19.3. СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

19.3.1. Механическое качание частоты

Выходные сигналы генераторов сверхвысоких частот часто бывают модулированными, поэтому необходимы средства для определения его частотного спектра. Для иллюстрации количественных соотношений при формировании спектра рассмотрим частотную функцию представляющую переходный процесс Теорема об интеграле Фурье для непериодического симметричного переходного процесса утверждает [283], что

Если переходный процесс имеет импульсный характер с амплитудной модуляцией функции ошибок, то имеют такой же вид. Функция определится тогда формулой

где являются соответственно мерами амплитуды и полосы частот; если предположить, что то имеет вид

Ценность выражения (19.18) для состоит в том, что оно аппроксимирует функцию полной проводимости усилителя с несколькими настроенными каскадами.

Более обычный переходный процесс имеет вид прямоугольного импульса длительности в течение которого высокочастотное напряжение определяется следующим образом:

так что

и, если

Энергетический спектр определяется формулой

Первые нули этих функций имеют место при и наибольшая часть энергии заключена в пределах этих частот. Например, для спектра импульса длительностью 1 мксек разность частот, соответствующих первым нулевым точкам, равна

Простой анализатор спектра [221] получается при механическом качании частоты объемного резонатора, через который проходит сигнал [5, 52, 126]. Устройство Аллана и Карлинга [2], показанное на рис. 19.12, можно использовать на частотах изменяя соответствующим образом его сверхвысокочастотную схему. Объемный резонатор резонирует на колебаниях вида качание его частоты осуществляется с помощью

цилиндрического поршня малого диаметра, приводимого в движение вращающимся кулачком. Ввиду высокой добротности резонатор отвечает только на узкую полосу частот при любом положении поршня. Выходной сигнал резонатора выпрямляется, усиливается и, наконец, развертывается на осциллоскопе посредством катушек, ток в которых синхронизован с движением поршня. Когда сигнал источника имеет вид импульса, спектр изображается в виде последовательности вертикальных линий, и для получения хорошей индикации система снабжается схемами удлинения и подсветки импульсов.

Рис. 19.12. Механически перестраиваемый анализатор спектра. (См. [23].)

В спектрометре, описанном в неопубликованной работе Бейли, вся торцевая стенка резонатора колебаний вида колеблется под воздействием катушки, питаемой от силовой сети. Благодаря этому при развертке поддерживается правильная круговая форма, следовательно, вид колебаний можно предсказать и успешно использовать обычные средства подавления нежелательных видов колебаний. Требование высокой добротности влечет за собой довольно высокие вносимые потери между источником и детектором. Это означает, что при простом индикаторе видеосигналов прибор пригоден только для мощностей порядка и выше. Преимущества механического спектрометра заключаются в том, что резонатор может работать в качестве весьма точного волномера, а для непосредственного измерения частотной девиации можно использовать микрометрическую настройку.