СОДЕРЖАНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ..................................3
2. СИГНАЛЫ...................................4
2.1. Сигналы, отображаемые во временной области...............4
2.2. Соотношения между временной и частотной областями...........4
Периодические сигналы........................5
Непериодические сигналы.......................9
3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И ОРГАНЫ УПРАВЛЕНИЯ
АНАЛИЗАТОРА СПЕКТРА...........................12
3.1. Фурье-анализатор
(анализатор на основе быстрого преобразования Фурье)..........12
3.2. Анализаторы, работающие по супергетеродинному принципу........21
3.3. Главные настройки.............................25
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АНАЛИЗАТОРА, РАБОТАЮЩЕГО
ПО СУПЕРГЕТЕРОДИННОМУ ПРИНЦИПУ...................27
4.1. Входная радиочастотная часть (модуль сигнальной частоты)........27
Измерения в системах с входным сопротивлением 75 Ом....... 28
Входной тракт ВЧ для частот до 3 ГГц................. 31
Измерение сигналов с постоянной составляющей (DC)......... 32
Входной тракт ВЧ для частот,
превышающих 3 ГГц.......................... 35
Внешние смесители.......................... 38
4.2. Обработка сигнала промежуточной частоты................. 39
Аналоговые фильтры ПЧ....................... 47
Цифровые фильтры ПЧ........................ 48
БПФ................................. 48
4.3. Получение видеосигнала и видеофильтры................. 51
4.4. Детекторы................................. 56
Влияние детекторов на изображение для различных типов входных сигналов........................61
Усреднение по нескольким измерениям................67
4.5. Обработка кривых.............................68
4.6. Зависимости настроек...........................72
4.6.1. Время развертки, диапазон качаний, полоса разрешения и видеополоса...........................72
4.6.2. Опорный уровень и ослабление ВЧ..................76
Связь опорного уровня и ослабления ВЧ................80
4.6.3. Перегрузка.............................82
Первый смеситель..........................83
Обработка сигнала ПЧ перед разрешающим фильтром.........85
Регулируемый усилитель ПЧ и последующие каскады.........88
5. РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АНАЛИЗАТОРОВ СПЕКТРА...........92
5.1. Собственные шумы............................92
Максимальная чувствительность...................97
5.2. Нелинейности...............................98
Одночастотный входной сигнал....................99
Двухчастотный входной сигнал.................... 101
Примеры.............................. 106
Решение............................... 106
Решение............................... 106
Фиксированный аттенюатор или усилитель перед первым смесителем...................... 107
Пример............................... 108
Идентификация интермодуляционных продуктов........... 108
5.3. Фазовый шум (спектральная чистота)................... 110
Широкая полоса захвата ФАПЧ................... 112
Средние полосы захвата ФАПЧ................... 112
Узкие полосы захвата ФАПЧ..................... 112
Пример............................... 113
Решение.............................. 113
5.4. Точка компрессии 1 дБ и максимальный входной уровень......... 116
Постоянное напряжение (DC).................... 118
Мощность непрерывного сигнала ВЧ................. 119
Спектральная плотность импульсных сигналов............ 119
Максимальная энергия импульса и максимальное импульсное напряжение............... 119
5.5. Динамический диапазон......................... 122
Диапазон отображения уровней................... 122
Максимальный динамический диапазон............... 122
Максимальный диапазон работы без интермодуляции для максимального подавления гармоник...............123
Влияние фазового шума на динамический диапазон......... 129
5.6. Устойчивость к помехам......................... 131
Зеркальная частота......................... 133
Сквозное прохождение ПЧ или прием на промежуточной частоте ... 134
Ложный отклик........................... 134
Пример............................... 135
5.7. Паразитное прохождение сигнала гетеродина............... 136
5.8. Характеристики фильтров......................... 137
5.9. Точность частоты............................. 138
5.10. Точность измерения уровня....................... 139
5.10.1. Компоненты ошибок....................... 139
Ошибка абсолютного уровня..................... 139
Частотная характеристика...................... 141
Ошибка линейности дисплея..................... 142
Ошибка аттенюатора......................... 143
Ошибка усиления по ПЧ или ошибка установки опорного уровня. ... 143
Ошибка переключения полосы.................... 143
Влияние ошибок полосы....................... 143
Ошибка из-за рассогласования.................... 144
Улучшение входного согласования.................. 145
5.10.2. Расчет общей погрешности измерений............... 146
Измерение абсолютного уровня................... 146
Измерение относительного уровня.................. 147
Пример............................... 151
Структура электронной таблицы FSP_ERR.XLS............ 153
5.10.3. Ошибка из-за низкого отношения сигнал/шум........... 153
Детектор среднеквадратического значения.............. 154
Пример............................... 154
Детектор выборки.......................... 155
5.11. Время развертки и частота обновления................. 157
6. ЧАСТО ВСТРЕЧАЮЩИЕСЯ ИЗМЕРЕНИЯ И РАСШИРЕННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ 160
6.1. Измерения фазового шума........................160
6.1.1. Процедура измерений.......................160
6.1.2. Выбор полосы разрешения.....................162
6.1.3. Динамический диапазон......................163
Пример...............................165
6.2. Измерения импульсных сигналов.....................168
6.2.1. Основы..............................170
Треугольные и трапецеидальные импульсы..............173
6.2.2. Линейчатый спектр и огибающая спектра..............175
Примеры.............................. 178
6.2.3. Разрешающие фильтры для импульсных измерений......... 180
6.2.4. Параметры анализатора...................... 181
Пример............................... 182
6.2.5. Оценка импульсов при измерениях помех.............. 183
Примеры.............................. 184
6.2.5.1. Детекторы, постоянные времени................ 184
Пиковый детектор ПК/МГц...................... 187
Широкополосные и узкополосные помехи.............. 187
6.2.5.2. Полосы измерения...................... 188
6.3. Измерения мощности в канале и соседнем канале............ 188
6.3.1. Введение.............................188
6.3.2. Ключевые параметры для измерения мощности в соседнем канале.........................191
6.3.3. Динамический диапазон при измерении мощности соседнего канала.........................192
6.3.4. Методы измерений мощности в соседнем канале
с использованием анализатора спектра...............193
6.3.4.1. Метод интегральной полосы.................. 193
Выбор полосы разрешения (RBW).................. 195
Выбор детектора........................... 196
Выбор видеополосы / усреднение кривой............... 197
6.3.4.2. Оценка спектральной плотности мощности
модуляционными фильтрами (IS-136, TETRA, WCDMA) .... 197
6.3.4.3. Измерение мощности в канале во временной области.....199
6.3.4.4. Спектральные измерения в системах TDMA..........200
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...................203
АКТУАЛЬНЫЕ МОДЕЛЬНЫЕ РЯДЫ АНАЛИЗАТОРОВ СПЕКТРА
КОМПАНИИ ROHDE&SCHWARZ.......................205
Универсальные приборы высочайшего уровня:
Анализаторы спектра семейства R&S FSU..............206
Полностью скомплектованные приборы для экспресс-анализа.
Анализаторы спектра R&S FSEM/FSEK...............207
Уверенное владение сферой широкополосной связи:
Анализатор сигналов R&S FSQ...................208
Новый ориентир для среднего класса:
Семейство анализаторов спектра R&S FSP.............209
Новая мобильность в анализе спектров:
Портативный анализатор спектра R&S FSH 3............210
Эксперт по электромагнитной совместимости:
Испытательный приемник для ЭМС R&S ESIB............211
Структурная схема анализатора спектра, описанного в данной книге.....................212
Приоритетный выбор для электромагнитной совместимости измерений при разработке приборов: испытательный приемник R&S ESPI.................214
ТАБЛИЦА СООТВЕТСТВИЯ ОБОЗНАЧЕНИЙ НА РИСУНКАХ
И В ТЕКСТЕ К КНИГЕ «ОСНОВЫ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА».........215