На головну

Структурні схеми аналізаторів спектра

  1. Amp; Завдання №5 Створити зв'язку встановленого типу. Друк Схеми БДБазаПочтаФамілія.
  2. I. Структурні принципи
  3. I. СХЕМИ З характеристики S-ВИДУ
  4. III. Схеми вивчення гри як системи взаємозв'язків і взаємовідносини
  5. IV. Схеми вивчення гри як діяльності
  6. Автоматичні компенсатори (типу КСП) для вимірювання напруги і температури. Типи. Схеми. Статичні і динамічні характеристики
  7. Аналіз спектру вихідного сигналу в нелінійних електричних ланцюгах

Структурна схема аналізатора послідовного типу приведена на рис. 2.23.

Мал. 2.23. Структурна схема аналізатора послідовного типу

вхідний сигнал Uвх надходить на вхідний пристрій 1 аналізатора, де посилюється підсилювачем або послаблюється аттенюатором до потрібного значення і надходить на змішувач 2. Змішувач перемножує вхідний сигнал і сигнал гетеродина 6, Частота, якого змінюється за лінійним законом за допомогою модулятора 7. На виході змішувача ставиться резонатор 3, Що виділяє сигнали сумарною або різницевої частоти гетеродина і вхідного сигналу.

З резонатора сигнал надходить на детектор 4, Далі на широкосмуговий підсилювач 5 і індикатор 9, Що виконується зазвичай на електронно-променевої трубки. Одночасно зі зміною частоти гетеродина промінь відхиляється по горизонталі, для чого напруга модулятора подається на підсилювач горизонтального відхилення 8. Перебудовується за частотою гетеродин аналізатора повинен мати широкий діапазон зміни частоти, стабільність діапазону частот і амплітуди, лінійність модуляційної характеристики, малу паразитную амплітудну модуляцію, малі спотворення форми кривої

На рис. 2.24 представлена ??структурна схема аналізатора, що відрізняється від структурної схеми, зображеної на рис. 2.23, наявністю частотного детектора, що перетворює частоту гетеродина в напругу постійного струму.

Мал. 2.24. Структурна схема аналізатора з частотним детектором:

1 - вхідний пристрій, 2 - змішувач, 3 - резонатор, 4 - детектор,

5 - широкосмуговий підсилювач, 6 - гетеродин, 7 - модулятор, 8 - підсилювач горизонтального відхилення, 9 індикатор, 10 - частотний детектор

Це дозволяє знизити вимоги до гетеродина щодо стабільності частот і лінійності модуляционной характеристики. У цій схемі точність відліку частоти визначається стабільністю коефіцієнта передачі частотного детектора і лінійністю його характеристики в діапазоні частот перебудовується гетеродина.

В аналізаторах для ослаблення перешкод по дзеркальному каналу використовують подвійне перетворення частоти. Ці перешкоди можуть виникати через те, що резонатор не зможе розрізнити два сигнали, якщо виконується умова

 . (2.42)

У схемі аналізатора з подвійним перетворенням частоти (Рис. 2.25) сигнал після вхідного пристрою надходить на змішувач 11. На нього ж подається напруга з перебудовується вручну гетеродина 12. між змішувачами 1 и 2 включений підсилювач проміжної частоти 11.

Мал. 2.25. Структурна схема аналізатора з двома гетеродина:

1 - вхідний пристрій; 2 - другий змішувач; 3 - резонатор; 4 - детектор; 5 -шірокополосний підсилювач; 6 - другий гетеродин; 7 - модулятор; 8 - підсилювач горизонтального відхилення; 9 - індикатор; 10 - перший змішувач; 11 - підсилювач проміжної частоти; 12 - перший гетеродин

Для придушення перешкоди по дзеркальному каналу проміжну частоту вибирають більше верхньої частоти спектра сигналу. Використання двох гетеродинов дозволяє градуювати екран осцилографа по частоті, так як при зміні частоти першого гетеродина розмітка шкали не змінюється. При використанні одного гетеродина зміна його діапазону частот викликає зміна масштабу по частоті. В аналізаторах спектра використовують пікові або середньоквадратичні детектори, а іноді послідовне з'єднання середньоквадратичного і пікового детекторів. Для підвищення точності аналізаторів замість електронно-променевої трубки застосовують реєструючі прилади. Для отримання значень амплітуд спектра в логарифмічному масштабі (в дБ) перед реєструючим приладом включають лінійно-логарифмічний перетворювач.

Структурна схема аналізатора спектра паралельного типу приведена на рис. 2.26.

Мал. 2.26. Структурна схема аналізатора паралельного типу

Досліджуваний сигнал після вхідного пристрою 1 надходить на п резонаторів 2i, ...,2n. Напруга з резонаторів після проходження через детектор 3 фіксується реєструючим пристроєм 4. В автоматичному варіанті паралельного аналізатора замість перемикача встановлюється комутатор. Синхронно з перемиканням каналів змінюється розгортка реєструючого приладу. Крім розглянутих послідовних і паралельних аналізаторів спектра існують комбіновані, одна з можливих схем яких приведена на рис. 2.27.

Мал. 2.27. Структурна схема автоматичного аналізатора паралельного типу

У цій схемі аналізований сигнал після вхідного пристрою 1 надходить на змішувач 2. Змішаний з напругою гетеродина 7 сигнал проміжної частоти аналізується і резонаторами 3i, ...,3n. Вихідна напруга з резонаторів проходить через комутатор 4 і детектор 5 на реєструючий пристрій 6. Розгортає пристрій останнього синхронізується з роботою комутатора і модулятора 8, Який змінює частоту гетеродина за певним законом. Комбіновані аналізатори дозволяють використовувати швидкодію паралельного і простоту схеми послідовного аналізаторів.

