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

торого следует использовать радиоимпульс прямоуголь­ ной формы известной длительности <iKс постоянной несу­ щей частотой. Амплитуда выходного отклика в точках,

в фигурных скобках в (2.1.11). Оценки удобно произво­ дить в первых _ боковых минимумах отклика, где |А/ (со) | т й Щ я , |А"(со) | ~ d 3/20. Для применяемого типа линии величина 2а обычно известна и основная трудность состоит в нахождении слагаемого с множителем F '( йо)- Подбираем длительность контрольного импульса таким образом, чтобы в первых минимумах отклика величина

|А"(ш) |/4|а|А (ю )таж=(^6со)2/40яД (7.1.7)

была минимальной. Если найденное экспериментальным путем (при перестройке несущей частоты контрольного сигнала) наибольшее отношение амплитуд отклика в первых минимумах к амплитуде максимума основно­ го лепестка_значительно превышает величину (7.1.7), то с учетом \F'(a)\/F((x))max~d/2n по указанному отноше­ нию можно определить максимальное значение коэффи­ циента при |А'(йо)| в формуле (2.1.11). Полученный коэффициент имеет размерность 1/с и может быть ис­ пользован при оценках точности измерений сигналов произвольного вида.

7.2. Анализатор спектров редко повторяющихся импульсов на линии с непостоянной дисперсией

При широких спектрах анализируемых импульсов це­ лесообразное техническое решение иногда состоит в ис­ пользовании линии задержки с непостоянной дисперсией (ее проще создать, чем линию с постоянной дисперсией). Функциональная схема анализатора в этом случае соот­ ветствует рис. 1.3.

Требования к характеристикам усилительного тракта в основном остаются такими же, как для анализатора, рассмотренного в § 7.1. В выходном усилителе включа­ ется корректирующий четырехполюсник (такой способ амплитудно-частотной коррекции является более пред­ почтительным) с амплитудно-частотной характеристикой, определяемой функцией St, (йо) (см. § 1.2). Настройка такого четырехполюсника осуществляется с помощью подаваемого на вход линии контрольного импульса ма­ лой длительности, модуль спектральной функции которо­ го можно считать постоянным в рабочей полосе линии.

1 9 7

0

1 К(и)

Vrp -jj!''(и)

200

дует, что в качестве корректирующих, элементов можно использовать последовательно включенные одиночные резонансные контуры. С по­ мощью таких цепей нетрудно добиться выравнивания огибающей -отклика анализатора на контрольный видеоимпульс малой длитель­ ности (см. рис. 7.3).

Используя графики рис. 7.7, 7.8, определяем в зависимости от допустимой погрешности измерений, диапазона длительностей импульсов и характера их спектров величину согр и число звеньев -линии I. Основной вклад в погрешность вносит второе слагаемое

Рис. 7.10.

з (2.1.17) и при упрощенном расчете нужно учитывать только его.

.Для определенности положим, что измеряются спектры импульсов прямоугольной формы с примерно постоянной несущей частотой. Тогда

| Д"(со) |//r((o)m<tx^fl!2/12.

Обозначим максимальную и минимальную их длительности через dmax и dmin. Принимая, что несущая частота наиболее длинного импульса удовлетворяет условию | го=0,7, в соответствии с графиком рис. 7.9 для нормированной погрешности находим

Здесь /гр = 0)гр/2я.

При уменьшении длительности импульса его несущая частота должна быть сдвинута вверх. Так как дисперсия быстро уменьшается при отходе со от согр, необходимый сдвиг частоты непропорционален уменьшению длительности импульса, в результате чего уменьшается число периодов заполнения в импульсе. Потребуем, чтобы отношение длительности наиболее короткого импульса к периоду высокочастот­

А^ < 4 т “ ?р/96^-

202

спектра сигнала Лю, его длительности d и заданной дли­ тельности выходного отклика. Полагаем, что ширина спектра преобразованного сигнала на выходе смесителя равна 8со, т. е. полоса линии используется полностью.

