www.diagram.com.ua
www.diagram.com.ua

Русский: Русская версия English: English version

Translate it!

+ Поиск по всему сайту
+ Поиск по журналам
+ Поиск по статьям сайта
+ Поиск по каталогу схем
+ Поиск по схемам СССР
+ Поиск по Библиотеке

ВСЕ СТАТЬИ А-Я

БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
СПРАВОЧНИК
АРХИВ СТАТЕЙ

НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ, НОВИНКИ ЭЛЕКТРОНИКИ

ФОРУМЫ
ВАШИ ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
ОТЗЫВЫ О САЙТЕ

КАРТА САЙТА

Бесплатная техническая библиотека РАЗДЕЛЫ БЕСПЛАТНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ БИБЛИОТЕКИ:
Архив и лента новостей
Книги и сборники
Технические журналы
Архив статей и поиск
Схемы и сервис-мануалы
Электронные справочники
Русские инструкции
Радиоэлектронные и электротехнические устройства

СКАЧАЙТЕ БЕСПЛАТНО:

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Автомобильные электронные устройства
Аккумуляторы, зарядные устройства
Акустические системы
Альтернативные источники энергии
Антенны
Антенны КВ
Антенны телевизионные
Антенны УКВ
Антенные усилители
Аудио и видеонаблюдение
Аудиотехника
Блоки питания
Бытовая электроника
Бытовые электроприборы
Видеотехника
ВЧ усилители мощности
Галогенные лампы
Генераторы, гетеродины
Гирлянды
Гражданская радиосвязь
Детекторы напряженности поля
Дозиметры
Дом, приусадебное хозяйство, хобби
Зажигание автомобиля
Заземление и зануление
Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки
Защита электроаппаратуры
Звонки и аудио-имитаторы
Измерения, настройка, согласование антенн
Измерительная техника
Индикаторы, датчики, детекторы
Инструмент электрика
Инфракрасная техника
Кварцевые фильтры
Компьютерные интерфейсы
Компьютерные устройства
Компьютерный модинг
Компьютеры
Личная безопасность
Люминесцентные лампы
Медицина
Металлоискатели
Микроконтроллеры
Микрофоны, радиомикрофоны
Мобильная связь
Модернизация радиостанций
Модуляторы
Молниезащита
Музыканту
Начинающему радиолюбителю
Ограничители сигнала, компрессоры
Освещение
Освещение. Схемы управления
Охрана и безопасность
Охрана и сигнализация автомобиля
Охрана и сигнализация через мобильную связь
Охранные устройства и сигнализация объектов
Переговорные устройства
Передатчики
Передача данных
Предварительные усилители
Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы
Применение микросхем
Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
Работа с CAD-программами
Радиолюбительские расчеты
Радиолюбителю-конструктору
Радиоприем
Радиостанции портативные
Радиостанции, трансиверы
Радиоуправление
Разная бытовая электроника
Разные компьютерные устройства
Разные узлы радиолюбительской техники
Разные устройства гражданской радиосвязи
Разные электронные устройства
Разные электроустройства
Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы
Регуляторы тембра, громкости
Регуляторы тока, напряжения, мощности
Сварочное оборудование
Светодиоды
Синтезаторы частоты
Смесители, преобразователи частоты
Спидометры и тахометры
Справочник электрика
Справочные материалы
Стабилизаторы напряжения
Студенту на заметку
Телевидение
Телефония
Теория антенн
Техника QRP
Технологии радиолюбителя
Технология антенн
Трансвертеры
Узлы радиолюбительской техники
Усилители мощности
Усилители мощности автомобильные
Усилители мощности ламповые
Усилители мощности транзисторные
Усилители низкой частоты
Устройства защитного отключения
Фильтры и согласующие устройства
Цветомузыкальные установки
Цифровая техника
Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки
Электрику
Электрику. ПТЭ
Электрику. ПУЭ
Электрические схемы автомобилей
Электрические счетчики
Электричество для начинающих
Электробезопасность, пожаробезопасность
Электродвигатели
Электромонтажные работы
Электронный впрыск топлива
Электропитание
Электроснабжение
Электротехнические материалы

СТАТЬИ БЕСПЛАТНО:
Батарейки и аккумуляторы
Большая энциклопедия для детей и взрослых
Биографии великих ученых
Важнейшие научные открытия
Детская научная лаборатория
Должностные инструкции
Домашняя мастерская
Жизнь замечательных физиков
Заводские технологии на дому - простые рецепты
Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
Искусство аудио
Искусство видео
История техники, технологии, предметов вокруг нас
И тут появился изобретатель
Конспекты лекций, шпаргалки
Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
Любителям путешествовать - советы туристу
Мобильные телефоны
Моделирование
Опыты по физике
Опыты по химии
Нормативная документация по охране труда
Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
Охрана труда
Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей
Радио - начинающим
Секреты ремонта
Советы радиолюбителям
Строителю, домашнему мастеру
Справочная информация
Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
Функциональный состав импортных ТВ
Функциональный состав, пульты, шасси, эквиваленты импортных телевизоров
Чудеса природы. Увлекательное путешествие вокруг земного шара
Шпионские штучки
Электрик в доме
Эффектные фокусы и их разгадки

ЖУРНАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Блокнот Радиоаматора
Домашний компьютер
Домашний ПК
КВ журнал
КВ и УКВ
Квант
Компьютерра
Конструктор
Левша
Моделист-конструктор
М-Хобби
Наука и жизнь
Новости электроники
Новый Радиоежегодник
Популярная механика
Радио
Радио Телевизия Електроника
Радиоаматор
Радиодело
Радиодизайн
Радиокомпоненты
Радиоконструктор
Радиолюбитель
Радиомир
Радиосхема
Радиохобби
Ремонт и сервис
Ремонт электронной техники
Сам
Сервисный центр
Силовые машины
Схемотехника
Техника - молодежи
Химия и жизнь
ЭКиС
Электрик
Электроника
Юный техник
Юный техник для умелых рук
Я - электрик
A Radio. Prakticka Elektronika
Amaterske Radio
Chip
Circuit Cellar
Electronique et Loisirs
Electronique Pratique
Elektor Electronics
Elektronika dla Wszystkich
Elektronika Praktyczna
Everyday Practical Electronics
Evil Genius
Funkamateur
Nuts And Volts
QEX
QST
Radiotechnika Evkonyve
Servo
Stereophile

КНИГИ СЕРИЙНЫЕ БЕСПЛАТНО:
Библиотека по автоматике
Библиотека электромонтера
Библиотечка Квант
Библиотечка электротехника
Знай и умей
Массовая радиобиблиотека

КНИГИ ПО РАДИОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Аппаратура СВЧ
Запись и воспроизведение звука
Ламповая аппаратура
Начинающему радиолюбителю
Охрана и безопасность
Радиолокация, навигация
Радиотехнические технологии
Радиоуправление, моделизм
Робототехника
Схемотехника
Теоретическая электроника, радиотехника
Усилители
Цифровая обработка сигналов
Электроника в быту
Электроника в медицине
Электроника в науке
Электроника для музыканта

КНИГИ ПО РЕМОНТУ БЕСПЛАТНО:
Ремонт аудиотехники
Ремонт бытовая техники
Ремонт видеотехники
Ремонт телевизоров ламповых
Ремонт телевизоров полупроводниковых
Ремонт мониторов
Ремонт оргтехники
Ремонт радиоприемников
Ремонт телефонов и факсов
Спутниковое телевидение
Теория телевидения
Теория ремонта электроники

КНИГИ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ БЕСПЛАТНО:
Измерения и метрология
Измерительная аппаратура
Измерительная техника. Схемы и описания

КНИГИ ПО СВЯЗИ БЕСПЛАТНО:
Антенны
Аппаратура любительской радиосвязи
Линии связи, передача данных
Мобильные телефоны
Теория и практика радиосвязи

КНИГИ ПО ЭЛЕКТРИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автоматика, автоматизация, управление
Аккумуляторы, элементы питания, зарядные устройства
Альтернативные источники энергии
Источники питания, стабилизаторы, преобразователи
Молниезащита
Осветительная аппаратура
Охрана труда, электробезопасность, пожаробезопасность
Релейная защита
Сварка, сварочное оборудование
Теория электротехники
Устройства телемеханики
Электрику, электромонтажнику, электромеханику
Электрические сети, воздушные и кабельные линии
Электродвигатели
Электрооборудование
Электропривод
Электростанции, подстанции
Электротехнические справочники
Энергетика, электроснабжение

СБОРНИКИ БЕСПЛАТНО:
В помощь радиолюбителю
Радиоаматор-лучшее
Радиоежегодник

СПРАВОЧНИКИ БЕСПЛАТНО:
Зарубежные микросхемы и транзисторы
Измерительная техника. Схемы и описания
Медицинская аппаратура
Механизмы импортной аудио и видеоаппаратуры
Прошивки зарубежной аппаратуры
Пульты ДУ импортных телевизоров
Радиокомпоненты Atmel
Радиокомпоненты Cirrus Logic
Радиокомпоненты Maxim
Радиокомпоненты Microchip
Радиокомпоненты Mitsubishi
Радиокомпоненты Motorola
Радиокомпоненты National Semiconductor
Радиокомпоненты Panasonic
Радиокомпоненты Philips
Радиокомпоненты Rohm
Радиокомпоненты Samsung
Радиокомпоненты Sharp
Радиокомпоненты Sony
Радиокомпоненты Toshiba
Соответствие моделей и шасси телевизоров
Строчные трансформаторы HR
Строчные трансформаторы Konig

