border=0


border=0

Analyzátory spektrálneho filtra

<== predchádzajúci článok | nasledujúci článok ==>

Princíp činnosti spektrálneho analyzátora paralelnej (simultánnej) činnosti je znázornený na obrázku.

Obr. 12. 1 Bloková schéma spektrálneho analyzátora paralelného typu.

Analyzátor obsahuje tieto hlavné prvky:

· Zoslabovač navrhnutý tak, aby zladil vstupnú impedanciu analyzátora s výstupnou impedanciou zdroja signálu a zmeral úroveň vstupného signálu;

· Pásmové filtre s priepustným pásmom, ktoré zodpovedajú určitej časti spektra skúmaného signálu;

· Detektory určené na získanie obálky signálu na výstupoch zodpovedajúcich pásmových filtrov;

· Indikátor na zobrazenie spektra skúmaného signálu.

Takéto analyzátory môžu merať spektrá akýchkoľvek signálov v krátkom čase, ale kvôli veľkému počtu filtrov je ťažké ich implementovať a majú veľké celkové rozmery.

Pracovný princíp Analyzátor spektrálneho typu s laditeľným filtrom spočíva v izolácii jednotlivých komponentov spektra skúmaného signálu pomocou jedného pásmového filtra vyladením jeho rezonančnej frekvencie.

Hlavnými prvkami takéhoto zariadenia sú zoslabovač, laditeľný pásmový filter, detektor, indikátor, lineárne sa meniaci generátor napätia.

Obr. 12.1. Bloková schéma laditeľného analyzátora filtra.

V tejto schéme je vzor zmien rezonančnej frekvencie pásmového filtra a skenovacieho napätia indikátora určené jedným zariadením - GLIN, ktoré zaisťuje včasný výstup amplitúdy zodpovedajúcej harmonickej k horizontálnej línii indikátora. V takýchto analyzátoroch iba signály, ktorých spektrum počas analýzy, t. počas nastavovania filtra v zornom poli sa nemení. Toto sú periodicky sa opakujúce signály. V analyzátoroch spektra s laditeľným pásmovým filtrom sa štrukturálna redundancia spojená s analyzátormi paralelného typu odstráni. Vyladenie rezonančnej frekvencie pásma-priepustného filtra však vedie k zmene jeho kvalitatívneho faktora, čo zase vedie k zmene amplitúdy odozvy a priepustného pásma. Táto nevýhoda je eliminovaná v heterodynných systémoch s ned laditeľným pásmovým filtrom.

Princíp činnosti analyzátora sekvenčného typu heterodynového spektra je oddeľovať jednotlivé komponenty spektra tak, aby spektrálne zložky s rôznymi frekvenciami postupne klesali do priepustného pásma laditeľného filtra pásmového priechodu. To sa dosiahne zavedením riadeného lokálneho oscilátora, mixéra a stredofrekvenčného zosilňovača do obvodu analyzátora. Ďalej obvod obsahuje zoslabovač, GLIN, detektor, indikátor a kalibrátor pozostávajúci z generátora a modulátora.

Obr. 12.2 Bloková schéma analyzátora heterodynového spektra.

Signál z atenuátora prechádza do zmiešavača a súčasne signál z oscilátora generátora kmitajúcich kmitočtov (lokálny oscilátor) vstupuje do zmiešavača, ktorého frekvencia sa mení v závislosti na lineárnom zákone. Lokálny oscilátor je naladený tak, aby jeho priemerná frekvencia bola blízko nosnej frekvencii študovaného signálu. Generovanie lineárnej frekvencie sa vykonáva pomocou špeciálneho generátora napätia pílových zubov. Toto napätie vstupuje tiež do kanála horizontálnej odchýlky ukazovateľa, t.j. ladenie frekvencie lokálneho oscilátora je synchronizované s pohybom bodu na obrazovke CRT. Prevedený signál z výstupu mixéra je zosilnený v zosilňovači. Po detekcii sa vybraný signál privádza na vertikálne vychyľovacie platne CRT, čo nám umožňuje reprezentovať vodorovnú os CRT na frekvenčnej stupnici. Čím väčšia je amplitúda signálu (harmonického) extrahovaného v zosilňovači IF, tým väčšia je odchýlka lúča vo vertikálnom smere. Výška obrazu riadku na obrazovke bude úmerná priemernej hodnote výkonu zodpovedajúcej časti spektra vo frekvenčnom pásme vysielanom IF.

Tento obvod analyzátora je v skutočnosti kombináciou superheterodynového prijímača a elektronického osciloskopu. Superheterodynový prijímač v tomto prípade funguje ako úzkopásmový automatický laditeľný filter. Ladenie sa vykonáva zmenou frekvencie lokálneho oscilátora, čo je ekvivalentné pohybu spektra skúmaného signálu na frekvenčnej stupnici vzhľadom na priemernú ladiacu frekvenciu úzkopásmového filtra. V dôsledku synchrónnej činnosti lokálneho oscilátora a osciloskopu sa môže na obrazovke CRT pozorovať amplitúdovo-frekvenčné spektrum skúmaného signálu.

