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

при косинусоидальной весовой обработке (правый от­ клик) и в отсутствие ее (левый отклик). Отчетливо вид­ но, как при введении обработки уменьшаются боковые крылья отклика. Рис. 7.23 иллюстрирует воспроизведение спектров последовательных выборок сигнала, состоящего из двух гармонических колебаний, частоты которых рас­ положены вблизи границ рабочей полосы анализатора.

При обсуждении в гл. 3 принципиальных особенно­ стей анализирующих устройств мы полагали, что на сме­ ситель подается последовательность гетеродинных им­ пульсов. В реальном устройстве использование режима работы, при котором гетеродин во время обратного хода цикла перестройки частоты выключается, приводит к зна­ чительному усложнению схемы. Можно показать, что при скважности циклов гетеродинного сигнала, близкой к единице, в выключении ЧМ гетеродина нет необходи­ мости. Оценим худший случай, когда весовая обработ­ ка анализируемого сигнала отсутствует. Обозначим дли­ тельность обратного хода цикла перестройки частоты гетеродина через рлг, p<Cl. Так как девиация частоты за время обратного хода равна | s t |, т о соответствующая скорость изменения частоты равна (—s/p). Положим, что на вход анализатора подается гармонический сигнал. В результате преобразования этого сигнала в течение обратного хода частоты гетеродина на вход ДЛЗ в на­ чале каждого цикла анализа поступает радиоимпульс длительностью рт, частота заполнения которого изме­ няется со скоростью (—s/p) (примерно такой же конеч­ ный результат получается при любом законе изменения частоты). Так как pt<CW, для определения мешающего действия этого сигнала может быть использована фор­ мула (1.1.11).

Спектральная функция импульса описывается выра­ жением, аналогичным формуле для Fz{iо) (см. § 1.3). Так как модуль спектральной функции имеет величину

2A j y |s/p|= 2рть40/Кр^иЛ/-,

то для мешающего сигнала в соответствии с (1.1.11) на­

Поскольку р 1, длительность мешающего сигнала рав­ на т. Используя (7.4.1), получаем^ ___

Ago/go 4 V v - ! V • Если p « l /N, то Ago/go(0 max~ 1»w .

216

При проектировании анализатора спектра важной за­ дачей является выбор типа ЧМ гетеродина, который при относительной безынерционное™ обладает линейной мо­ дуляционной характеристикой. При величинах девиации до единиц мегагерц вполне удовлетворительные резуль­ таты получаются при использовании гетеродинов с ре­ активными элементами [37, 38]. Для получения больших значений |st| следует применить предложенную в [39] схему стабилизации скорости перестройки частоты. Если в анализаторе использован пассивный способ формиро­ вания гетеродинного сигнала, то время измерения спек­ тра одной выборки (длительность отклика At) опреде­ ляется периодом следования видеоимпульсов, служащих для формирования гетеродинных импульсов и запускаю­ щих схему развертки индикатора. Подобное устройство позволяет осуществить анализ спектров в реальном мас­ штабе времени. Измерить спектры однократных импуль­ сов, к которым по времени «привязываются» гетеродин­ ные импульсы, невозможно.

Характеристики анализатора в этом случае сущест­ венным образом зависят от затухания ДЛЗ и направ­ ленности ответвителей, включенных на ее входе и вы­ ходе. Если, например, при большом затухании линии нельзя добиться высокой направленности ответвителей, то для формирования гетеродинного сигнала следует ис­ пользовать отдельную ДЛЗ, идентичную включенной в основной канал (или имеющую обратную .дисперсию),

