Сравнение режимов перестройки частоты сканирующих приемников и свипирующих анализаторов спектра представлено на рисунке 3.
Nbsp; ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 «АНАЛИЗАТОРЫ СПЕКТРА» (по курсу «Приборы и техника измерений») Козлачков С.Б. Кривозубов П.А.
Москва
Г.
Содержание
Содержание. 2
1. Цель работы.. 3
2. Краткие теоретические сведения. 4
Измерение параметров сигналов. 4
Аппаратура анализа радиосигналов. 4
Свипирующие анализаторы. 6
Цифровые анализаторы. Векторный анализ радиосигналов. 9
Параметры векторных анализаторов радиосигналов. 12
Векторные анализаторы в системах радиоконтроля. 13
Параллельный анализ спектра. 13
Панорамный анализ спектра и измерение уровней сигналов. 14
Анализ радиосигналов во времени. 16
Анализ параметров модуляции. Измерение частоты.. 18
Спектральный анализ с временной селекцией. 19
3. Методические указания по выполнению лабораторной работы.. 22
4. В процессе выполнения работы в аудитории. 22
5. Указания по оформлению отчёта. 23
Контрольные вопросы по материалу занятий. 23
Технические средства, используемые при выполнении лабораторной работы.. 24
СК4-БЕЛАН 32. 24
Список литературы.. 26
Цель работы
Целью лабораторной работы является ознакомление студентов с основными характеристиками, функциями и возможностями анализаторов спектра, а также основными режимами и способами измерения параметров электрических сигналов.
Ознакомление с принципами построения и ТТХ свипирующих анализаторов спектра.
|
|
|
Получение навыков пользования свипирующим анализатором спектра «СК-4 Белан-32» и др.
Продолжительность работы – 4 часа.
Во время самостоятельной подготовки – студентам необходимо изучить:
· теоретический материал по теме занятия: «Анализаторы спектра», «Приемные устройства»;
· конспект лекций;
· настоящее пособие.
В результате подготовки студенты должны знать:
· термины и определения, используемые в радиоизмерениях;
· типовые схемы и ТТХ свипирующих анализаторов спектра;
· типовые схемы и ТТХ цифровых анализаторов спектра;
· основные характеристики и параметры радиосигналов сигналов, сигналов радио- и телевизионного вещания;
· основные режимы и параметры работы свипирующих анализаторов спектра;
· основные режимы и параметры работы цифровых анализаторов спектра.
Краткие теоретические сведения
Анализаторы спектра предназначены для исследования спектров периодических сигналов, измерения частоты, уровней напряжения, мощности сигналов, частот и мощностей спектральных составляющих сигнала, нелинейных искажений, параметров модуляции сигналов и фазовых шумов.
Анализаторы спектра могут использоваться для измерений относительной интенсивности излучения радиопередающих устройств, анализа загрузки радиодиапазонов.
|
|
|
Измерение параметров сигналов.
Анализ параметров радиосигналов наряду с их обнаружением составляет одну из основных операций радиоконтроля. В процессе анализа оператор или компьютерная программа измеряют интересующие характеристики обнаруженного радиосигнала, такие как несущая частота, уровень, форма и ширина спектра, параметры модуляции и т.д. Результаты этих измерений используются для проверки соответствия параметров контролируемых систем установленным нормам или служат исходными данными для процедур классификации и идентификации сигналов и радиосистем, в которых эти сигналы используются.
Чтобы получить детальную информацию о принимаемых сигналах, необходимо исследовать их поведение во времени и выполнить спектральный анализ в частотной области. Если обнаруженный сигнал модулирован, требуется определить вид модуляции и оценить временные и частотные параметры модулирующих процессов.
В настоящее время различают два типа анализаторов спектра: анализаторы с последовательным свипированием и цифровые анализаторы на базе БПФ. В связи с ростом быстродействия АЦП и сигнальных процессоров, БПФ анализаторы спектра набираю все большую популярность, т.к. обеспечивают мгновенный обзор более широкой полосы частот, по сравнению с классическими анализаторами спектра.
|
|
|
Аппаратура анализа радиосигналов.
Для измерения всей совокупности интересующих систему радиоконтроля параметров радиосигнала приходится использовать несколько специализированных приборов: анализаторы спектра, измерительные приемники и анализаторы модуляции.
В частотной области для исследований формы спектра, измерения уровней и несущих частот радиосигналов используются главным образом последовательные анализаторы спектра. Такой прибор формирует спектральную картину последовательно в процессе перестройки управляемого генератора преобразователя частоты и измерения уровней на выходе полосового фильтра (рис.1а).