Pri práci s týmito zariadeniami je potrebné mať na pamäti a zohľadniť prítomnosť dynamickej súčasti chyby. Ak je prechodný čas vo filtri porovnateľný s časom, keď sa frekvencia kmitania zmení na svojom vstupe v rozsahu zodpovedajúcom priepustnému pásmu filtra, potom sa rozlíšenie analyzátora zhorší a dôjde k skresleniu obrazu spektra. Na stanovenie niektorých parametrov spektra sa v analyzátore zvyčajne dodáva kalibrátor.

Analyzátory digitálneho spektra (CAC). V súčasnosti sú digitálne metódy spektrálnej analýzy rozšírené, ktorých základom je prevod skúmaného signálu na digitálny kód a výpočet zložiek spektra pomocou počítača.

Digitálny analyzátor so kompresiou signálu v časovej oblasti . V takýchto zariadeniach je možné s krátkym časom analýzy v dôsledku umelého rozšírenia spektra skúmaného signálu dosiahnuť vysoké rozlíšenie. Rozšírenie spektra sa v tomto prípade realizuje v digitálnej podobe.

Podstatu pozitívneho účinku takéhoto zariadenia je možné vysvetliť na základe toho, že ak umelo rozšírime spektrum signálov n krát a zvýšime priepustné pásmo o rovnaké množstvo, čas analýzy sa zníži o rovnaké množstvo, zatiaľ čo rozlíšenie je konštantné. Princíp činnosti informačnej kompresnej jednotky je založený na predbežnej konverzii signálu prijatého na jeho vstupe. Z analyzovaného signálu sa odoberú vzorky okamžitých hodnôt s frekvenciou určenou Kotelnikovovou vetou. Pomocou ADC sa prevedú na digitálny kód a postupne sa zaznamenajú do pamäte. Informačný blok zaznamenaný v pamäti sa načíta, ale pri rýchlosti výrazne vyššej ako je rýchlosť zápisu (desaťtisíce krát). Potom sa prečítané informácie prevedú na analógovú formu. Takto sa získa časovo komprimovaná kópia signálu, ktorú je možné získať pomocou analyzátora sekvenčného typu. Spektrum komprimovanej kópie a priepustné pásmo analytického filtra sa rozširujú. Čas analýzy sa však skráti toľkokrát, kým je trvanie komprimovanej kópie kratšie ako doba trvania signálu zaznamenaného v pamäti.

Analyzátory na digitálnych filtroch . Digitálne filtre (DF) vykonávajú činnosť frekvenčného filtrovania a umožňujú získať za prítomnosti kontrolných akcií rôzne frekvenčné odozvy a fázové odozvy, ktoré poskytujú vysokú stabilitu parametrov DF, nie je potrebné ich upravovať.

Obr. 12.3 Jednotka kompresie časovej domény.

Obr. 12.4 Bloková schéma spektrálneho analyzátora na digitálnych filtroch.

DF sa môžu implementovať ako do hardvéru, tak aj do softvéru. Postup filtrovania v digitálnom filtri je určitý algoritmus na spracovanie vstupného signálu, v dôsledku ktorého sa na výstupe filtra objavia nové digitálne kódy zodpovedajúce výsledkom filtrovania.

Funkciu prenosu digitálneho filtra je možné predstavovať ako diskrétnu Laplaceovu transformáciu. Koeficienty prenosovej funkcie určujú charakteristiky filtra, na zmenu ktorých stačí nastaviť iné hodnoty na niektoré koeficienty, t. J. Pridať do pamäťových buniek nové čísla.

Výsledok filtrácie je teda určený tvarom analyzovaného signálu a frekvenčnou odozvou filtra v závislosti od hodnôt koeficientov implementovanej prenosovej funkcie filtra.

Na obrázku je znázornená zjednodušená schéma analyzátora spektra na digitálnych filtroch.

Obr. 12.5 Bloková schéma spektrálneho analyzátora založeného na FFT.

Vstupný signál sa v čase vzorkovania prevedie na sekvenciu kódov zodpovedajúcich číselným hodnotám signálu. Sada kódov z výstupu DF sa privádza do digitálneho detektora, kde sa počíta hodnota rms napätia. Po spriemerovaní údajov sa na obrazovke analyzátora zobrazí signálové spektrum vo forme spektrálnych pásiem.

<== predchádzajúci článok | nasledujúci článok ==>





Prečítajte si tiež:

Zariadenie a princíp činnosti elektronických wattmetrov a elektromerov

Telemetrické systémy

Analógové elektronické meracie prístroje

Organizácia meraní

Zapisovače grafov - prístroje na výstup merania teploty

Metódy spektrálnej analýzy signálov

Rezonančná metóda na meranie parametrov prvkov obvodu

Charakteristika IIS

Elektromechanické zariadenia s prevodníkmi

Metódy merania magnetických veličín

Systémy na rozpoznávanie vzorov

Problémy s optimalizáciou pre experiment merania

Implementácia metódy diskrétneho počítania v ohmmetroch

Inteligentné informačné meracie systémy (IIIS)

Metóda merania rezonančnej frekvencie

Späť na obsah: Metódy a prostriedky merania elektrických veličín

Pozreté: 8885

11.45.9.27 © edudocs.pro Nie je autorom publikovaných materiálov. Poskytuje však možnosť bezplatného použitia. Došlo k porušeniu autorských práv? Napíšte nám | Spätná väzba .