6-7. АНАЛИЗАТОРЫ СПЕКТРА, ИЗМЕРИТЕЛИ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ

Анализаторы спектра, называемые также анализаторами гармоник, предназначены для измерения спектра амплитуд сигналов.

Анализ спектра может производиться двумя способами: первый способ анализа называется последовательным, поскольку гармоники определяются поочередно; второй способ — параллельным (или одновременным), так как гармоники определяются одновременно. На рис. 6-28 приведены структурные схемы анализаторов спектра, основанных на последовательном способе анализа. Исследуемое напряжение их (рис. 6-28, а) после усилителя У — поступает на фильтр Ф, который последовательно настраивается на частоту первой, второй, третьей и т. д. гармоник. По шкале настройки фильтра определяют частоты гармоник, а по показаниям электронного вольтметра V— их действующие значения. В схеме анализатора (рис. 6-28, б) применен генератор

Рис. 6-28. Структурные схемы анализаторов спектра последовательного действия с перестраиваемым фильтром (а) и с гетеродином (б)

Г (гетеродин) с регулируемой частотой. Фильтр Ф имеет определенную для данного типа анализатора узкую полосу пропускания. Анализируемое напряжение их поступает на смеситель См, на который подается сигнал от гетеродина Г. На выходе смесителя См образуется сигнал, имеющий частоту, равную разности частот неизвестного сигнала их и сигнала гетеродина. Сигнал с выхода смесителя поступает на фильтр Ф. Гетеродин настраивается так, чтобы его частота отличалась от частоты измеряемой гармоники на значение, соответствующее частоте пропускания фильтра. Напряжение на выходе фильтра измеряется электронным вольтметром V. Частота гармоники определяется по частоте гетеродина. Так как частота настройки фильтра постоянная, в качестве фильтрующих элементов используют кварцевые резонаторы, отличающиеся очень высокой добротностью. Анализаторы спектра с гетеродином отличаются от анализаторов с перестраиваемым фильтром большей чувствительностью (могут измерять меньшие напряжения гармоник) и большей точностью. Анализаторы последовательного действия применимы лишь для исследования периодических процессов — ими нельзя анализировать одиночные импульсы.

Схема рис. 6-28, а реализована, например, в анализаторе гармоник типа имеющего диапазон частот 20 Гц — пределы измерений напряжения , основную погрешность измерения напряжения погрешность измерения частоты Анализатором, построенным по схеме рис. является прибор типа имеющий диапазон частот 100 Гц — пределы измерений напряжения , основную погрешность измерения частоты до 2000 Гц, не превышающую (в герцах) свыше 2000 Гц —

Анализаторы спектра параллельного действия применяются для анализа высокочастотных колебаний и анализа одиночных импульсов (рис. 6-29). Исследуемый сигнал напряжением их одновременно поступает на фильтры настроенные на различные частоты. Сигналы с фильтров через выпрямители коммутатор (переключатель) усилитель У поступают на пластины вертикального отклонения электронно-лучевой трубки ЭЛТ. На пластины горизонтального отклонения подается

Рис. 6-29. Структурная схема анализатора спектра параллельного действия

напряжение с генератора развертки работа которого синхронизирована с работой коммутатора и управляется тактовым генератором Г. В результате на экране электронно-лучевой трубки за период развертки возникают импульсы, расстояние между которыми пропорционально частотному интервалу между гармониками, а амплитуда пропорциональна спектральной плотности сигнала на соответствующей частоте, т. е. таким образом воспроизводится спектр исследуемого сигнала.

Для оценки отличия сигнала от синусоидальной формы выпускают приборы — измерители нелинейных искажений. Количественно искажения сигнала оцениваются двумя коэффициентами: коэффициентом нелинейных искажений

и коэффициентом гармоник

где — действующее значение напряжения гармоники.

Измерители нелинейных искажений состоят из избирательной системы, подавляющей основную гармонику и пропускающей без ослабления все остальные гармоники, и электронного вольтметра действующего значения. Электронным вольтметром путем переключения измеряется напряжение на входе и выходе избирательной системы. Отношение этих напряжений определяет коэффициент . Коэффициент гармоник определяется по формуле При малых значениях

Приборостроительная промышленность выпускает несколько типов измерителей нелинейных искажений. Например, прибор типа предназначенный для работы в диапазоне частот 20 Гц — имеет пределы измерений коэффициента гармоник основную погрешность пределы измерений напряжения 0,1 —100 В.