Íåêîòîðûå èç ýòèõ ïàðàìåòðîâ çàâèñÿò äðóã îò äðóãà. Î÷åíü

ìàëûå ïîëîñû ðàçðåøåíèÿ, íàïðèìåð, ïðèâîäÿò ê îòíîñèòåëüíî äëè

òåëüíîìó âðåìåíè ðàçâåðòêè. Òî÷íûå ñîîòíîøåíèÿ îïèñàíû â äåòà

ëÿõ â ðàçä. 4.6.

26 Îñíîâû ñïåêòðàëüíîãî àíàëèçà

Ðèñ. 3.11. Èçîáðàæåíèå èçìåðåííîãî ñïåêòðà íà ýêðàíå

4. Практическая реализация анализатора, работающего по гетеродинному принципу

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АНАЛИЗАТОРА,

РАБОТАЮЩЕГО ПО ГЕТЕРОДИННОМУ ПРИНЦИПУ

Â ðàçäåëå ïðèâîäèòñÿ äåòàëüíîå îïèñàíèå îòäåëüíûõ óçëîâ

àíàëèçàòîðà, ðàáîòàþùåãî ïî ãåòåðîäèííîìó ïðèíöèïó, à òàêæå

ïðàêòè÷åñêàÿ ðåàëèçàöèÿ ñîâðåìåííîãî àíàëèçàòîðà ñïåêòðà äëÿ ÷àñ

òîòíîãî äèàïàçîíà îò 9 êÃö äî 3/7 ÃÃö. Äåòàëüíàÿ ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà

ïðèâåäåíà íà ðàçâîðà÷èâàåìîé ñòðàíèöå â êîíöå êíèãè. Èíäèâèäóàëü

íûå áëîêè ïåðåíóìåðîâàíû äëÿ óäîáñòâà è îáúåäèíåíû â ôóíêöèî

íàëüíûå óçëû.

4.1. Входная радиочастотная секция

Ïîäîáíî ìíîãèì èçìåðèòåëüíûì ïðèáîðàì, èñïîëüçóåìûì â

îáëàñòè ñîâðåìåííûõ òåëåêîììóíèêàöèé, àíàëèçàòîðû ñïåêòðà

îáû÷íî îðèåíòèðîâàíû íà âõîäíîå ðàäèî÷àñòîòíîå ñîïðîòèâëåíèå

50 Îì. Äëÿ ïðîâåäåíèÿ èçìåðåíèé â ñèñòåìàõ ñ ñîïðîòèâëåíèåì

75 Îì, òàêèõ, êàê ñèñòåìû êàáåëüíîãî òåëåâèäåíèÿ (CATV), ðàçðàáî-

òàíû íåêîòîðûå òèïû ñïåöèàëüíûõ àíàëèçàòîðîâ ñ âõîäíûì ñîïðî-

òèâëåíèåì 75 Îì. Ñ ïîìîùüþ òðàíñôîðìàòîðîâ èìïåäàíñà àíàëèçà-

òîðû ñ âõîäíûì ñîïðîòèâëåíèåì 50 Îì ìîæíî ñ óñïåõîì ïðèìåíÿòü

è äëÿ ñèñòåì ñ âõîäíûì ñîïðîòèâëåíèåì 75 Îì (ñì. ïîäñêàçêè â ïîä-

ðàçä.: «Èçìåðåíèÿ â ñèñòåìàõ ñ âõîäíûì ñîïðîòèâëåíèåì 75 Îì»).

Êðèòåðèåì êà÷åñòâà àíàëèçàòîðà ñïåêòðà ÿâëÿåòñÿ âõîäíîé êîýô

ôèöèåíò ñòîÿ÷åé âîëíû ïî íàïðÿæåíèþ (ÊÑÂÍ, èëè VSWR), êîòîðûé

ñóùåñòâåííî çàâèñèò îò êîìïîíåíòîâ ðàäèî÷àñòîòíîãî âõîäíîãî òðàê

òà, òàêèõ êàê àòòåíþàòîð, âõîäíîé ôèëüòð è ïåðâûé ñìåñèòåëü. Ýòè

êîìïîíåíòû âõîäÿò â ñîñòàâ âõîäíîé ñåêöèè ðàäèî÷àñòîòíîãî òðàêòà,

íàçíà÷åíèå è ðåàëèçàöèÿ êîòîðîé îáñóæäàþòñÿ â äåòàëÿõ äàëåå.

Ñòóïåí÷àòûé àòòåíþàòîð (2)

èñïîëüçóåòñÿ íà âõîäå àíàëèçà

òîðà ñïåêòðà äëÿ àíàëèçà ñèãíàëîâ ñ âûñîêèì óðîâíåì. Ñ ïîìîùüþ

àòòåíþàòîðà ìîæíî ðåãóëèðîâàòü óðîâåíü ñèãíàëà íà âõîäå ïåðâîãî

ñìåñèòåëÿ.

