Методическое указание 4 v1

где

(17)

-время длительности импульса;

R() -корреляционная функция процесса;

М-знак математического ожидания.

Формула (14) соответствует прямому способу измерения спектральной плотности, а формула (15) – косвенному.

Прямой способ измерения спектральной плотности использует фильтрацию сигнала полосовыми фильтрами.

Необходимо, чтобы спектральная плотность сигнала была постоянной в полосе пропускания фильтра. Непостоянство вызывает погрешность смещения, которая тем меньше, чем уже полоса пропускания фильтра.

Снижение погрешности смещения за счет сужения полосы пропускания на практике приводит к увеличению числа полосовых фильтров для проведения спектрального анализа в заданном диапазоне частот.

Чтобы не пропустить узкополосных составляющих частотные характеристики фильтров должны перекрываться.

На рисунке (10) изображена спектральная плотность случайного сигнала и выделен участок спектра, который пропускается идеальным полосовым фильтром.

Рисунок 10 - Спектральная плотность случайного процесса

11

Описание лабораторного оборудования

На рисунке (2) представлена структурная схема анализатора спектра последовательного типа.

Входной сигнал поступает на входное устройство 1, где усиливается усилителем или ослабляется аттенюатором до нужного значения и поступает на смеситель 2, который перемножает входной сигнал и сигнал гетеродина 6, частота которого изменяется по линейному закону с помощью модулятора 7. На выходе смесителя ставится резонатор 3, выделяющий сигнал суммарной или разностной частоты гетеродина входного сигнала. С резонатора сигнал поступает на детектор 4, затем на широкополосный усилитель 5 и индикатор 9. Одновременно с изменением частоты гетеродина луч отклоняется по горизонтали, для чего напряжение модулятора подается на усилитель горизонтального отклонения 8.

Рисунок 2 - Структурная схема анализатора последовательного типа

Условные обозначения:

1– входное устройство;

2– смеситель;

3– резонатор;

4– детектор;

5– широкополосный усилитель;

6– гетеродин;

7– модулятор;

8– усилитель горизонтального отклонения;

9– индикатор.

Структурная схема АС параллельного типа представлена на рисунке (3).

12

Рисунок 3 - Структурная схема анализатора параллельного типа

Условные обозначения:

1– входное устройство;

2– резонатор;

3– детектор;

4– регистрирующее устройство.

Исследуемый сигнал после входного устройства 1 поступает на n резонаторов (21….2 n).

Напряжение с резонаторов после прохождения через детектор 3 фиксируется регистрирующим устройством 4.

В автоматическом варианте параллельного анализатора вместо переключателя устанавливают коммутатор. Синхронно с переключением канала изменяется развертка регистрирующего прибора.

На рисунке 4 представлена структурная схема анализатора, отличающаяся от структурной схемы анализатора последовательного типа наличием частотного детектора, преобразующего частоту гетеродина в напряжение постоянного тока. Это позволяет снизить требования к гетеродину относительно стабильности частот и линейности модуляционной характеристики. В этой схеме точность отсчета частоты определяется стабильностью коэффициента передачи частотного детектора и линейностью его характеристики в диапазоне частот перестраиваемого гетеродина.

В анализаторах для ослабления помех по зеркальному каналу используют двойное преобразование частоты. Эти помехи могут возникать из-за того, что резонатор не сможет различить два сигнала, если выполняется условие

(8)

где и - частоты сигнала и гетеродина.

13

Рисунок 4 – Структурная схема анализатора с частотным детектором

Условные обозначения:

1– входное устройство;

2– смеситель;

3– резонатор;

4– детектор;

5– широкополосный усилитель;

6– гетеродин;

7– модулятор;

8– усилитель горизонтального отклонения;

9– индикатор;

10– частотный детектор.

В схеме анализатора	с двойным преобразованием частоты (рисунок
5) сигнал после входного	устройства поступает на смеситель 1. На не-

го же подается напряжение с перестраиваемого вручную гетеродина 12. Между смесителями 1 и 2 включен усилитель промежуточной частоты 11.

Для подавления помехи по зеркальному каналу промежуточную частоту выбирают больше верхней частоты спектра сигнала.