Розглянемо структурну схему аналізатора без резонаторів (Рис. 2.28), яка реалізує вираз (2.26). Досліджуваний сигнал після вхідного пристрою 7, Надходить на два переумножітеля 3, В одному з яких множиться на sin?t, а в іншому на cos?t. Синусно-косинусні напруги виробляються генератором 2. З виходу переемножітелей напруги подаються на інтегратори 4, На виході яких через час tИ отримаємо напруги, пропорційні синусної і косинусной складовим спектра.

Мал. 2.28. Структурна схема аналізатора без резонаторів

 , (2.43)

 . (2.44)

Далі ці величини зводяться в квадрат квадратурами 5 і підсумовуються в суматорі 6. Після вилучення кореня пристроєм 7 отримуємо

 . (2.45)

При ідеальності всіх пристроїв в схеми маємо ідеальний аналізатор з нескінченної роздільною здатністю (при tИ > ?) Припустимо, що інтегратор замінений RC-фільтром з постійною часу ? = RC. Коефіцієнт передачі фільтра

 . (2.46)

Нехай вхідний сигнал

 , (2.47)

тоді напруги на виході переумножітелей

 , (2.48)

 . (2.49)

Якщо прийняти ? ? ?r то на виході RC-фільтра напруга сумарною частоти (? + ?r) Буде значно менше напруги різницевої частоти. Тому можна написати, що

 , (2.50)

 . (2.51)

Після зведення в квадрат, підсумовування і добування кореня отримуємо

 . (2.52)

Цей вислів подібно висловом для простого коливального контуру. В якості таких генераторів використовують LC-генератори, RC-генератори і релаксаційні. У релаксаційних генераторів можна отримати хорошу лінійність модуляційної характеристики.

Мал. 2.29. Структурна схема генератора що хитається частоти

зі зворотним зв'язком

Для отримання синусоїдальної форми кривої на їх виході ставиться фільтр нижніх частот.

У ИАЧХ ці генератори не поширені в зв'язку зі складністю отримання широкої смуги коливання частот при синусоїдальної формі вихідної напруги. Розглянемо способи поліпшення лінійності модуляционной характеристики ИАЧХ.

Іншим способом є використання негативного зворотного зв'язку. Як ланки зворотного зв'язку застосований частотний детектор ЧД. Так як характеристики цієї схеми визначаються в основному ланкою зворотного зв'язку, то до частотного детектора висуваються жорсткі вимоги: він повинен мати високу стабільність і хорошою лінійністю в діапазоні хитання частоти.

Крім розглянутих методів для поліпшення лінійності модуляционной характеристики використовують корекцію напруги, що модулює за допомогою нелінійних елементів.

Для отримання частотних міток на екрані індикатора застосовується метод нульових биття або метод зупинки частоти. Схема ИАЧХ, побудована з використанням методу нульових биття, представлена ??на рис. 2.30.

Мал. 2.30. Структурна схема формувача міток

До вхідних параметрів приладу відносяться: чутливість; смуга пропуску; динамічний діапазон; вхідний опір.

Похибка ИАЧХ по амплітуді визначається нерівномірністю вихідної напруги в смузі гойдання, нерівномірністю АЧХ і нелінійністю детектора і підсилювача вертикального відхилення, похибкою відліку амплітуди. Нерівномірність вихідної напруги оцінюється виразом

 , (2.53)

де Umax і Umin - Максимальне і мінімальне значення вихідної напруги в смузі гойдання.

Нерівномірність власної частотної характеристики ИАЧХ в смузі гойдання визначається по зображенню на екрані індикатора вихідної напруги приладу, виміряного власним детектором, і розраховується за формулою

 , (2.54)

де lmax і lmin - Максимальне і мінімальне відхилення променя в смузі гойдання.

Похибка ИАЧХ по частоті визначається похибкою вузла міток і нелінійністю частотного масштабу, яку можна визначити за формулою

 , (2.55)

де ?f max - Максимальне відхилення частоти від лінійного закону її зміни; fВ - fН висока і низька смуги коливання.

При дослідженні смуги пропускання резонансних пристроїв зручно мати на екрані три мітки: центральна відповідає резонансній частоті, а дві крайні відзначають смугу пропускання пристрою. Для отримання цих міток і потрібен генератор низької частоти ГНЧ, який модулює амплітуду каліброваного генератора. Метод зупинки частоти полягає в тому, що модулюючий напруга має не пилкоподібну, а пилообразно-ступінчасту форму (Рис. 2.31).

Ріс.2.31. Графік лінійно-ступеневої напруги

У момент часу 1, Зупинки зміни частоти на екрані з'явиться яскрава точка і в цей момент вимірюється частота. Для отримання високої точності використовують цифровий частотомір. Змінюючи момент зупинки, можна виміряти частоту будь-якої точки АЧХ.

 




Характеристики електронних осцилографів і способи їх визначення | Класифікація осцилографів і їх структурні схеми | Електроннопроменева трубка (ЕПТ) з електростатичним відхиленням променя | Підсилювачі вертикального і горизонтального відхилення променів | Генератори розгортки. Призначення. Схема. Синхронізація генераторів розгортки | Синхронізація генераторів розгортки | допоміжні пристрої | Граничне значення похибки цього методу можна визначити з співвідношення | Похибка такого виміру | Аналізатори спектра. Призначення. Елементи. Характеристики |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати