Анализатор спектра спутникового сигнала относится к контрольно-измерительному оборудованию, позволяющему отслеживать параметры системы, проводить её настройку, наблюдая за качеством выполняемой работы.
Анализатор спектра спутниковой связи — что за прибор
Анализатором спектра называется устройство, применяемое для измерения относительного распределения в частотной полосе энергии, характерной для электромагнитных колебаний, а также наблюдения за ней.
Зачем измерять спектр
Любой источник сигнала функционирует на своей определенной частоте, однако часто различные устройства создают друг другу помехи, происходит наслоение импульсов. Анализ спектра позволяет выделить границы конкретной частоты, тем самым устраняя проблему посторонних шумов.
Классификация анализаторов спектра
Устройства классифицируются по следующим категориям:
По диапазону частот
В зависимости от частотного диапазона спектральные анализаторы делятся на приборы:
● Низкой частоты;
Обзор осциллографов
● Радиодиапазона (широкополосные);
● Оптические.
По принципу действия
По принципу действия устройства бывают:
● Параллельные (многоканальные);
● Последовательные (сканирующие).
По методу обработки информации и предоставления результатов
По методу обработки информации и предоставления результатов анализаторы делятся на:
● Цифровые (оценивают модуль вектора погрешности, нарушение баланса IQ, зависимость погрешности от временной фазы);
● Аналоговые (измеряют заполнение частотной полосы, показатели полосы боковых частот, коэффициент модуляции).
По виду анализа
● Скалярные (дают информацию исключительно об амплитудах спектральных гармонических составляющих);
● Векторные (информируют не только об амплитудных, но и фазовых соотношениях).
Свойства анализатора спектра
Устройство определяет амплитуду спектральных компонентов, которые входят в процесс анализа, а также их частоту. Главная характеристика — разрешающая способность — отражает наименьший частотный интервал между двумя линиями спектра, разделяемыми анализатором. Прибор может показать истинный спектр только в случае периодичности подвергаемого анализу колебания или его присутствия только в пределах интервала.
Принцип работы анализаторов спектра
Схема работы устройств зависит от их типа. Анализаторы подразделяются на две группы: реального времени и свипирующие, построенные на базе супергетеродинного приемника. Свипирующий прибор смешивает входящий сигнал РЧ с частотой гетеродина, а это приводит к получению сигнала, имеющего более низкую ПЧ (промежуточную частоту), который далее проходит через один или несколько усиливающих каскадов. Главное достоинство свипирующих устройств — простота управление более низкой ПЧ, что делает обработку сигнала эффективнее. Недостатки такого типа устройств — невозможность наблюдения за резко изменяющимися сигналами, пропуск кратковременных импульсов, неверное отображение спектра импульсных сигналов современных систем радиосвязи при однократном свипировании.
Анализ спектра, производимый в реальном времени, осуществляется следующим образом: прибор собирает данные во временной области с последующим преобразованием в частотную при помощи алгоритмов Фурье. После этого происходит дальнейшее преобразование сигналов, оцифровка последней ПЧ аналогово-цифровым преобразователем, обработка цифровыми процессорами. Такие устройства незаменимы для отображения кратковременных, а также быстро изменяющихся событий.
Назначение и сферы применения анализаторов спектра
Спектр сигнала — это набор волн синусоидального характера в конкретный момент времени. Анализатор позволяет получить представление об АЧХ, а также наблюдать распределение энергии по частоте. На основании полученной информации можно нейтрализовать помехи, вернуть сигнал в исходную частоту.
Анализаторы спектра предназначены для:
● Измерения характеристик частоты в радиоволновой, микроволновой отраслях;
● Тестирования радио, кабельного телевидения;
● Решения задач узкой специализации (повышение совместимости двух устройств, тестирование помехоустойчивости новой техники);
● Калибровки генераторов;
● Контроля, тестирования, испытаний электронных приборов;
● Оценки спектральных показателей;
● Анализа соответствия приборов существующим стандартам;
● Диагностики работы генераторов.
Источник: forumtech.ru
Анализ нестационарных сигналов с помощью вейвлет-преобразования
Файфер, Л. А. Анализ нестационарных сигналов с помощью вейвлет-преобразования / Л. А. Файфер. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 14 (118). — С. 182-186. — URL: https://moluch.ru/archive/118/32854/ (дата обращения: 18.09.2023).
Вейвлет-анализ в настоящее время является удобным инструментом, способным решать многие практические задачи. Вейвлет-анализ применяется в различных областях науки и техники. Широкое применение приобретает решения электроэнергетических вопросов, а именно в таких направлениях как анализ качества электроэнергии, релейная защита электроэнергетических систем, расчёты переходных процессов, диагностика электрического оборудования.
Преобразование Фурье для анализа стационарных синусоидальных и нестационарных несинусоидальных сигналов.
Преобразование Фурье переводит в частотный спектр амплитудно-временное представление сигнала. По полученному спектру можно говорить о наличии выделенных частот в сигнале
Имея во временном представлении зависимость амплитуды сигнала от времени и проведя преобразование Фурье можно получить сведенья об амплитуде сигнала с данной частотой [1].
Создаём в программе MATLAB стационарный сигнал тока.
Рис. 1. Стационарный синусоидальный сигнал тока после дискретного преобразования Фурье
Рис. 2. Спектральный состав стационарного синусоидального сигнала тока
Таким образом проведя преобразование Фурье, мы получили амплитудно- частотное представление сигнала (рисунок 1, рисунок 2). По полученному спектру можно сказать, что в сигнале присутствует частота f=50 Гц. Однако в реальных сигналах присутствует большое количество различных частот.
Нестационарным называется сигнал тока, в котором присутствуют различные частоты на разных временных интервалах. Смоделируем нестационарный сигнал тока (рисунок 3, рисунок 4).
Рис. 3. Нестационарный сигнал тока с присутствием разных частот после дискретного преобразования Фурье
Рис. 4. Спектральный состав нестационарного сигнала тока
Из полученных графиков видно, что имеются два временных промежутка, первый от 0 до 0,25 с, второй от 0,25с. до 0,5с. На первом временном интервале присутствует частота f=50 Гц, на втором временном интервале присутствуют частоты f=50 Гц, f=150 Гц и f=250 Гц.
Исследование формы сигналов
Как уже отмечалось, электрические колебания (сигналы) можно определить как во временной области, так и в частотной Во временной области электрическое колебание прежде всего характеризуется его формой — зависимостью мгновенного значения от времени
Наглядное, или визуальное воспроизведение формы колебаний является важной задачей радиотехнических измерений, поскольку форма позволяет сразу оценить многие параметры колебаний. Одним из основных приборов, служащих для визуального наблюдения и исследования формы электрических сигналов, является осциллограф (от лат «осциллум» — колебание и греч «графо» — пишу)
Большинство современных осциллографов, находящихся в эксплуатации, оснащены электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) и их называют электроннолучевыми осциллографами. Вместе с тем, в последних разработках осциллографов в качестве отображающих устройств применяются матричные индикаторные панели (газоразрядные, плазменные, жидкокристаллические, твердотельные и т. д.).
Электронно-лучевой осциллограф — измерительный прибор для визуального наблюдения в прямоугольной системе координат электрических сигналов и измерения их параметров.
Какие виды сигналов можно наблюдать с помощью осциллографа?
— одиночные импульсы и оценивать их параметры.
С помощью осциллографа наблюдают зависимость напряжения от времени. Осью времени является ось абсцисс,
а по оси ординат откладывается уровень сигнала.
параметры модулированных сигналов,
а так же исследуются переходные, частотные и амплитудные характеристики различных радиотехнических устройств.
Типы электронно-лучевых осциллографов:
На основе совершенствования первоначальной схемы универсального осциллографа (его обозначение С1 —…) создан целый ряд отечественных специализированных приборов:
С7 —… скоростные, стробоскопические;
С9 —… специальные, в том числе цифровые.
Универсальные осциллографы, позволяют исследовать разнообразные электрические сигналы с длительностью от единиц наносекунд до нескольких секунд в диапазоне амплитуд от долей милливольт до сотен вольт, а также измерять параметры таких сигналов с приемлемой для практики погрешностью (5…7 %). Полоса пропускания лучших универсальных осциллографов составляет 300…500 МГц и более.
Повторяющиеся кратковременные процессы исследуют с помощью стробоскопических осциллографов. По принципу действия стробоскопические осциллографы относятся к приборам с преобразованием временного масштаба и отличаются высокой чувствительностью и широкой (до 10 ГГц) рабочей полосой.
Для исследования быстро протекающих процессов (нано- и пикосекундной длительности) применяют скоростные осциллографы, которые снабжены специальной электронно-лучевой трубкой бегущей волны. Предварительного усиления входного сигнала в скоростных осциллографах обычно не производят, поэтому чувствительность их невелика. Эти приборы являются осциллографами реального времени, имеют широкую рабочую полосу частот (до 5 ГГц), и позволяют наблюдать и фотографировать одиночные и периодические сигналы.
Запоминающие осциллографы, имеющие специальные электронно-лучевые трубки, обладают способностью сохранять и воспроизводить изображение сигнала в течение длительного времени после исчезновения его на входе. Основное назначение запоминающих осциллографов — исследование однократных и редко повторяющихся процессов. Запоминающие осциллографы имеют почти те же характеристики, что и универсальные, однако отличаются расширенными функциональными возможностями.
Специальные осциллографы оснащены дополнительными блоками целевого назначения. К ним относятся и телевизионные осциллографы, позволяющие наблюдать видеосигнал заданной строки изображения, и цифровые, дающие возможность не только наблюдать сигнал, но и передать его в цифровом виде на компьютер для дальнейшей обработки. Специальные осциллографы снабжаются мультиметрами, позволяющими измерять напряжения, силу токов и сопротивления, а также устройствами для исследования вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов.
По числу одновременно наблюдаемых на экране электронно-лучевой трубки сигналов различают одноканальные и многоканальные осциллографы.
Совмещение на экране изображений нескольких входных сигналов реализуют или использованием специальной многолучевой трубки, или путем периодического переключения осциллографа на разные входы с помощью электронного коммутатора.
Рис. Упрощенная структурная схема универсального осциллографа.
Перечислите основные функциональные блоки универсального осциллографа.
1. каналы вертикального и горизонтального отклонений,
- устройство синхронизации и запуска развертки,
- канал модуляции луча,
- вспомогательные устройства,
- источник питания.
Статьи к прочтению:
- Исследование корректности реализации и верификация ас
- Исследование нагрузочных характеристик генератора с резистивным внутренним сопротивлением
RU | Bosch FSA Универсальный осциллограф
Похожие статьи:
- Информация и формы ее представления ИНФОРМАТИКА ОГЛАВЛЕНИЕ ИНФОРМАТИКА.. 1 I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБ ИНФОРМАЦИИ И ИНФОРМАТИКЕ.. 3 1.1. Информация и формы ее представления. 3 Понятие количества…
- Измерение амплитуды и временных параметров сигнала В универсальных осциллографах используется метод измерения амплитуд сигналов с помощью масштабной сетки, помещенной на экране осциллографа. Цена деления…
Источник: csaa.ru