Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



ли частоты обеспечивают перестройку частоты в заданном диапазоне, измерение частоты, ослабление каналов побочного приема за счет встроенных полосового фильтра (до 1,5 ГГц) и сопряженных ЖИГ фильтров (свыше 1,5 ГГц), а также необходимую чувствительность и требуемую экранировку.

Блок ПЧ осуществляет частотную селекцию составляюших спектра, обеспечивает отсчет их уровней и необходимую чувствительность, формирует линейный и логарифмический масштабы, вырабатывает пилообразное напряжение для горизонтальной развертки луча осциллографического индикатора и автоматической перестройки частоты гетеродина СВЧ.

Основным достоинством комплекта анализаторов спектра - измерительных приемников - является их высокая чувствительность, которая обеспечивается тем, что их гетеродины работают только на первой гармонике, обеспечивая при этом максимальное отношение сигнала к шуму.

Наряду с приборами блочного типа, выполненными на основе обшей базы, вьшускаются и моноблочные приборы. Одним из таких приборов с повышенной степенью автоматизации является С4-74. Прибор С4-74 представляет собой панорамный супергетеродинный приемник с четырехкратным преобразованием частоты.

Частота настройки прибора автоматически или вручную перестраивается в пределах всего рабочего поддиапазона или в любом участке соответствующего поддиапазона с меньшими пределами перестройки.

Сигнал с выхода детектора анализатора спектра индицируется в виде откликов на экране ЭЛТ, горизонтальная развертка которой синхронизирована с перестройкой частоты свипгенератора. Структурная схема прибора приведена на рис. 14.12.

Исследуемый сигнал в зависимости от

Входной Ттенюатор

Преобразователь частоты

Кварцевый генератор

Гетеродин

Преобразователь частоты

выбранного поддиапазона (300 Гц - 150 МГц или 150-300 МГц) через входной ступен-чатьгй аттенюатор, переключатель и фильтр (фильтр низкой частоты ФНЧ) 0-150 МГц или полосовой фильтр (ПФ) 150 - 300 МГц поступает на соответствующий смеситель. На смеситель также поступает сигнал с гетеродина, частота которого в зависимости от выбранного режима изменяется от 263,5 до 413,5 МГц плавно (вручную или автоматически) или дискретно через 1 МГц. Преобразованньгй сигнал частотой 263,5 + 0,5 МГц (поддиапазон 300 Гц - 150 МГц) усиливается, проходит через фильтр и поступает на второй смеситель, где с помощью гетеродина частоты 150 МГц преобразуется в сигнал частоты 113,5 + 0,5 МГц. Усиленный сигнал 113,5 + + 0,5 МГц поступает на третий смеситель, где с помощью третьего гетеродина частоты 105,34 + 0,5 МГц преобразуется в сигнал частоты 8160 кГц. Частота третьего гетеродина в зависимости от выбранного режима изменяется в пределах 1 МГц плавно (вручную или автоматически) или дискретно через 10 кГц. Сигнал частоты 8160 кГц фильтруется, а затем поступает на четвертый смеситель, где преобразуется в сигнал частоты 128 кГц.

На частотах 8160 и 128 кГц осуществляется разделение компонентов, линейное, логарифмическое усиление и детектирование сигнала. Усиленный по постоянному току сигнал поступает на вертикальные пластины ЭЛТ.

В приборе предусмотрено обратное преобразование (восстановление) исходного сигнала для обеспечения возможности производить измерение частот компонентов сигнала со сложной структурой спектра с погрешностью внутреннего частотомера. Обратное преобразование сигнала производится аналогично прямому преобразованию, но в обрат-

УВО, УГО

Блок разверт) ки и ЦАП

Блок питания

Маркер-компаратор

Блок питания

Блок автоматики

fв 4г 4д

Пульт управления

Рис. 14.12. Структурная схема С4-74: УВО - усилитель вертикального отклонения; УГО - усилитель горизонтального отклонения



ном порядке и со сдвигом частоты на 1 МГц.