В соответствии с (1.1.11) и (7.2.1) максимальное значе­ ние отклика аналогично (7.1.4) равно

§о {Р)тах == V (2l%d)m0AwK0A0F (w)max.

'Подставив эту формулу в. (7.1.5), получим следующее выражение для определения амплитуды преобразованного импульса, подаваемо­ го на вход ДЛЗ:

Например, для импульса прямоугольной формы е постоянной несу­ щей частотой

Обратимся к примеру, рассмотренному в § 7.1. Положим т 0=0,5. Тогда бсо/2я=18 МГц, ит = 9,2 мкВ, а Ло^0,25 В. Таким образом введением модуляции несущей частоты сигнала согласно (7.3.1), (7.3.2) легко увеличить отношение сигнал/шум на выходе линии и уменьшить необходимую величину ее коэффициента сжатия. При этом, однако, должна быть расширена полоса частот линии и, как следует из § 2.2, усилены требования к ее характеристикам.

Рассмотрим случай, когда анализатор предназнача-

•ется для анализа спектров импульсов различной длитель­ ности. Тогда линия выбирается в зависимости от диапа­ зона длительностей импульсов и характера их спектров. Пусть для определенности измеряются спектры радио­ импульсов прямоугольной формы с примерно постоянной частотой заполнения (полученные оценки будут спра­ ведливы также для импульсов с не слишком глубокой произвольной модуляцией частоты заполнения). Для имлульса наименьшей длительности полагаем m0<k 1 и Аш— = 8ш. Максимальное значение длительности анализируе­ мых импульсов ограничено допустимой погрешностью измерений, обусловленной отклонениями дисперсии и мо­ дуля коэффициента передачи линии от постоянных вели­ чин. а также фазовыми искажениями гетеродинного сиг­ нала. Второй из этих факторов не сказывается, по су­ ществу, на выборе линии и связан только с качеством отработки гетеродина. Соответствующие расчеты приве­ дены в § 2.4.

205

При оценке влияния первого фактора рассмотрим только случай относительно медленного изменения К ((а) и а (со). Как следует из § 2.3, 4.4, быстрые осцилляции этих функций, напротив, сильнее сказываются при ана­ лизе широких спектров.

Если величина параметра \р\, определяемого соотно­ шением (2.2.7), значительно меньше-единицы, для оце­ нок можно использовать формулу (2.2.8). Из (2.2.7) и (1.3.9) нетрудно получить \р\=гкт0/2л. Для радиоим­ пульса прямоугольной формы Ги = 6 и \p\~m.Q.

Когда Aco= Sco= 12n/dmin, то D = At&(i)/2n^Q/momin и ffldmin 6 /-1-

В первом_слагаемом в фигурных скобках (2.2.8) мно­ житель при /ДПо) определяет амплитудно-частотную ха­ рактеристику анализатора. Ее измерение производится по спектру видеоимпульса малой длительности аналогич­ но тому, как описано в !§ 7.1. Увеличение длительности импульса изменяет .относительный вклад второго и

для нормированной погрешности анализа спектра нахо­ дим

Максимальная длительность импульса определится до­ пустимым значением (7.3.3). Очевидно, чем больше ко­ эффициент сжатия линии и меньше производные функ­ ций К (со), а" (со), а также величина |а"(со)/2а|, тем боль­ ше диапазон длительностей анализируемых импульсов. Экспериментальным путем указанная погрешность оце­ нивается по относительной величине сигнала в миниму­ мах отклика на контрольный радиоимпульс прямоуголь­ ной формы таким же образом, как описано в § 7.1. Если величина гщ становится сравнимой с единицей, формула (7.3.3) непригодна для оценки точности измерений. Тог­ да следует использовать соотношение (4.1.17). В этом случае нормированная погрешность анализа

(7.3.4)

20S