Принцип деяния анализатора диапазона параллельного (одновременного) деяния поясняется рисунком.

Рис. 12. 1 Структурная схема анализатора диапазона параллельного типа.

В состав анализатора входят последующие главные элементы:

· аттенюатор, созданный для согласования входного сопротивления анализатора с выходным сопротивлением источника сигнала и измерения уровня входного сигнала;

· полосовые фильтры с полосой пропускания, соответственной определенному участку диапазона исследуемого сигнала;

· сенсоры, созданные для получения огибающего сигнала на выходах соответственных полосовых фильтров;

· индикатор для отображения диапазона исследуемого сигнала.

Такие анализаторы могут определять диапазоны всех сигналов за куцее время, но из-за огромного числа фильтров сложны при реализации и владеют большенными габаритными размерами.

Механизм работы анализатора диапазона поочередного типа с перестраиваемым фильтром состоит в выделении отдельных составляющих диапазона исследуемого сигнала при помощи 1-го полосового фильтра методом перестройки его резонансной частоты.

Основными элементами такового прибора являются аттенюатор, перестраиваемый полосовой фильтр, сенсор, индикатор, генератор линейно изменяющегося напряжения.

Рис. 12.1. Структурная схема анализатора с перестраиваемым фильтром.

В данной схеме закономерность конфигурации резонансной частоты полосового фильтра и напряжение развертки индикатора определяется одним устройством – ГЛИН, что обеспечивает своевременный вывод амплитуды соответственной гармоники на горизонтальную линию индикатора. В таких анализаторах можно изучить только сигналы, диапазон которых за время анализа, т.е. за время перестройки фильтра в полосе обзора, не меняется. Это временами повторяющиеся сигналы. В анализаторах диапазона с перестраиваемым полосовым фильтром снимается конструктивная избыточность, присущая анализаторам параллельного типа. Но перестройка резонансной частоты полосового фильтра приводит к изменению его добротности, что в свою очередь приводит к изменению амплитуды отклика и полосы пропускания. Этот недочет устраняется в гетеродинных системах с не перестраиваемым полосовым фильтром.

Принцип деяния гетеродинного анализатора диапазона поочередного типа состоит в выделении отдельных составляющих диапазона таким макаром, что в полосу пропускания полосового не перестраиваемого фильтра по очереди попадают спектральные составляющие с разными частотами. Это достигается введением в схему анализатора управляемого гетеродина, смесителя и усилителя промежной частоты. Не считая того, в состав схемы входят аттенюатор, ГЛИН, сенсор, индикатор и калибратор, состоящий из генератора и модулятора.

Рис. 12.2 Структурная схема гетеродинного анализатора диапазона.

Сигнал с аттенюатора поступает на смеситель и сразу с ним на смеситель поступает сигнал с генератора качающейся частоты (гетеродина), частота которого меняется во времени по линейному закону. Гетеродин настраивается таким макаром, чтоб его средняя частота была близка к несущей частоте исследуемого сигнала. Линейная генерация по частоте осуществляется при помощи специального генератора пилообразного напряжения. Это напряжение поступает также в канал горизонтального отличия индикатора, т.е. перестройка частоты гетеродина синхронизирована с движением пятна на дисплее ЭЛТ. Перевоплощенный сигнал с выхода смесителя усиливается в УПЧ. После детектирования выделенный сигнал поступает на вертикально отклоняющие пластинки ЭЛТ, что позволяет представить горизонтальную ось ЭЛТ в частотном масштабе. Чем больше амплитуда выделенного в УПЧ сигнала (гармоники), тем больше отклонение луча в вертикальном направлении. Высота изображения полосы на дисплее будет пропорциональна среднему значению мощности соответственного участка диапазона в полосе частот, пропускаемых УПЧ.