При работе прибора в режиме «СЛЕЖ включено» сигнал с тракта промежуточной частоты 128 кГц через систему автоматической регулировки усиления поступает на смеситель, где восстанавливается частота 8160 кГц.

Преобразование (сдвиг) частоты производится за счет смешения частоты 8160 кГц с опорной частотой 1 МГц. При работе прибора в режиме «СЛЕЖ выключено» сигнал в тракт обратного преобразования подается от автономного генератора с частотой 7160 кГц.

Отфильтрованный и усиленный сигнал с частотами от 1 до 151 МГц поступает на вход электронно-счетного частотомера (ЭСЧ), измеряющего входной сигнал, смещенный, как упоминалось выше, на 1 МГц.

Для правильных показаний на табло истинной частоты входного сигнала сдвиг или переход с диапазона на диапазон компенсируется соответствующей предустановкой ЭСЧ. Для обеспечения работы прибора с узкими полосами пропускания введена автоматическая подстройка частоты (фазы) гетеродинов.

Гетеродин 263,5 - 413,5 МГц синхронизируется системой фазовой автоподстройки частоты (ФАП) в дискретных точках. Гетеродин блока опорных частот стабилизируется ФАП на фиксированной частоте 150 МГц с использованием опорной частоты 5 МГц. Гетеродин 105,34 МГц синхронизируется ФАП в дискретных точках через 10 кГц. Опорные сигналы с частотами 1 МГц и 10 кГц образуются делением частоты 5 МГц кварцевого термостатированного генфатора. В приборе применена система автоматической настройки по заданной или измеренной частоте входного сигнала.

В режиме настройки частота вручную или автоматически (заданная или измеренная) записывается в регистр памяти, автоматически фавнивается с частотой сигнала, измеряемой внутренним частотомфом, результат фавнения через цифро-аналоговый преобразователь управляет частотами гетфоди-нов. Другие функции автоматизации прибора описаны в § 14.3.3.

Основные технические характеристики прибора С4-74 приведены ниже.

Характеристика Значение

Диапазон частот..... 300 Гц -

300 МГц

Погрешность измфения частоты составляющих, Гц ±(10-7-i-i)

Продолжение

Полоса обзора......20 Гц -

150 МГц

Полосы пропускания на уровне 3 дБ .......3 Гц-

300 кГц с

кратностью

Уровень собственных шумов,

Вт/кГц........10"5

Уровень измфяемых напряжений ......... 300 нВ-3 В

Погрешность отсчетного аттенюатора, дБ, не более ±0,5 до

60 дБ; ±1 дБ до 70 дБ

Динамический диапазон, дБ 70 - 80

Прибор имеет линейный и логарифмический масштабы, дБ ........0-80

Входное сопротивление. Ом 50

Потребляемая мощность, ВА.........200

Габаритные размеры, мм . . 390 х 490 х

х255

Масса, кг........40

14.3.3. АНАЛИЗАТОРЫ СПЕКТРА НА ДИСПЕРСИОННЫХ ЛИНИЯХ ЗАДЕРЖКИ

В дисперсионных линиях задфжки (ДЛЗ) время задержки гармонического сигнала зависит от его частоты. Существуют линии, в которых эта зависимость линейна в определенном диапазоне частот. Пусть на вход такой линии поступает исследуемый радиоимпульс, спектр которого лежит в этом диапазоне. Отдельные спектральные составляющие импульса будут претерпевать задфжку, пропорциональную их частотам, и поэтому будут появляться на выходе линии в разные моменты времени.

В результате этого огибающая выходного напряжения линии задержки будет соответствовать форме спектральной функции радиоимпульса. Рассмотрим дисперсионную линию задержки, коэффициент пфедачи которой в рабочем диапазоне частот

К(т) = Кое-*", (14.29)

где Kg - модуль коэффициента передачи, не зависящий от частоты;

vl/(m) = о(т - ш,) -ь Xi (со - cOi),

где со, - нижняя граничная частота рабочего диапазона; 2а - дисперсия; т, - задфжка на частоте со,.

Задержка гармонического напряжения



Xз = d\f{(й)/d(й = 2a{(й~(й) + т (14.30)

является линейной функцией его частоты со.

Пусть на вход дисперсионной линии задержки поступает радиоимпульс

t/.x (t) = t/.x it) cos [cOot -I- Ф (t)], (14.31)

где cOq - несушая частота; ф (t) - фазовый угол; t/x(t)0 при 0tT„.

Спектральная функция радиоимпульса

S(co)= f U(t)e--J""dt = \S(a)\e о

-ia{4>)

(1432)

где S(co) и а (со) - модуль и аргумент спектральной функции.

Если полоса частот, занимаемая спектром, попадает в пределы рабочего диапазона линии, то выходное напряжение линии задержки будет

и{,1)=1яе

S (со) К (со) d (со). (14.33)

Подставив в (14.33) S(co) и Х(со), после преобразований получим

(7(0

Ко exp

jQfuAX)exp(-jXCl +

- о \

dk j, (14.34)

n = cOi +{t-Xt)/2a; e = co,f-l-(t-T,)V4a.

Если выполняется условие zl « 4а,

(14.35) (14.36)

(14.37)

то в подынтегральном выражении (14.34) бхр{Х-/4а) * 1 и интеграл описывает спектральную функцию входного напряжения. Аргументом полученного соотношения является параметр С1, линейно зависящий от времени. Огибающая выходного напряжения

U(t) = iKJ\/)SiQ.) (14.38)

воспроизводит модуль спектральной функции импульса, развернутый во времени. Частотный масштаб по оси времени dCl/dt = = 1/2 а обусловлен дисперсией линии задержки. Следовательно, по огибающей выходного напряжения, наблюдаемой на экране осциллографа, можно измерить параметры

Детектор

Генератор развертки

Рис. 14.13. Структурная схема дисперсионного анализатора

модуля спектральной функции входного напряжения (рис. 14.13).

Генератор развертки осциллографа работает в ждущем режиме и запускается исследуемыми импульсами.

Время анализа спектра с эффективной шириной Асоэф определяется длительностью импульса выходного напряжения (отклика) и составляет

Та = АсОэф/(йП/Л) = 2аДсОэф. (14.39)

Рассмотрим условие (14.37) неискаженного воспроизведения спектральной плотности. С учетом того, что АсОэфТи = 2пК, это условие можно записать в виде

Та = 7iK/x„. (14.40)

Интеграл в (14.34) является спектральной функцией импульса, отличающегося от входного только фазовым углом t/4a, возрастающим во времени по параболическому закону. Если в исследуемый сигнал до подачи его на линию задержки ввести такой же фазовый угол, но с противоположным знаком, то фазовый угол в подынтегральном выражении будет скомпенсирован и интеграл будет точно соответствовать спектральной функции исследуемого импульса. Для этого частоту исследуемого сигнала до его подачи на дисперсионную линию задержки подвергают преобразованию (рис. 14.14).

В пределах длительности исследуемого импульса частота ЧМ генератора возрастает по линейному закону t/2a, что соответствует нарастанию фазового угла как t/4a. Частота генератора выбирается таким образом, что в рабочий диапазон линии задержки попадает разностная частота и фазовый угол в подынтегральном выражении (14.34) компенсируется.

Таким образом, преобразование частоты исследуемого сигнала позволяет проанализировать его спектр независимо от того, выполняется соотношение (14.37) или нет, т. е. время анализа может быть меньше длительности импульса. Поэтому предварительное преобразование существенно расширяет возможности спектрального анализа с помощью ДЛЗ.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 [145] 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168


0.0103