Файл: Тверской, В. И. Дисперсионно-временные методы измерений спектров радиосигналов.pdf

При частотном детектировании отклика необходимо, чтобы спектр сигнала, поступающего на частотный де­ тектор и полученного после преобразования сигналов g(t) и h(t), не перекрывался как со спектрами послед­ них, так и со спектром видеосигнала который образуется на выходе частотного детектора. Спектр сиг­

ки частотного детектора (совпадающая с полосой спек­

тра сигнала биений отклика и опорного импульса) должна лежать в области частот выше <оф. Ширина

полосы частотного детектора выбирается порядка 2ыф. Мгновенные частоты сигналов g(t), h(t) не должны ле­ жать ниже 4— 5ыф. Как правило, до получения сигнала

биений, подаваемого на частотный детектор, необходимо с помощью дополнительного преобразования сдвинуть мгновенные частоты сигналов g(t) и h(t). Разницу вво­ димых приращений частоты для этих сигналов следует выбирать примерно равной центральной частоте наст­ ройки частотного детектора. При этом естественно не должен меняться закон модуляции их частот заполне­ ния.

Разнесение мгновенных частот сигналов g(t) и h(t) можно осуществить,-вводя дополнительное запаздывание во времени видеоимпульса, из которого формируется сигнал h(t). Такая операция возможна только в устрой­ ствах, в которых на входе вводится дополнительная мо­ дуляция по закону (1.3.1) несущих частот как исследуе­ мого сигнала, так и отклика формирующего фильтра. Если задержка видеоимпульса относительно фронта ге-

158

теродинного радиоимпульса равна Тн, то фаза опорного радиоимпульса

Ф „ (* ) = е ( / ) + ч м ;а ( 0 ] —

—я/4—ThQ(t). (5.2.14)

С учетом компенсации Ч^Й ) в канале анализируемого сигнала, используя (1.1.9), для мгновенной частоты сиг­ нала биений, поступающего на частотный детектор, на­ ходим

По существу, перед подачей на линию несущая частота отклика формирующего фильтра сдвигается на sT/t. Ука­ занный сдвиг должен быть таким, чтобы не вывести за пределы рабочей полосы линии спектр отклика форми­ рующего фильтра.

5.3. Анализаторы фазовых спектров с одновременным формированием опорного импульса

Рассмотрим устройства, в которых формирование опорного радиоимпульса и образование отклика, опре­ деляющего спектр анализируемого импульса или выбор­ ки непрерывного сигнала, происходят одновременно [34]. Такие устройства должны иметь два полностью раздель­ ных идентичных канала: основной канал анализируемого сигнала и канал формирования опорного импульса. При этом либо в канал формирования опорного импульса включается вторая дисперсионная лушия задержки, иден­ тичная линии задержки основного канала (рис. 5.5,а), либо в оба канала с помощью направленных ответвите­ лей включается одна дисперсионная линия задержки (рис. 5.5,6). Направленные ответвители помещаются на входе и выходе линии и осуществляют взаимную раз­ вязку каналов.

В функциональных схемах устройств измерения фа­ зовых спектров редко следующих радиоимпульсов без предварительной обработки сигналов на входе линии (рис. 5.5) генератор видеоимпульсов, служащих для формирования опорных сигналов /г (t), запускается фронтом огибающей анализируемого радиоимпульса, ко­ торый для этого детектируется. Под «детектором фазы» здесь и в дальнейшем мы будем подразумевать либо собственно балансный (или кольцевой) фазовый детек-

159

тор, либо устройство, состоящее из блока преобразова­ ния сигналов g(t) и h(t), смесителя, частотного детек­ тора и при необходимости интегратора. Если использу­ ются линии задержки с непостоянной дисперсией, то в детектор фазы входит также вычислительное устрой­ ство для выделения функции Чг/[Q0(^) ], а в индикатор — генератор нелинейной развертки по закону Q0(/).

5

Рис. 5.5.

В анализаторах такого типа ширина полосы частот дисперсионной линии задержки выбирается равной

Асогг, а коэффициент сжатия составляет D=\a\A(S)rJ^- В^соответствии с результатами, полученными в § 5.2,

число каналов анализа равно Л/, = Дш/Д(о01 = Дш |ЛсО/Ди>,-а.

При достаточно большой скважности импульсов полоса частот формирующего фильтра Дось-г может превышать рабочую полосу линии, в которой дисперсия может счи­ таться постоянной. В частности, дисперсия линии может отклоняться от постоянного значения за пределами

160

полосы частот ЛеонНеобходимо только, чтобы во всей полосе пропускания фильтра дисперсия не обращалась в нуль и не меняла знак.

Введение модуляции несущей частоты сигнала на входе позволяет уменьшить время измерений и значи­ тельно увеличить разрешающую способность анализа­ тора. Нетрудно показать, что разрешающая способность

в первом случае Л/=б/А(о/2гт=1)(то+0,5 + 0,5Асог2/А(в)_1.

Во втором случае A7=DAco/Acor2.

На рис. 5.6 приведена функциональная схема анали­ затора с модуляцией несущей частоты сигнала на входе

Рис. 5.6.

