В анализаторе спектра СК4-56 скорость анализа устанавливается переключателем S/ДЕЛ. Этот переключатель задает время анализа частотных составляющих, расположенных в одном делении оси частот, т.е. 1/10 времени Tа . С учетом заданных Паф и Побз нужно обеспечить Tа > Tа min. Обычно полагают, что погрешности достаточно малы при Tа > (2…5) Побз /( Паф )2.
Коэффициент ослабления исследуемого колебания во входном аттенюаторе должен выбираться исходя из следующих соображений.
Во-первых, он должен быть небольшим, чтобы отношение "исследуемые гармонические составляющие / собственный шум анализатора спектра" было возможно большим.
Во-вторых, он не должен быть слишком малым, так как большой уровень исследуемого напряжения может привести к перегрузке внутренних узлов анализатора спектра. Из-за этого исследуемое напряжение внутри анализатора спектра может исказиться по форме и, соответственно, спектру. В результате на экране может быть получен спектр, отличающийся от спектра входного сигнала.
Поэтому общим правилом является установка коэффициента ослабления исследуемого колебания во входном аттенюаторе сначала максимального с последующим уменьшением его до значения, при котором исследуемый спектр еще не искажен, а уровни спектральных составляющих на экране существенно превосходят собственные шумы анализатора спектра.
3. Цифровые анализаторы спектра
В цифровых анализаторах спектра исследуемый аналоговый сигнал преобразуется в последовательность отсчетов (дискретизация с частотой fд), а каждый отсчет затем превращается в цифровой код (квантование). При выполнении условий теоремы отсчетов и достаточно малых квантах уровня получаемый поток цифровых кодов сохраняет в себе всю необходимую информацию о исследуемом аналоговом сигнале.
Затем из этой последовательности кодов выбирается подпоследовательность с фиксированным количеством N кодов (часто она носит название «выборка»). Начало выборки, в общем случае, задается произвольно. К выборке затем применяется дискретное преобразование Фурье (ДПФ), обычно в варианте быстрого преобразования Фурье (БПФ или FFT), т.к. это на несколько порядков сокращает время вычислений. Полученные при этом результаты интерпретируются, с определенными ограничениями, как спектр исследуемого аналогового сигнала.
Главной особенностью такого анализа спектра является вычисление спектра по части исследуемого сигнала длиной T = N / fд секунд.
Так как ДПФ, по существу, является дискретизированной формой обычного ряда Фурье, то, как и обычный ряд Фурье, ДПФ выдает результаты для сетки частот: 0; 1/T; 2/T; 3/T; 4/T; ... или, несколько иначе, 0; fд/N; 2fд/N; 3fд/N; 4fд/N; ... .
Важно также, что в отличие от обычного ряда Фурье, ДПФ выдает не бесконечное количество гармонических составляющих, а только N штук с частотами 0; …, (N-1) fд / N; причем для обычных – «вещественных» – сигналов имеет смысл только половина этих составляющих с частотами 0; …, (N/2-1) fд / N .
Таким образом, для пользователя ДПФ важно знать, что он получает результаты анализа спектра на сетке частот с шагом 1/T, определяемым длительностью использованного отрезка сигнала, тогда как сам исследуемый сигнал может содержать гармонические составляющие, частоты которых не совпадают ни с одной частотой этой сетки!
Результатом этого является следующее.
Если сигнал содержит только одну гармоническую составляющую, а ее частота «случайно» совпала с какой-то частотой сетки частот ДПФ, то после вычисления ДПФ отрезка сигнала будет получена составляющая только на этой частоте, а на остальных частотах сетки частот ДПФ составляющие будут иметь амплитуду, равную нулю.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.