Использование двух гетеродинов позволяет градуировать экран осциллографа по частоте, так как при изменении частоты первого гетеродина разметка шкалы не изменяется.

При использовании одного гетеродина изменение его диапазона частот вызывает изменение масштаба по частоте.

14

Рисунок 5 – Структурная схема анализатора с двумя гетеродинами

Условные обозначения:

1- входное устройство;

2- второй смеситель;

3- резонатор;

4- детектор;

5- широкополосный усилитель;

6- второй гетеродин;

7- модулятор;

8- усилитель горизонтального отклонения;

9- индикатор;

10- первый смеситель;

11- усилитель промежуточной частоты;

12- первый гетеродин

Вструктурной схеме автоматического анализатора параллельного типа

(рисунок 6) анализируемый сигнал после входного устройства 1 поступает на смеситель 2. Смешанный с напряжением гетеродина 7 сигнал промежуточной

частоты анализируется п резонаторами (…).

Выходное напряжение с резонаторов проходит через коммутатор 4 и детектор 5 на регистрирующее устройство 6. Развертывающее устройство последнего синхронизируется с работой коммутатора и модулятора 8, который изменяет частоту гетеродина по определенному закону.

15

Рисунок 6– Структурная схема автоматического анализатора параллельного типа

Условные обозначения:

1- входное устройство;

2- смеситель;

3- резонатор;

4- коммутатор;

5- детектор;

6- регистрирующее устройство;

7– гетеродин;

8– модулятор.

4. Описание лабораторного оборудования

Внешний вид и технические характеристики

Внешний вид показан на рисунке 11.

Рисунок 11 – Анализатор спектра АКС-1301

Анализатор спектра предназначен для тестирования, установки и обслуживания беспроводных телекоммуникационных систем, кабельных систем, спутни-

16

ковых антенн, систем радиочастотной идентификации, перехвата, детектирование скрытых камер наблюдения и др.

Технические характеристики

частотный диапазон 9 кГц...3 ГГц

разрешение по частоте 1 Гц, цифровой частотный синтез

погрешность опорной частоты 0,5 ppm

диапазон измерения уровня -130 дБм...+20 дБм (с включенным предусилителем)

встроенный предусилитель штатно

фильтры ПЧ 300 Гц...3 МГц (с шагом 1-3-10)

дополнительные фильтры для ЭМС 9 кГц, 120 кГц (штатно)

фазовые шумы -90 дБн/Гц

измерение мощности в канале, соотношение мощностей в смежных каналах, измерение полосы по уровню

маркерные измерения

запись спектрограмм и настроек временными метками или профилей

цв. ЖК-дисплей 640х480

интерфейс USB, LPT, Ethernet/LAN

размеры 350х195х375 мм

масса 10 кг

Описание прибора

Рисунок 12 – Передняя панель

1 Дисплей (жидкокристаллический индикатор). Служит для отображения сигнала, значений частоты и амплитуды, параметров настройки, а также обозначений клавиш меню.

2 Группа клавиш меню. Расположены справа от экрана, собственных обозначений не имеют. Обозначения

17

этих клавиш отображаются в правой части экрана и зависят от выбранного режима работы прибора. Функции большинства клавиш, расположенных на передней панели, могут дублироваться клавишами меню.

3Клавиши [FREQUENCY], [SPAN] и [AMPLITUDE]. Активируют главные функции прибора и делают возможным использование меню соответствующих функций.

Клавиша [FREQUENCY] (Частота) используется для ввода параметров частоты.

Клавиша [SPAN] (Диапазон) используется для ввода параметров диапа-

зона.

Клавиша [AMPLITUDE] (Амплитуда) используется для ввода параметров амплитуды.

4Группа клавиш MARKER для управления маркерами.

Клавиша [MARKER] (Маркер) используется для установки маркера. Клавиша [Peak Search] (Поиск пика) используется для автоматической

установки маркера на ввода параметров диапазона.

Клавиша [MARKER] (Маркер) используется для установки маркера в определенное положение на спектрограмме.

5 Группа клавиш CONTROL служит для управления прибором в различных режимах.

Клавиша [I/O DETECT] используется для включения режима ввода/вывода сигнала с генератора опорной частоты, а также установки режима детектора.

Клавиша [TRACE] служит для установки режима отображения спектрограммы на экране.

Клавиша [AUTOSET] используется для автоматической установки параметров измерения сигнала.

Клавиша [BW/AVG] используется для установки значения полосы пропускания и включения режима усреднения.

Клавиша [DISPLAY] используется для управления экраном.

Клавиша [TRIG] используется для выбора режима запуска.

Клавиша [SINGLE] используется для выбора режима однократной раз-

вертки.

Клавиша [SWEEP] используется для выбора режима развертки и установки времени развертки.

6 Группа клавиш MEASURE служит для выбора режимов измерений. Клавиша [MEASURE] служит для выбора функции измерений.

9

Клавиша [MEAS CONTROL] служит для управления процессом измере-

ний.

Клавиша [MEAS SETUP] служит для настройки параметров измерений. Клавиша [RESTART] служит для повторного запуска процесса измере-

ний.

7 Группа клавиш SYSTEM служит для контроля состояния и управления работой прибора.

18

Клавиша [SYSTEM] служит для включения системного меню.

Клавиша [PRESET] предназначена для установки прибора в заданное состояние.

Клавиша [SAVE] служит для сохранения файла (спектрограммы, настройки или экрана) в память прибора

или на внешний USB-носитель.

Клавиша [PRINT SETUP] включает меню настройки принтера.

Клавиша [PRINT] служит для передачи данных для распечатки на прин-

тере.

8 Клавиша [Power].

Клавиша включения/выключения прибора. Используется, когда главный выключатель на задней панели включен. Если кратковременно нажать на эту клавишу, то прибор выйдет из «спящего режима». Нажатие на клавишу в течение трех секунд переводит прибор в «спящий режим».

9Разъем USB для подключения принтера или USB флэш-памяти.

10Входной разъем следящего генератора или генератора сигналов

CDMA.

11Входной ВЧ разъем.

12Группа клавиш управления данными.

В состав группы входят клавиши и (Вверх и Вниз), (Возврат), поворотный регулятор и числовая клавиатура [0]–[9].

Клавиши управления данными используются установки значений частоты (центральной, начальной, полосы обзора и пропускания и др.) и уровня, а также для изменения положения маркера. Ввод значения частоты или уровня с помощью клавиатуры завершается вводом единицы измерения (МГц,кГц, дБм и др.) с помощью группы клавиш меню.

7. Методика выполнения работы

Включение прибора

1.Для включения прибора нажмите клавишу [POWER].

2.После включения прибор устанавливается в состояние, предшествовавшее его выключению. При первом включении прибора активируются заводские установки по умолчанию.

Примеры измерений

Использование дельта-маркера

1. Нажмите клавиши FREQUENCY→ 30 МГц и SPAN → 50 МГц и установите центральную частоту 30 МГц и полосу обзора 50 МГц.

2. Нажмите клавиши AMPLITUDE → 10 dBm и установите значение опорного уровня 10 дБм.

3. Нажмите клавиши BW/AVG → Average и установите усреднение по 10 разверткам.

4. Нажмите клавишу PEAK SEARCH, установите маркер на пик сигнала.

19

Рисунок 13 – Установление маркера

5. Нажмите клавишу MARKER → Delta и включите дельта-маркер. Установите дельта-маркер на следующий пик, используя поворотный регулятор или нажав клавишу PEAK SEARCH → Next Peak.

6. Разность между значениями частоты и амплитуды появится в верней правой части дисплея.

Рисунок 14 – Разность между значениями частоты и амплитуды

Выделение слабого сигнала

Если слабый сигнал находится рядом с мощным сигналом, то его можно выделить, изменяя величину полосы пропускания.

1. Нажмите клавиши FREQUENCY→ 100 МГц и SPAN → 1 МГц и установите центральную частоту 100 МГц и полосу обзора 1 МГц.

2. Нажмите клавиши I/O DETECT → Detect → Peak и включите пиковый детектор.

3. Нажмите клавиши BW/AVG → Average и установите усреднение по 10 разверткам.

20