Оценим требования, предъявляемые ж направленным ответвите­ лям в зависимости от затухания линии, ее коэффициента сжатия и полосы анализа. Из-за конечной направленности отклик формирую­ щего фильтра с выхода линии будет проходить на индикатор, а СО входа линии — в тракт формирования гетеродинных им-пульсов Дс-м. рис. 3.5). Обозначим амплитуду отклика формирующего , фильтра через Аг, а амплитуду сигнала промежуточной частоты на входе линии через Ап. Очевидно Ar= B 0\HT(t) | mo*,- где #;(<)■ — импульсная функция формирующего фильтра. В соответствии с (3.3.3)

С учетом (3.3.10), двух последних соотношений, а также приближен­ ного равенства

для максимального значения отклика на выходе второго ответвителя в случае гармонического анализируемого сигнала находим

219

Т а к к а к 6 с о = Л с о г !+ Л ш г 2. т о с о гл а с н о (1 .4 .8 )

D = (1/те) | а | Дсо^! (1 + До)г2/Дй)г,)

и

Величина отклика формирующего фильтра на выходе второго ответ­ вителя, в свою очередь, равна xtAr. Мешающим действием этого сиг­ нала можно пренебречь, если

ИЛИ

Для реальных линий задержки весьма трудно удов­ летворить этому условию и приходится мириться с пря­ мым прохождением отклика формирующего фильтра на индикатор. Указанный сигнал имеет примерно такую же форму и длительность как отклик g (t), соответствующий гармоническому колебанию на входе, и занимает строго определенное место на временной оси. Поэтому он мо­ жет быть легко опознан и не сказывается, по существу, на качестве измерений.

Спектр радиоимпульса на входе ДЛЗ ограничен ча­ стотами (сйг—1Q 4—( О с ) , (сог—f i t —Ю с ) , а скорость измене­ ния частоты заполнения этого импульса равна s = —1/2а.

спектр которого ограничен частотами (Qi + coc), ({Д + Шс), скорость модуляции частоты заполнения равна s i = l / 2«, а амплитуда — хц4оС0. Полагая, что величина бсо значи­ тельно меньше средней частоты линии, пренебрежем возможными «комбинациями» этого дополнительного сигнала с основным гетеродинным напряжением и рассмотрим только его взаимодействие с входным сигна­ лом. За счет последнего на входе линии будет присут­ ствовать ложный радиоимпульс, спектр которого ограни­ чен частотами Qi, Q4, скорость модуляции частоты заполнения si= l/2 a , а амплитуда равна xiboC0AcA0. Дли­ тельность отклика Ago на этот ложный сигнал сравнима с At, а так как он не согласован с линией, амплитуда

220

отклика меньше в хоКо раз амплитуды импульса на входе линии

'Ago— xaXi&o-KoCVlc^o.

Указанный сигнал ограничивает, очевидно, динамиче­ ский диапазон Mi анализатора. Используя (7.4.3), (7.4.5), находим

Для увеличения Mi при заданных Ко и xi/x0 следует уменьшить отношение А0/Аг, что приводит к уменьшению отношения сигнал/шум на выходе анализатора и увели­ чению погрешности анализа. Удовлетворительные изме­ рения возможны, если

где М2>> 1, а ыШ2— среднеквадратичное напряжение шу­ ма на выходе второго ответвителя.

Подставив в (7.4.9) соотношение (7.4.6), определяем минимальную допустимую величину:

Используя последнюю формулу и (7.4.8), нетрудно найти в зависимости от заданных отношений М4 и М2 необходимые величины xi/xo и Лг/ышг- Решая обратную задачу, можно определить по известным характеристи­ кам элементов устройства величину Mi, ограничиваю­ щую динамический диапазон анализатора:

Дополнительные ограничения динамического диапазо­ на связаны с наличием шума на выходе первого ответ­ вителя. Эти ограничения остаются в силе также при использовании для формирования гетеродинного сигнала отдельной ДЛЗ. Отношение амплитуды радиоимпульса к среднеквадратичному напряжению шума ыш на выхо­ де первого направленного ответвителя согласно (3.3.1) равно

м з= %аКцВйН (® )то * /^ Ш 1 \а\.

221