Аналоговые измерительные устройства

          К характеристикам анализаторов спектра относятся: разрешающая способность, диапазон частот, полная полоса обзора, время анализа.

          Разрешающая    способность это минимальный  интервал  частот ∆f_P  (рис. 8.2),  при котором соседние составляющие спектра  могут быть выделены как отдельные линии и измерены их уровни.

          Для реальных фильтровых анализаторов спектра нет полного разделения соседних составляющих спектра, а при анализе сплошных спектров будет вырезаться конечная ширина участка спектра. При этом мерой разрешающей способности принято считать значение ∆f_Ф (рис. 8.2).

          Различают статическую и динамическую разрешающую способность АС.  Статическая разрешающая способность определяется значением ∆f_Ф и при этом  переходные процессы в фильтрах не искажают аппаратурный спектр.

            Динамическую разрешающую способность можно рассмотреть на примере последовательного АС. В этом случае она определяется не только ∆f_Ф, но и скоростью изменения частоты ГКЧ. При большой скорости сигнал на выходе не будет успевать изменяться в соответствии с изменением сигнала на входе, и появятся динамические  искажения аппаратурного спектра. Эти искажения ограничивают скорость изменения частоты ГКЧ.

                                      Рис. 8.2.                                                 Рис. 8.3.

 

          Деформация резонансной кривой (рис. 8.3) может характеризоваться рядом параметров:

          Относительным изменением значения максимума

                                                              (8.6)

          Относительным смещением максимума динамической характеристики относительно максимума статической характеристики

                                                                       (8.7)

          Относительным расширением полосы пропускания

                                     ,                                     (8.8)

где Ω - полоса пропускания колебательной системы.

          Диапазон  частот (полоса анализируемых частот) это  интервал частот, в котором возможен анализ спектра.  Диапазон частот  может быть разбит на поддиапазоны.                

          В анализаторах спектра обычно имеется возможность иссле­довать сигналы не во всем диапазоне, а в части его, называемой полосой обзора ∆F, что позволяет повысить точность анализа сигналов. Полоса обзора определяется шириной анализируемого спектра. В анализаторах спектра параллельного действия  ∆F определяет число каналов n =  ∆F/ ∆f_Ф, в анализаторах последовательного действия – диапазон качания частоты.

          Вре­мя (скорость) анализа характеризует, насколько быстро можно провести анализ сигнала в определенном диапазоне частот.

          Для АС параллельного действия время анализа Т_А может быть определено по формуле

                                                ,                                      (8.9)

где t_C – время, необходимое для съема показаний. 

          Время параллельного анализа зависит от времени установления колебаний в резонаторах (время съема показаний с резонаторов обычно невелико). Только после установления колебаний во всех резонаторах можно получить спектр сигнала.

          Для АС последовательного действия

                                ,                                           (8.10)

где коэффициент А >1 учитывает динамическую разрешающую способность.

          Скорость анализа (V) используется для последовательных анализаторов и определяется при линейном законе изменения частоты генератора качающейся частоты.

                                                .                                         (8.11)

          При последовательном анализе время зависит от скорости перестройки частоты резонатора. Она не может быть слишком большой, так как с ее увеличением ухудшается разрешающая способность анализатора. При перестройке частоты резонатор будет характеризоваться не статической, а динамической разреша­ющей способностью.

          Погрешность по частоте показывает, с какой точностью может быть определен интервал частот между со­ставляющими спектра или действительное значение частоты этих составляющих.

          Погрешность по амплитуде определяется инструментальными погрешностями анализатора и зависит от спектра исследуемого сигнала.

          Погрешности анализаторов спектра связаны также с временем анализа.