Анализ спектров и нелинейных искажений, страница 4

Например, в используемом в лабораторной работе последовательном фильтровом анализаторе спектра СК4-56 используется узкополосный кварцевый фильтр с центральной частотой полосы пропускания 122 кГц (полоса пропускания фильтра регулируется в пределах от 300 до 3 Гц!). И при исследовании спектра в полосе частот, например, от 5 до 15 кГц частота выходного напряжения гетеродина изменяется от 127 до 137 кГц.

Параметры последовательных фильтровых анализаторов спектра
и рекомендации по их выбору

При выполнении лабораторной работы используется последовательный фильтровой анализатор спектра СК4‑56. До начала измерений оператору необходимо выбрать положения его органов управления, определяющих важнейшие параметры анализа:

- полосу обзора;

- частоту настройки;

- полосу пропускания анализирующего фильтра;

- время анализа;

- коэффициент ослабления исследуемого колебания во входном аттенюаторе.

Полоса обзора  П_обз = (f_макс  -  f_мин) – полоса частот от нижней f_мин до верхней f_макс частотных границ спектра, отображаемая на экране анализатора спектра (f_мин – частота, соответствующая крайней левой вертикали экрана,  f_макс – частота, соответствующая крайней правой вертикали экрана). У анализатора спектра СК4-56 полоса обзора может изменяться только ступенчато с помощью переключателя ОБЗОР kHz/ДЕЛЕН.; устанавливаемая полоса обзора должна быть больше или равна требуемой.

Частота настройки  f_н – частота, соответствующая центральной вертикальной линии экрана. У анализатора спектра СК4-56 она устанавливается ручками «Частота». Так как у СК4-56 масштаб спектральной диаграммы по горизонтали может быть только линейным, то

f_н = (f_мин +  f_макс) / 2.

Полоса пропускания анализирующего фильтра  П_аф – ширина полосы пропускания узкополосного анализирующего фильтра. У анализатора спектра СК4-56 она изменяется переключателем ПОЛОСА Hz. Чем меньше разность частот двух соседних спектральных составляющих, которые на экране должны быть показаны по отдельности, тем меньше должна быть П_аф. Она также должна быть еще уменьшена, если амплитуды разделяемых спектральных составляющих существенно различны.

Время анализа T_а – время, за которое анализатор спектра «просмотрит» заданную полосу частот (полосу обзора). Обычно в анализаторах спектра анализирующий фильтр автоматически перестраивается в полосе обзора П_обз с постоянной скоростью V_а , называемой скоростью анализа (герц в секунду). При этом время анализа T_а = П_обз / V_а.

Следует иметь в виду, что должно выполняться условие: V_а  ≤  V_{а max}, где V_{а max} – максимально допустимая скорость перестройки анализирующего фильтра, определяемая выбранным значением полосы пропускания П_аф анализирующего фильтра. Если задать V_а  >  V_{а max}, то полученная спектрограмма будет иметь динамические искажения, обусловленные тем, что длительность переходных процессов в анализирующем фильтре окажется недопустимо большой. Так как длительность переходных процессов в этом фильтре тем больше, чем меньше его П_аф, то при уменьшении П_аф будет уменьшаться V_а max и, как следствие, увеличиваться минимально необходимое время анализа T_а min = П_обз / V_{а max}.  Следует также иметь в виду, что если П_аф уменьшить в k раз, то T_{а min} увеличится в k² раз! Поэтому для сокращения времени анализа спектра необходимо выбирать максимально допустимую (для решения поставленной задачи) полосу пропускания П_аф анализирующего фильтра.