Рис. 1. Структурная схема анализаторов спектра
последовательного (а) и параллельного (б) типа
Параллельный анализатор оценивает весь спектр сразу, поскольку содержит группу настроенных на смежные частоты полосовых фильтров (рис.1б). Поскольку реализация аналоговой структуры такого вида затруднительна, на практике используется ее цифровой эквивалент в виде БПФ-анализатора, который вычисляет спектр с помощью алгоритмов быстрого преобразования Фурье (БПФ). По сравнению с последовательными аналоговыми цифровые параллельные БПФ-анализаторы обладают определенными преимуществами: более высоким разрешением и скоростью работы, возможностью анализа импульсных и однократных сигналов. Они способны вычислять не только амплитудный, но и фазовый спектры, а также одновременно представлять сигналы во временной и частотной областях. К сожалению, параллельные БПФ-анализаторы из-за ограниченных возможностей аналого-цифровых преобразователей (АЦП) работают только на относительно низких частотах.
|
|
|
Основное преимущество измерительного приемника – более высокая по сравнению с анализатором спектра чувствительность и наличие на входе перестраиваемых полосовых (преселекторных) фильтров, которые существенно повышают помехозащищенность в условиях плотной загрузки радиодиапазонов, характерных для задач радиоконтроля. Калиброванный по коэффициенту усиления и частоте тракт измерительного приемника используется для оценки уровней и частот радиосигналов и располагает нескольким стандартными демодуляторами для исследования характеристик модуляции принимаемого сигнала во временной области. Вместе с тем, возможности анализа сигналов в частотной области у приборов этого класса, как правило, ограничены.
Анализаторы модуляции применяются для исследований процессов на выходах стандартных демодуляторов. Выбирая требуемый тип демодулятора, оператор получает сведения о характере и параметрах изменения амплитуды, частоты или фазы принимаемого сигнала.
В последнее время в связи с интенсивным развитием систем подвижной и спутниковой радиосвязи и широким внедрением перспективных цифровых методов модуляции и разделения каналов требования к аппаратуре анализа сигналов существенно изменились. На смену последовательным анализаторам спектра и панорамным приемникам с простыми АМ- и ЧМ-демодуляторами приходят новые приборы, способные эффективно работать сразу в трех областях представления радиосигналов: временной, частотной и в области модулирующих процессов.
Свипирующие анализаторы.
Анализаторы последовательного типа (свипирующие) являются наиболее распространенным видом анализаторов для исследования радиосигналов, принцип их действия состоит в сканировании полосы частот с помощью перестраеваемого гетеродина. Составляющие спектра последовательно переносятся на промежуточную частоту. Перестройка частоты гетеродина эквивалентна перемещению спектра исследуемого сигнала. Селективный УПЧ последовательно выделяет составляющие спектра, и, благодаря синхронной развёртке осциллографического индикатора, отклики каждой спектральной составляющей последовательно воспроизводятся на его экране.
Функциональная блок схема анализатора спектра с последовательным свипированием, на примере анализатора «СК4-Белан32» представлена на рисунке 2.
Рис. 2. Блок схема анализатора спектра с последовательным свипированием
На базе анализаторов последовательного типа выпускаются измерительные приемники, в состав которых дополнительно включается широкополосный преселектор, повышающий избирательность и чувствительность анализатора (в среднем на 20 дБ).
Системы анализа на базе сканирующих приемников осуществляют перестройку по диапазону с заданным дискретным шагом. При таком способе перестройки определенную часть времени занимают переходные процессы, в т.ч. систем автоподстройки ФАПЧ, что снижает скорость сканирования производительность таких систем. В большинстве сканирующих приемников скорость перестройки ограничена 50-90 шагами в сек.
В свипирующих анализаторах перестройка по частоте осуществляется непрерывно, а скорость определяется шириной полосы анализа и диапазоном свипирования. Разрешающая способность обратно пропорциональна ширине полосы анализа.
Сравнение режимов перестройки частоты сканирующих приемников и свипирующих анализаторов спектра представлено на рисунке 3.
Рис. 3. Режимы перестройки частоты сканирующих приемников и свипирующих анализаторов спектра
Вероятность захвата стационарного сигнала комплексами радиомониторинга зависит как от соотношений сигнал-шум (SNR), так и от настроек ширины полосы анализа и шага перестройки соответствующих фильтров, как это показано на рисунке 4.
Рис. 4. Регулирование шага перестройки частоты сканирующих приемников и свипирующих анализаторов спектра в зависимости от ширины полосы сигнала
Оптимальными по критериям: вероятность захвата сигнала и производительность комплекса, являются следующие соотношения – шаг перестройки фильтра должен быть равен половине ширине полосы анализируемого сигнала.
В случае поиска сигналов с априори неизвестными характеристиками приходится выбирать узкие полосы анализа, что значительно снижает производительность комплексов.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 805; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!