Анализатор спектра с перестраиваемым фильтром.

Частоты составляющих спектра на выходе преобразователя П определяют в соответствии с выражением: f_Г ± F_i . В анализаторах спектра предпочтение отдается нижней боковой полосе частот f_Г - F_i – удобнее убирать помехи по зеркальному каналу. В этом случае условие выделения составляющей спектра исследуемого сигнала F_i принимает вид: . Главный ограничитель скорости анализа спектра – переходные процессы в полосовом фильтре. Время установления переходного процесса t_у определяет выражение:

, где

В – безразмерный коэффициент, определяемый формой импульсной характеристики фильтра. В»0,8¸2. Тогда выражение для скорости анализа спектра V примет вид:

Чем уже полоса, тем дольше мы должны анализировать, скорость анализа низкая. Таким образом, анализатор с перестраиваемым гетеродином может обладать высокой разрешающей способностью и чувствительностью, однако, имеет низкую скорость анализа и пригоден для анализа спектра периодических сигналов и стационарных случайных процессов.

Одновременный фильтровой анализ.

Исследуемый спектр в этом случае подают на набор включенных параллельно фильтров и на выходе отдельных фильтров получают отклики. Одновременные анализаторы могут анализировать любые случайные и непериодические процессы, но они дороги и сложны.

Измерение нелинейных искажений.

Параметры искажений

Неискаженный сигнал– идеальный гармонический сигнал.

Степень нелинейности сигнала (степень отличия от гармонического сигнала) оценивают с помощью:

Коэффициента гармоник:

Коэффициента нелинейных искажений:

Коэффициента гармоник n-го порядка:

Коэффициента комбинационных частот:

Затухание нелинейности:

U₁, U₂ … U_n–среднеквадратические значения напряжения гармонических составляющих спектра сигнала.

U_ВГ– среднеквадратическое значение напряжения высших гармоник сигнала.

– среднеквадратическое значение напряжения разностной частоты сигнала на выходе, если на вход поданы два гармонических сигнала U_f1 и U_f2.

Расчетные формулы:

Измеряемый параметр	Измерение анализатором спектра (избирательным вольтметром)
КГn

Коэффициенты К_ГиК_Нсвязанны соотношением:

ЕслиК_Н< 10%, то:К_Н » К_Г

Измеритель нелинейных искажений с подавлением первой гармоники (с заграждающим фильтром).

Структурная схема

к

калибровка

ЗФ

ЭВ

Ус

ВУ

1 f

2

искажения

ВУ – входное устройство;

Ус –усилитель с регулируемым коэффициентом передачи;

П – переключатель;

ЗФ – заграждающий фильтр, перестраиваемый по частоте;

ЭВ – электронный вольтметр с преобразователем среднеквадратичного напряжения.

Для реализации этой формулы с помощью ЭВ необходимо измерить числитель и знаменатель, поэтому измерение проводят в два этапа:

1) калибровка - переключатель П в положении 1:

путем регулировки коэффициента передачи усилителя К устанавливают напряжение равным калиброванному значению U_КАЛИБР, поддерживая знаменатель постоянным;

2) искажения – переключатель П в положении 2

производят настройку фильтра ЗФ на первую гармонику, исключая её тем самым из спектра сигнала. Критерий настройки ЗФ – минимум показаний ЭВ.

Измерение нелинейности устройств.

f_PMAX – максимальная частота рабочего диапазона устройства.

Гармонический метод измерения нелинейных искажений устройств

Структурная схема

ИО

ФНЧ

ИНИ

Г»

U_f U_f, U_2f,

Г – генератор гармонических колебаний с малыми НИ;

ФНЧ – фильтр нижних частот, уменьшающий нелинейные искажения сигнала путем подавления высших гармоник;

ИО – исследуемый объект;

ИНИ – измеритель нелинейных искажений.