Данная схема анализатора представляет, на самом деле, комбинацию супергетеродинного приемника и электрического осциллографа. Супергетеродинный приемник при всем этом делает функции узкополосного автоматического перестраиваемого фильтра. Перестройка осуществляется за счет конфигурации частоты гетеродина, что эквивалентно перемещению диапазона исследуемого сигнала по шкале частот относительно средней частоты опции узкополосного фильтра. Благодаря синхронной работе гетеродина и разверток осциллографа на дисплее ЭЛТ можно следить амплитудно-частотный диапазон исследуемого сигнала.

При работе с данными устройствами нужно подразумевать и учесть наличие динамической составляющей погрешности. Если время переходного процесса в фильтре соизмеримо с временем конфигурации частоты колебаний на его входе в спектре, соответственном полосе пропускания фильтра, то разрешающая способность анализатора будет ухудшаться и возникнут преломления изображения диапазона. Для определения неких характеристик диапазона в анализаторе обычно предугадывают калибратор.

Цифровые анализаторы диапазона (ЦАС). В текущее время обширно всераспространены цифровые способы анализа диапазона, основой которых является преобразование исследуемого сигнала в цифровой код и вычисление составляющих диапазона при помощи ЭВМ.

Цифровой анализатор со сжатием сигнала во временной области. В таких устройствах при маленьком времени анализа за счет искусственного расширения диапазона исследуемого сигнала удается обеспечить высшую разрешающую способность. Расширение диапазона при всем этом реализуется в цифровой форме.

Сущность полезного эффекта такового устройства можно объяснить на базе того, что если искусственно в n раз расширить диапазон сигнала и во столько же раз прирастить полосу пропускания, то длительность анализа сократится во столько же раз при постоянной разрешающей возможности. Принцип деяния блока сжатия инфы строится на подготовительном преобразовании сигнала, поступающего на его вход. Из анализируемого сигнала берутся подборки моментальных значений с частотой, определяемой аксиомой Котельникова. При помощи АЦП они преобразуются в цифровой код и поочередно записываются в ЗУ. Записанный в ЗУ блок инфы считывается, но со скоростью, существенно превосходящей скорость записи (в 10-ки тыщ раз). Потом считанная информация преобразуется в аналоговую форму. Таким макаром, выходит сжатая во времени копия сигнала, которая может быть получена анализатором поочередного типа. Диапазон сжатой копии и полоса пропускания анализирующего фильтра расширяются. Но время анализа миниатюризируется во столько раз, во сколько продолжительность сжатой копии меньше продолжительности сигнала, записанного в ЗУ.

Анализаторы на цифровых фильтрах. Цифровые фильтры (ЦФ) делают операцию частотной фильтрации и позволяют получать при наличии управляющих воздействий разные АЧХ и ФЧХ, обеспечивая высшую стабильность характеристик ЦФ, не нуждаются в подстройке.

Рис. 12.3 Блок сжатия во временной области.

Рис. 12.4 Структурная схема анализатора диапазона на цифровых фильтрах.

ЦФ могут быть реализованы как аппаратными, так и программными средствами. Процедура фильтрации в ЦФ представляет собой определенный метод обработки входного сигнала, в итоге чего на выходе фильтра возникают новые цифровые коды, надлежащие результатам фильтрации.

Передаточная функция ЦФ может быть представлена в виде дискретного преобразования Лапласа. Коэффициенты передаточной функции определяют свойства фильтра, для конфигурации которых довольно задать другие значения неким коэффициентам, т е. занести в ячейки памяти новые числа.

Таким макаром, итог фильтрации определяется формой анализируемого сигнала и параметрами АЧХ фильтра, зависящими от значений коэффициентов реализуемой передаточной функции фильтра.

Облегченная схема анализатора диапазона на цифровых фильтрах представлена на рисунке.

Рис. 12.5 Структурная схема анализатора диапазона на базе БПФ.

Входной сигнал преобразуется в последовательность кодов, соответственных числовым значениям сигнала в моменты подборки. Совокупа кодов с выхода ЦФ поступает на цифровой сенсор, где рассчитывается среднеквадратическое значение напряжения. После усреднения данных диапазон сигнала отображается на дисплее анализатора в виде спектральных полос.