Фильтры последней ПЧ и принцип свипирования

Сигнал, преобразованный на последнюю ПЧ = 20.4 МГц, подлежит фильтрации, усилению, повторной фильтрации и оцифровке (кроме аналоговых фильтров последней ПЧ). Вообще существует 3 типа фильтров ПЧ: аналоговый, цифровой и БПФ. В настоящее время аналоговый почти не используется. БПФ-фильтр используется в некоторых случаях только в качестве альтернативного варианта для ускорения вычислений при очень узких полосах RBW (здесь используется своя архитектура, все завязано на предельную частоту, с которой может работать АЦП). Время развертки в случае аналогового или цифрового фильтра возрастает прямо пропорционально ширине диапазона свипирования, а в случае БПФ время анализа зависит от желаемого разрешения по частоте. Но у БПФ при расширении диапазона качаний (span) и при высоких требованиях к разрешению по частоте требуется больше памяти, поэтому сильно увеличивается время выполнения вычислений. Необходимо выдерживать баланс.

При детектировании огибающей свипирующего анализатора спектра информация о фазе входного сигнала теряется (остается информация только об амплитуде), а у БПФ-анализатора информация о фазе сохраняется. БПФ-АНАЛИЗАТОР (ТОТ, КОТОРЫЙ ИСПОЛЬЗУЕТ БПФ-ФИЛЬТР ПЧ) – ЭТО REAL-TIME!!! Динамический диапазон детектора огибающей у свипирующего анализатора спектра определяет его динамический диапазон. У современных анализаторов спектра свипирующих ДД на уровне примерно 100 дБ.

Важно понимать, что отображается на дисплее свипирующего супергетеродинного анализатора спектра. При наблюдении синусоидального сигнала в теории мы должны видеть одну «палку» и несколько побочных малых составляющих. В действительности же на дисплее мы видим существенную «юбку». Эта «юбка» намного шире фазовых шумов источника+гетеродинов, что получается вследствие свипирующего принципа работы анализатора спектра. Анализатор последовательно берет и обрабатывает участки спектра, а затем выводит цельную картинку в заданном span на экран, «сшивая» куски. Размер по частоте такого куска соответствует полосе RBW фильтра последней ПЧ, и неопределенность частоты входного сигнала наблюдается ограниченной только АЧХ ПФ последнего каскада ПЧ. Если ставим RBW = 10 кГц, то даже идеальный сигнал с фазовым шумом -174 дБн (граница теплового шума) при отстройке 1 Гц от несущей при полном отсутствии фазового шума от гетеродинов, - даже такой сигнал будет отображаться не «палкой», а формой АЧХ фильтра RBW, у которого полоса по уровню -3дБ будет равна 10 кГц. К слову о выборе RBW: правильно выбранная полоса разрешения должна составлять 1-3 % от полосы канала (имеется в виду span).

Все значения частот, приведенные выше, справедливы в первую очередь для анализаторов спектра Rohde&Schwarz. В анализаторах Rohde&Schwarz часто используется следующая типовая архитектура:

При рассмотрении архитектуры анализаторов спектра Keysight следует отметить несколько отличный частотный план. Типовая архитектура анализаторов спектра Keysight приведена ниже:

Как правило, на один пиксель экрана анализатора спектра попадают несколько измеренных значений. Все значения отобразить невозможно: потребовался бы почти бесконечный дисплей. Какая из выборок будет при этом воспроизводиться пикселем, зависит от выбранного метода детектирования. Пример на рисунке ниже:

2. пиковые детекторы (максимального значения, минимального значения и автоматический)

3. детектор выборки (детектор мгновенного значения)

4. среднеквадратический детектор (детектор эффективного значения)

5. детектор среднего значения (мощности, напряжения, логарифмический)

6. детектор среднего значения с соответствием значений span, соотношений span/RBW/VBW, значений времени sweep и т.д. требованиям ЭМС (детектор ЭМС-среднего значения)

1) Принцип работы в режиме нормального детектирования:

Если сигнал растет и спадает в рамках одного шага сетки span: четные блоки отображают минимум (отрицательный пик); максимум запоминается; нечетные блоки отображают максимум (положительный пик), определяемый сравнением пика текущего блока с пиком предыдущего (запомненным).

Если сигнал только растет или только спадает в рамках одного шага сетки span: отображается пик.

Нормальный детектор нужен для того, чтобы отображать случайный шум лучше, чем это делает пиковый детектор, и одновременно избегать проблемы с пропущенными сигналами, как в случае с детектором выборки. Другими словами, нормальный детектор лучше всех справляется с задачей наблюдения сигналов и шума одновременно.

В этом режиме работы есть две опасности: возможен сдвиг пика в соседний шаг сетки span; возможно отображение двух пиков там, где должен быть один пик.

2) Принцип работы каждого вида пикового детектора:

Максимальный пиковый детектор показывает максимальное значение сигнала. Из всех выборок, приходящихся на один пиксель, единственная выборка с наивысшим уровнем отбирается и индицируется. Даже при просмотре широких диапазонов при очень малых полосах разрешения (диапазон качаний/полоса разрешения >> количества пикселей на частотной оси) ни один из входных сигналов не теряется. Поэтому этот тип детектора является особенно полезным при измерениях в задачах электромагнитной совместимости (для предварительной оценки уровня помех).

Минимальный пиковый детектор отбирает для индикации из выборок, приходящихся на пиксель, единственную выборку с минимальным значением.

Автоматический пиковый детектор обеспечивает одновременную индикацию максимального и минимального значений. Два значения измеряются и их уровни индицируются одновременно (они соединены вертикальной линией). Не рекомендуется использовать trace average.

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: