Лекция № 15. Измерение амплитудно- и фазочастотных характеристик цепей.

Вопросы для самостоятельного изучения:

1. Измерение ачх. Методы измерения: ручной и автоматический.

Определение: АЧХ четырехполюсника представляет собой зависимость коэффициента его передачи от частоты.

Ручной метод: измеряется с помощью перестраиваемого генератора и вольтметра, зависимость строиться по точкам.

Автоматический метод: измеряется с помощью специализированного прибора – панорамного измеритель АЧХ.

2. Измерение фчх.

Определение: ФЧХ электрической цепи называется зависимость разности фаз входного и выходного гармонических сигналов от частоты.

Ручной метод: измеряется с помощью перестраиваемого генератора и фазометра, зависимость строиться по точкам.

Автоматический метод: измеряется с помощью специализированного прибора– панорамного измеритель ФЧХ.

39. Методы анализа спектра сигнала.

Общие сведения. Периодический сигнал, как функция времени, может быть представлен в виде совокупности простейших гармонических составляющих. Такое представление основано на разложение периодической функции в тригонометрический ряд Фурье. , где - постоянная составляющая разложения, - номер гармоники, - амплитуда n-ой гармоники, - начальная фаза n-ой гармоники, - частота повторения сигнала.

Совокупность амплитуд называют амплитудным или энергетическим спектром, а совокупность их начальных фаз называют фазовым спектром.

Одновременный (параллельный) частотный анализ.

Он основан на применении набора узкополосных резонаторов, настроенных на различные частоты, которые подвергаются одновременному воздействию исследуемого сигнала.

С труктурная схема. Работа схемы.

Весь анализируемый частотный диапазон разбивается входными фильтрами (Ф) на n частот. Входной сигнал подается сразу на все фильтры. Спектральные составляющие сигнала возбуждают колебания фильтров. На их выходах имеем гармонические сигналы, на которые раскладывается входной сигнал. Эти сигналы подаются на детекторы (Д). В детекторах данные сигналы преобразуются в постоянные напряжения, пропорциональные амплитуде гармоник. Данные напряжения с помощью коммутатора (К) поочередно подаются на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ. Синхронно с переключением коммутатора изменяется ступенчатое развертывающее напряжение по горизонтали, определяющее положение на горизонтальной оси спектральной линии. На экране ЭЛТ отображается амплитудный спектр исследуемого сигнала.

Важнейшей характеристикой данного анализатора спектра является его разрешающая способность. Количественной мерой разрешающей способности является наименьший интервал частот между двумя спектральными линиями, при котором они еще различаются анализатором. Если частотный интервал между гармониками будет меньше разрешающей способности анализатора, то они попадают в один фильтр и образуют на экране ЭЛТ одну спектральную линию.

Последовательный частотный анализ.

Метод последовательного частотного анализа может быть реализован плавной перестройкой резонансной частоты узкополосного фильтра. При этом резонансная частота фильтра последовательно совпадает с частотами гармонических составляющих анализируемого сигнала, которые поочередно возбуждают сигналы на выходе фильтра.

Перестройка фильтра в широком диапазоне частот при сохранении высокой избирательности является очень сложной задачей. Поэтому способ последовательного анализа при практической реализации видоизменяется – перемещают не резонансную частоту фильтра, а спектр частот исследуемого сигнала. Перемещение спектра частот реализуется на основе супергетеродинного преобразования частоты анализируемого сигнала. Анализаторы спектра в этом случае называются гетеродинными.

С труктурная схема. Работа схемы.

Сигнал с входного устройства (Вх.У) поступает на смеситель (См). Одновременно с ним на смеситель поступает сигнал с генератора качающейся частоты (ГКЧ). Сигнал с генератора качающейся частоты представляет собой синусоидальный сигнал, частота которого изменяется во времени по линейному закону. Этим перемещается спектр сигнала. Преобразованный смесителем сигнал подается на вход узкополосного фильтра (Ф). Когда смещаемая по частоте гармоника входного сигнала попадает в полосу пропускания узкополосного фильтра, в нем возникают колебания. Эти колебания поступают на детектор (Д). Детектор выделяет огибающую этих колебаний. Далее сигнал усиливается и поступает на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ. Управление частотой генератора качающейся частоты и отклонением луча ЭЛТ по горизонтали осуществляется одним и тем же пилообразным напряжением, поступающим от генератора развертки (ГР). Таким образом, горизонтальная ось на экране ЭЛТ является одновременно осью времени и осью частот. На экране ЭЛТ имеем изображение спектра:

Д ля определения частоты, соответствующей заданной точке на горизонтальной оси, предусмотрен калибратор. Он состоит из генератора (Г ) и модулятора (М ), работающих соответственно на частотах . Напряжение синусоидальной формы с модулятора модулирует колебания генератора по частоте. Так как модулируемое напряжение синусоидально, спектр сигнала калибратора имеет дискретный вид:

К алибровка производиться следующим образом: спектр дискретного сигнала накладывается на спектр исследуемого сигнала. Регулируя , добиваются их совмещения. Значение частот отсчитывают по шкале калибратора.