Óðîâåíü ðàäèî÷àñòîòíîãî îñëàáëåíèÿ ýòîãî àòòåíþàòîðà îáû÷

íî ìåíÿåòñÿ øàãàìè ïî 10 äÁ. Â íåêîòîðûõ àíàëèçàòîðàõ, ïðåäíàçíà

÷åííûõ äëÿ èçìåðåíèé â øèðîêîì äèíàìè÷åñêîì äèàïàçîíå, èñïîëü

Öâåòíûå êîäîâûå íîìåðà â ñêîáêàõ îòíîñÿòñÿ ê óçëàì ñòðóêòóðíîé ñõåìû, ïðèâå

äåííîé â êîíöå êíèãè.

çóåòñÿ áîëåå òî÷íàÿ óñòàíîâêà îñëàáëåíèÿ: 5 äÁ èëè äàæå 1 äÁ (ñì.

ðàçä. 5.5 «Äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí»).

Èçìåðåíèÿ â ñèñòåìàõ ñ âõîäíûì ñîïðîòèâëåíèåì 75 Îì

Â ñèñòåìàõ çâóêîâîãî è òåëåâèçèîííîãî âåùàíèÿ óñòðîéñòâà,

îðèåíòèðîâàííûå íà âõîäíûå ñîïðîòèâëåíèÿ 75 Îì, ÿâëÿþòñÿ áîëåå

ðàñïðîñòðàíåííûìè, ÷åì øèðîêî èñïîëüçóåìûå ñèñòåìû ñ 50 Îì. Äëÿ

òîãî ÷òîáû ïðîèçâîäèòü èçìåðåíèÿ â òàêèõ ñèñòåìàõ ñ ïîìîùüþ àíà

ëèçàòîðîâ ñïåêòðà, êîòîðûå îðèåíòèðîâàíû íà âõîäíûå ñîïðîòèâëåíèÿ

50 Îì, òðåáóþòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèå ñîãëàñóþùèå ýëåìåíòû. Â ïðîòèâ

íîì ñëó÷àå âîçíèêàþò îøèáêè èçìåðåíèé, âûçâàííûå ðàññîãëàñîâàíè

åì ìåæäó àíàëèçèðóåìûì óñòðîéñòâîì è àíàëèçàòîðîì ñïåêòðà.

Ïðîñòåéøèì ñðåäñòâîì ïðåîáðàçîâàíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ 50 Îì â

75 Îì ÿâëÿåòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíî âêëþ÷åííûé ðåçèñòîð ñîïðîòèâëåíè-

åì 25 Îì. Ïîñêîëüêó ýòîò ðåçèñòîð âíîñèò âåñüìà íèçêèå ïîòåðè â

ðàäèîòðàêò (ïðèìåðíî 1,8 äÁ), òî òàêèì îáðàçîì ñîãëàñóåòñÿ òîëüêî

âõîäíîå 75-îìíîå ñîïðîòèâëåíèå. Îäíàêî âûõîä óñòðîéñòâà, ïîäñîåäè-

íåííûé ê ðàäèî÷àñòîòíîìó âõîäó àíàëèçàòîðà ñïåêòðà, îêàçûâàåòñÿ

ðàññîãëàñîâàííûì (ñì. ðèñ. 4.1, a). Ïîñêîëüêó âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå

àíàëèçàòîðà ñïåêòðà îòëè÷àåòñÿ îò èäåàëüíîãî çíà÷åíèÿ 50 Îì, òî ìîãóò

âîçíèêàòü îøèáêè èçìåðåíèé èç-çà ìíîæåñòâåííûõ îòðàæåíèé, îñîáåí-

íî õàðàêòåðíûõ äëÿ ðàññîãëàñîâàííûõ èñïûòûâàåìûõ óñòðîéñòâ.

Ïîýòîìó ðåêîìåíäóåòñÿ èñïîëüçîâàòü âíåøíèå ñîãëàñóþùèå

ýëåìåíòû, êîòîðûå îáåñïå÷èâàþò ðåæèì ñîãëàñîâàíèÿ íà îáîèõ êîí-

28 Îñíîâû ñïåêòðàëüíîãî àíàëèçà

Ðèñ. 4.1. Ñîãëàñîâàíèå âõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ 75 Îì

ñ ïîìîùüþ âíåøíèõ ñîãëàñóþùèõ ýëåìåíòîâ

öàõ (ò. å. Ï-îáðàçíûå è L-îáðàçíûå ñîãëàñóþùèå ýëåìåíòû). Â ýòîì

ñëó÷àå âíîñèìûå àòòåíþàòîðîì ïîòåðè ìîãóò áûòü áîëüøèìè.

Ñóïåðãåòåðîäèííûé

ïðèåìíèê ïðåîáðàçóåò âõîäíîé ñèãíàë ñ

ïîìîùüþ ñìåñèòåëÿ (4) è ìåñòíîãî ãåòåðîäèíà (5) â ñèãíàë ïðîìåæó

òî÷íîé ÷àñòîòû. Ýòîò âàðèàíò ïðåîáðàçîâàíèÿ ÷àñòîòû â îáùåì âèäå

ìîæåò áûòü âûðàæåí òàê:

mf nf f

ãåò âõ ï÷

±=,

(4.1)

ãäå m, n = 1, 2, ...; f

ãåò

– ÷àñòîòà ãåòåðîäèíà; f

âõ

– ÷àñòîòà âõîäíîãî

ñèãíàëà, êîòîðûé ïîäâåðãàåòñÿ ïðåîáðàçîâàíèþ; f

ï÷

– ïðîìåæóòî÷

íàÿ ÷àñòîòà.

Åñëè èñïîëüçóþòñÿ îñíîâíûå (ôóíäàìåíòàëüíûå) ãàðìîíèêè

âõîäíîãî è ãåòåðîäèííîãî ñèãíàëîâ (ò. å. m = n = 1), òî óðàâíåíèå

(4.1) óïðîùàåòñÿ:

fff

ãåò âõ ï÷

±=,

(4.2)

ðàçðåøàÿ êîòîðîå îòíîñèòåëüíî

âõ

, èìååì:

ff f

âõ ãåò ï÷

=±.

(4.3)

Íåïðåðûâíî ïåðåñòðàèâàÿ ìåñòíûé ãåòåðîäèí ïî ÷àñòîòå, ìîæíî

ïðè ïîñòîÿííîé ïðîìåæóòî÷íîé ÷àñòîòå ïåðåêðûòü øèðîêèé ÷àñòîò-

íûé äèàïàçîí âõîäíîãî ñèãíàëà. Óðàâíåíèå (4.3) ïîêàçûâàåò, ÷òî äëÿ

îïðåäåëåííûõ çíà÷åíèé Ï× è ÷àñòîòû ãåòåðîäèíà âñåãäà ñóùåñòâóåò

äâà çíà÷åíèÿ ÷àñòîòû ïðèíèìàåìîãî âõîäíîãî ñèãíàëà, äëÿ êîòîðûõ

âûïîëíÿåòñÿ óñëîâèå, îïðåäåëÿåìîå óðàâíåíèåì (4.2) (ñì. ðèñ. 4.2).

Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî â äîïîëíåíèå ê æåëàåìîé ÷àñòîòå ïðèíèìàåìîãî ñèã

íàëà, âñåãäà ñóùåñòâóþò äîïîëíèòåëüíûå ÷àñòîòû, íàçûâàåìûå «çåð

êàëüíûìè» . Äëÿ òîãî ÷òîáû óñòðàíèòü ýòó íåîïðåäåëåííîñòü, âõîäíûå

ñèãíàëû íà òàêèõ íåæåëàòåëüíûõ çåðêàëüíûõ êàíàëàõ äîëæíû áûòü

ïîäàâëåíû (îòôèëüòðîâàíû) ñ ïîìîùüþ ñîîòâåòñòâóþùèõ ôèëüòðîâ è

íå äîëæíû ïðîõîäèòü íà ðàäèî÷àñòîòíûé âõîä ñìåñèòåëÿ.

Íà ðèñ. 4.3 ïîêàçàíû ÷àñòîòíûå äèàïàçîíû âõîäíîãî ñèãíàëà è

ñèãíàëà çåðêàëüíîãî êàíàëà äëÿ ïåðåñòðàèâàåìîãî ïðèåìíèêà ñ íèç

êîé 1-é Ï×. Åñëè äèàïàçîí ÷àñòîò âõîäíîãî ñèãíàëà øèðå, ÷åì

ï÷

òî ýòè äèàïàçîíû ïåðåêðûâàþòñÿ, è ïðèõîäèòñÿ èñïîëüçîâàòü âõîä

4. Ïðàêòè÷åñêàÿ ðåàëèçàöèÿ àíàëèçàòîðà, ðàáîòàþùåãî ïî ãåòåðîäèííîìó ïðèíöèïó 29

Çäåñü èñïîëüçîâàí ïðèíÿòûé â Ðîññèè òåðìèí «ñóïåðãåòåðîäèííûé ïðèåìíèê»

âìåñòî èñïîëüçóåìîãî íà Çàïàäå òåðìèíà «ãåòåðîäèííûé ïðèåìíèê» (ïðèì. ïåðåâîä

÷èêà).