Анализ параметров модуляции. Измерение частоты
Регистрируя реализации радиосигнала, цифровой процессор анализатора работает как “программный радиоприемник” (software radio). Этот термин означает, в частности, что регулировка таких параметров приема, как частота настройки, полоса пропускания и тип демодулятора выполняется программно без каких-либо изменений в аппаратной части. Программная реализация функций демодулятора позволяет в реальном времени выделять и оценивать параметры сразу трех модулирующих процессов: амплитуды, фазы и частоты, а также измерять их характеристики, например, глубину амплитудной модуляции (АМ) или девиацию частоты (рис. 14).
Рис. 14. Осциллограмма изменения амплитуды телевизионного сигнала изображения в полосе параллельного анализа 200 кГц
Эти операции соответствуют функциям стандартных аналоговых демодуляторов: амплитудного, частотного и фазового. Более сложные алгоритмы, включающие тактовую, символьную и кадровую синхронизацию, используются для демодуляции и декодирования сигналов с цифровой квадратурной манипуляцией.
В процессе измерений анализатор оценивает статистические характеристики параметров модуляции, например, среднее значение, максимальное и среднеквадратическое отклонение. Вычисление среднего по времени значения частоты дает еще один способ оценки несущей частоты модулированного сигнала, который отличается более высокой точностью по сравнению со спектральными измерениями. На рис. 15 в качестве примера показан спектр сигнала станции персонального радиовызова и соответствующая ему временная реализация, отражающая результат работы цифрового ЧМ-демодулятора. Точность оценки несущей частоты по спектру не превышает полосы анализа (в данном случае 100 Гц), тогда как при достаточном усреднении эту погрешность можно уменьшить до нескольких Гц.
|
|
|
Рис. 15. Осциллограмма изменения частоты сигнала персонального радиовызова, полученная с помощью цифрового частотного демодулятора. Демодулятор вычисляет среднее и среднеквадратическое и максимальное значение отклонение частоты сигнала от частоты настройки анализатора
Спектральный анализ с временной селекцией
Последовательный анализ спектра дает хорошие результаты только при исследовании непрерывных стационарных сигналов. Сигналы систем связи с пакетной передачей, временным разделением каналов и/или псевдослучайной перестройкой несущей частоты появляются в полосе обзора лишь на короткое время. В связи с этим неискаженное представление таких сигналов в частотной области можно получить только с помощью параллельного анализа. Более того, поскольку момент появления и длительность импульсного сигнала в общем случае неизвестны, его обнаружение и оценку параметров приходится выполнять одновременно. Для этого векторный анализатор использует специальный режим с постоянной записью следующих друг за другом реализаций комплексной огибающей в буферную память. Выполнив параллельный анализ спектра и вычисление модулирующих процессов для каждой реализации, можно обнаружить сигнал и получить представление об эволюции его спектральных и временных характеристик во времени.
|
|
|
Частотное и временное разрешение этого режима определяется числом отсчетов в одной реализации: чем оно больше, тем выше разрешение по частоте и соответственно меньше разрешение по времени. Общее количество реализаций, которое может одновременно храниться в буферной памяти, зависит от ее емкости и определяет продолжительность исследуемого интервала времени.
Результаты параллельного анализа спектра отражаются на трехмерных диаграммах в координатах частота, время, уровень. Эти диаграммы представляются на экране монитора в виде спектрограмм или “каскадных” отображений спектров (рис. 16).
Рис. 16. Спектрограмма (в отдельном окне справа) отражает работу двух станций персонального радиовызова на частотно-временной плоскости. Каждая горизонтальная линия спектрограммы отображает одну реализацию спектра (слева)
|
|
|
На спектрограмме спектр отдельной реализации представлен горизонтальной линией на частотно временной плоскости, изменение цвета которой передает относительные значения уровней (возрастание уровня от минимального до максимального соответствует, например, переходу от фиолетового цвета к красному). Регистрация реализаций в буферной памяти ведется непрерывно и может быть остановлена оператором или сигналом запуска с некоторой задержкой относительно момента появления интересующего события, например увеличения энергии реализации в определенной частотной области. После этого можно исследовать характеристики обнаруженного сигнала в “прошлом” и в “будущем”, то есть в моменты времени до и после остановки регистрации. Для каждой выбранной на спектрограмме реализации векторный анализатор может одновременно отображать ее спектр, временную или векторную диаграмму, а также один или несколько модулирующих процессов (рис. 17а, б). Так можно найти моменты появления и окончания передачи импульсного и однократного сигнала, определить по спектру интервалы передачи преамбул и синхронизирующих последовательностей, распознать вид модуляции и на основе полученных данных выполнить демодуляцию и декодирование информации.
|
|
|
Рис. 17 а) На спектрограмме выбрана реализация, соответствующая началу сеанса передачи сообщения персонального радиовызова. Спектр этой реализации показывает, что в эти моменты передается немодулированная несущая
Рис. 17б) Одновременное отображение сигнала в частотной области и в области модулирующих процессов. На спектрограмме выбрана реализация, соответствующая середине сеанса передачи сообщения персонального радиовызова. Сигнал на выходе частотного демодулятора для этой реализации соответствует моментам передачи данных со скоростью 1,2 кбит/с, причем девиация частоты составляет 4,4 кГц
3. Методические указания по выполнению лабораторной работы[1]
Перед допуском к работе, в ходе самостоятельной подготовки, необходимо изучить меры безопасности при работе с измерительным оборудованием, инструкции (руководства пользователя) на используемые технические средства и правила выполнения измерений. Изучить инструкции и руководства на измерительные приборы в части рекомендаций по выполнению измерений.
Самостоятельно повторно (курс Основы теории измерений) изучить:
· основные методы и способа измерений амплитудных, временных и частотных параметров сигналов;
· виды, типы погрешностей;
· методы расчета погрешностей измерений;
· методы минимизации погрешностей.
4. В процессе выполнения работы в аудитории[2]
После получения допуска, перед началом лабораторной работы необходимо получить у преподавателя индивидуальное задание и указания по выполнению работы.
Получить у преподавателя тестовые сигналы в соответствии с выданным заданием.
Виды тестовых сигналов:
· гармонический немодулированный сигнал;
· гармонический амплитудно-модулированный сигнал;
· последовательность радиоимпульсов.
Выполнить измерения параметров тестовых сигналов с использованием анализатора спектра. Записать значения настроек в измерительную таблицу. Сфотографировать экран анализатора с соответствующими спектрами.
Повторить измерения при различных параметрах настроек: полоса обзора, полоса УПЧ, полоса видеодетектора, опорный уровень, аттенюатор и т.п.
Измеряемые параметры: уровни мощности, частота. Рассчитываемые параметры: мощность сигнала, частота модуляции, глубина модуляции, длительность импульса, период повторения импульса и др.
Сравнить полученные результаты.
Для каждого из тестовых сигналов определить оптимальные режимы настроек анализатора[3].
Полученные результаты предъявить преподавателю.
Обработка результатов и необходимые расчеты выполняются в часы самостоятельной подготовки.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 439; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!