 |
Изучение анализатора спектра.
|
|
|
|
Цель работы: Научиться осуществлять исследование спектра периодических сигналов.
1. Оборудование:
1.1 Анализатор спектра СК4-56
1.2 Генератор импульсов Г5-54
2. Теоретические сведения:
Работа анализатора спектра основана на методе последовательного анализа сигнала. Прибор представляет собой автоматически или вручную перестраиваемый супергетеродинный приемник с индикацией выходных сигналов на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).
На рисунке 1 приведена упрощенная структурная схема, поясняющая последовательный супергетеродинный метод анализа сигнала.
Рисунок 1 – Упрощенная структурная схема анализатора спектра
Пилообразное напряжение с генератора развертки одновременно поступает на управляемый гетеродин и к пластинам горизонтального отклонения луча ЭЛТ. В результате этого горизонтальная ось ЭЛТ при линейной модуляционной характеристике гетеродина оказывается пропорциональной частоте настройки прибора. В результате перестройки гетеродина входные сигналы последовательно преобразуются в сигнал промежуточной частоты. Преобразование происходит в соответствии с условием:
где f пч; f г; f c — соответственно частоты: промежуточная, гетеродина и входного сигнала; n; m= l, 2, 3,...
Из этого множества частот нам необходимо выделить разностную частоту
поэтому сигналы промежуточной частоты фильтруются, затем детектируются, усиливаются и прикладываются к пластинам вертикального отклонения ЭЛТ. Результирующее изображение на экране ЭЛТ будет представлять собой график зависимости амплитуды входного сигнала от частоты в прямоугольной системе координат.
Используемая, в индикаторе запоминающая ЭЛТ позволяет записать и сохранять изображение спектра на ее экране, а также может использоваться в обычном осциллографическом режиме. В индикаторе реализованы оба режима работы ЭЛТ. Осциллографический режим работы ЭЛТ устанавливается путем подачи соответствующих напряжений на электроды ЭЛТ и запирания воспроизводящего прожектора.
|
|
|
Память ЭЛТ используется в двух режимах наблюдения спектра. В режиме периодической памяти в качестве управляющего сигнала для запуска схемы стирания используется импульс, вырабатываемый схемой развертки блока Я4С-68. При этом стирающий импульс вырабатывается в момент начала обратного хода развертки. Индикатор производит запись спектра во время прямого хода развертки и автоматически стирает его во время обратного хода. В режиме длительной памяти импульс стирания вырабатывается схемой стирания при нажатии кнопки X.
3. Порядок выполнения работы:
3.1. Подготовить прибор к работе согласно п.п.10.1 технического описания.
¾ Ручку «яркость» установить в крайнее левое положение, включить тумблер «сеть»
¾ Установить ручку «ручная» в среднее положение;
¾ Ручку развёртка - АВТ
¾ Тумблер «линейный» /«лог» - «линейный»
¾ Тумблер «калибр, ампл.» - выключен
¾ Ручка «полоса Hz» - 30
¾ Кнопки «память» - откл. или периодич.
¾ Ручка «обзор KHz/дел» - 0,1
¾ Ручка «номинальный уровень» -80mV
¾ Установить оптимальную яркость и фокус на экране ЭЛТ анализатора.
3.2. На вход анализатора «0.1 - 60 KHz» подать прямоугольные импульсы амплитудой 50-80 мВ с заданной частотой и длительностью (вход выбрать с помощью тумблера над разъёмом). Частоту и длительность установить исходя из варианта задания, таблица 1.
Таблица 1- Исходные данные
| №вар. | |||||||||
| Частота f,Гц | |||||||||
| Длительность τ,мкс. |
|
|
|
3.3. Произвести настройку анализатора по частоте: для этого, вращая ручки «частота грубо» и «частота точно» настроиться на исследуемый сигнал, совместив отклик одной из его основных гармоник с меткой «центральная частота» экрана ЭЛТ.
3.4.
3.5. Установить необходимую полосу обзора анализатора. Полоса обзора устанавливается таким образом, что бы на экране анализатора умещались наиболее значимые для анализа составляющие спектра.
3.6. Установить полосу пропускания прибора в пределах 30-100Гц.
3.7. Установить необходимую скорость развертки индикатора для работы в автоматическом режиме.
Скорость развертки устанавливается исходя из обеспечения минимальных динамических искажений исследуемого сигнала, при этом минимальная погрешность обеспечивается, если выполняется условие:
,
ТР - Время развертки в с,
ΔF - полоса обзора Гц,
Π -полоса пропускания Гц.
3.8. Произвести измерение амплитуды и частоты наблюдаемых спектральных составляющих.
Измерение амплитуды производится с использованием координатной сетки экрана ЭЛТ индикатора, при этом максимальному значению шкалы соответствует значение, установленное при помощи отсчетного устройства «номинальный уровень», совмещением меток внешнего и внутреннего дисков переключателя.
Примечание: В работе амплитуда спектральных составляющих измеряется в абсолютных значениях измеряемой величины (мВ.). Для обеспечения такого режима измерений необходимо выбирать линейный режим измерений тумблером «линейный/лог» (отсчет производить по шкале «линейн» экрана ЭЛТ).
Измерение частоты спектральных составляющих можно производить двумя способами:
1й способ, при помощи шкалы ЭСЧ прибора: в этом случае измерение осуществляется совмещением счетной метки с вершиной исследуемого отклика на экране (перемещение метки происходит при помощи ручки «плавно» на переключателе S/деление).
2й способ, с использованием координатной сетки экрана ЭЛТ, при этом на одну клетку приходится значение частоты, установленное «ручкой полоса обзора». Отсчет необходимо производить относительно счетной метки частотомера.
3.9. Зарисовать наблюдаемую спектрограмму сигнала, указать на ней значения амплитуд и частот спектральных составляющих.
|
|
|
4. Содержание отчета:
4.1. Тема, цель работы, оборудование.
4.2. Краткие записи по ходу выполнения работы, расчет необходимого значения времени развертки (ТР).
4.3. Спектрограмма исследуемого сигнала, с указанием амплитуд и частот спектральных составляющих.
4.4. Выводы о проделанной работе.
5. Контрольные вопросы:
5.1. Дайте определение амплитудному спектру сигнала.
5.2. Поясните принцип работы анализатора СК4-56 (на примере упрощённой структурной схемы).
5.3. Какие анализаторы спектра существуют (исходя из методов анализа)?
5.4. Как определить необходимое время развертки ТР?
Лабораторная работа № 10
|
|
|