и с одной линией, включенной одновременно в каналы основного и опорного сигналов. Аналогичным образом можно модифицировать схему с двумя линиями, пока­ занную на рис. 5.5,6.

В режиме измерения фазовых спектров радиоимпуль­ сов модулятор ЧМ гетеродина и генератор видеоимпуль­ сов, служащих для формирования опорного сигнала, синхронизируются анализируемыми импульсами. Прн анализе фазовых спектров в реальном масштабе време­ ни модулятор вырабатывает периодический пилообраз­

ный сигнал, изображенный на рис. 3.1, и синхронизация генератора видеоимпульсов осуществляется этим сигна­ лом таким образом, чтобы видеоимпульс совпадал по времени с фронтом гетеродинного радиоимпульса. За­ пуск развертки индикатора при этом должен осущест­ вляться с соответствующей задержкой сигналом моду­ лятора ЧМ гетеродина. Основной канал и канал опор­ ного сигнала h(t), начиная с входных смесителей (на которые поступает гетеродинный сигнал от одного источника), должны быть полностью идентичны. Воз­ можны также промежуточные варианты, в которых ви­ деоимпульсы через формирующий фильтр непосредст­ венно подаются на ДЛЗ. В этом случае за счет некоторого ухудшения точности измерений значительно упрощается схема анализатора.

Целесообразность использования одной общей ДЛЗ или двух идентичных определяется характером измере­ ний и параметрами применяемых линий. При включении в оба канала одной линии сигналы, поступающие через ответвители на ее входные и выходные зажимы, будут вследствие конечной направленности ответвителей «про­ сачиваться» на детектор фазы. Наложение их на отклик и опорный радиоимпульс на входах детектора фазы при­ ведет к снижению точности измерений.

«Просачивание» анализируемого сигнала не сказы­ вается на точности воспроизведения его спектра, по­ скольку отклик образуется лишь после конца этого сиг­ нала. Поэтому погрешность за счет направленности имеет место, если в течение интервала времени, зани­ маемого откликом и опорным радиоимпульсом, на входные зажимы линии задержки поступает следующий преобразованный импульс или следующая выборка не­ прерывного сигнала. «Просачивание» сигналов через ответвители влияет на точность измерений только при анализе фазовых спектров непрерывных сигналов в реальном масштабе времени или спектров радиоим­ пульсов, следующих с малой скважностью. Если период следования анализируемых радиоимпульсов выбран та­ ким образом, что сигналы g(t) и h(t) не совпадают по времени с более поздними импульсами, указанная по­ грешность отсутствует.

Оценим порядок погрешности, обусловленной конеч­ ной направленностью ответвителей. При малой скваж­ ности анализируемого сигнала длительность радиоим-

Г62

пульсов промежуточной частоты, поступающих на вход линии, сравнима с длительностью сигналов g ( t ) и h ( t ) . Поэтому погрешность в основном определяется «проса­ чиванием» указанных радиоимпульсов в канал опорного сигнала. Меньшее влияние окажет «просачивание» от­ клика формирующего фильтра в основной канал, по­ скольку его длительность значительно меньше длитель­ ности отклика g(t).

Пусть максимальное значение радиоимпульса проме­ жуточной частоты на входе первого направленного от­ ветвителя равно Ао, а максимальное значение отклика формирующего фильтра на входе второго направленного ответвителя равно Ат. Обозначим затухание линии через Ко, ослабление ответвителя в прямом направлении через х0, ослабление ответвителя в «обратном» направлении через хь С учетом (3.3.1) максимальное значение опор­ ного радиоимпульса на выходе первого направленного ответвителя равно

По определению A r = B o H ' r ( t ) max- При приближенных оценках можно считать фазочастотную характеристику

импульса промежуточной частоты на том же выходе пер­ вого ответвителя равно U z =A o %i . Измерение фазового

Отсюда следует, что при фазовом детектировании от­ клика удовлетворительные измерения возможны, когда

Xi/xoCKo. (5.3.3)

При использовании ДЛЗ с большим затуханием зача­ стую невозможно выполнить условие (5.3.3), и величины Ui(i) и и2 оказываются сравнимыми. Тогда реализация

схемы измерителя с одной линией целесообразна только для анализа фазовых спектров радиоимпульсов, следую­ щих с достаточно большой скважностью. Для измерения фазовых спектров других сигналов необходимо исполь­ зовать модификацию устройства с двумя ДЛЗ. Возмож­ ности измерений в этом случае зависят от степени иден­ тичности линий.

Рассмотрим для идеальных ДЛЗ требования к их идентичности. Пусть электрическая длина /д линии, включенной в канал опорного сигнала, несколько отли­ чается от длины линии /, входящей в канал анализируе­ мого сигнала, а скорость изменения частоты гетеродин­ ного сигнала соответствует условию (1.3.1) согласова­ ния с линией задержки основного канала. Используя (1.1.14), аналогично (3.3.1) для оперного сигнала в пер­ вом приближении получаем

а аЮ и a0о — соответственно величины начальной задерж­

частота отклика формирующего фильтра не модулирует­

| /—/д|//<С1- При условии компенсации разности началь­

164