СХЕМЫ И СЕРВИС-МАНУАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Бытовая техника Beko
Бытовая техника Braun
Бытовая техника Candy
Бытовая техника Elenberg
Бытовая техника Elica
Бытовая техника Gorenje
Бытовая техника Hansa
Бытовая техника Merloni
Бытовая техника SEB
Бытовая техника Snaige
Бытовая техника Stinol
Бытовая техника Universal
Бытовая техника Whirpool

Зарубежные DVD-плееры
Зарубежные автомагнитолы
Зарубежная аудиоаппаратура
Зарубежные видеокамеры
Зарубежные видеомагнитофоны и видеоплееры
Зарубежные мониторы
Зарубежные моноблоки
Зарубежные телевизоры
Зарубежные телефоны
Зарубежные факсы

Мобильники Benq-Siemens
Мобильники Eastcom
Мобильники Ericsson
Мобильники Fly Bird
Мобильники LG
Мобильники Maxon
Мобильники Mitsubishi
Мобильники Motorola
Мобильники Nokia
Мобильники Panasonic
Мобильники Pantech
Мобильники Samsung
Мобильники Sharp
Мобильники Siemens
Мобильники Sony-Ericsson
Мобильники TCL
Мобильники Voxtel

Отечественные телевизоры
Отечественная аудиоаппаратура

Справочники по вхождению в режим сервиса

Схемы блоков питания импортных телевизоров и видеотехники

Телевизоры Avest
Телевизоры Beko
Телевизоры, аудио, видеотехника Elenberg, Cameron, Cortland
Телевизоры Erisson
Телевизоры Rainford
Телевизоры Roadstar
Телевизоры Rolsen
Телевизоры Vestel
Телевизоры Витязь
Телевизоры Горизонт
Телевизоры Рекорд
Телевизоры Рубин

Станки металлообрабатывающие
Электроинструмент Bocsh
Электроинструмент Makita

БЕСПЛАТНЫЙ АРХИВ СТАТЕЙ
(150000 статей в Архиве)

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ:
Библиотечка Квант указатель
Библиотека по автоматике указатель
Библиотека электромонтера указатель
Библиотечка электротехника указатель
Блокнот Радиоаматора указатель
В помощь радиолюбителю указатель
Знай и умей указатель
Массовая радиобиблиотека указатель
КВ и УКВ указатель
КВ журнал указатель
Квант указатель
Конструктор указатель
Моделист-конструктор указатель
Наука и жизнь указатель
Новости электроники указатель
Новый Радиоежегодник указатель
Популярная механика указатель
Радио указатель
Радиоаматор указатель
Радиоаматор-лучшее указатель
Радиоежегодник указатель
Радиодело указатель
Радиодизайн указатель
Радиокомпоненты указатель
Радиоконструктор указатель
Радиолюбитель указатель
Радиомир указатель
Радиосхема указатель
Радиохобби указатель
Ремонт и сервис указатель
Ремонт электронной техники указатель
Сам указатель
Сервисный центр указатель
Силовая электроника указатель
Схемотехника указатель
Техника - молодежи указатель
Химия и жизнь указатель
ЭКиС (Электронные компоненты и системы) указатель
Электрик указатель
Электроника указатель
Юный техник указатель
Я - электрик указатель

СПРАВОЧНИК БЕСПЛАТНО

ПАРАМЕТРЫ РАДИОДЕТАЛЕЙ БЕСПЛАТНО

ДАТАШИТЫ БЕСПЛАТНО

ПРОШИВКИ БЕСПЛАТНО

РУССКИЕ ИНСТРУКЦИИ БЕСПЛАТНО


Стол заказов СТОЛ ЗАКАЗОВ:

СХЕМЫ ПОД ЗАКАЗ:
Импортные DVD
Импортные автоаудио
Импортные аудио
Импортные видеокамеры
Импортные видеомагнитофоны
Импортные кондиционеры
Импортные мониторы
Импортные моноблоки
Импортные проекторы
Импортные СВЧ-печи
Импортная спутниковая аппаратура
Импортные стиральные машины
Импортные телевизоры
Импортные телефоны
Импортные факсы
Импортные фотоаппараты
Импортные холодильники

Отечественные автоаудио
Отечественные видеомагнитофоны
Отечественные магнитофоны
Отечественные мониторы
Отечественные приборы
Отечественные радиолы
Отечественные радиоприемники
Отечественные усилители
Отечественные цветные телевизоры
Отечественные черно-белые телевизоры
Отечественные электрофоны


Бонусы БОНУСЫ:

НА ДОСУГЕ:
Интерактивные флеш-игры
Игры он-лайн
Ваши истории
Знаете ли Вы, что...
Зрительные иллюзии
Веселые задачки
Каталог Вивасан
Палиндромы

ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ

ССЫЛКИ

ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ

Оставить отзыв о сайте

ДИАГРАММА
© 2000-2017

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

Контакты

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на http://www.diagram.com.ua

сделано в Украине
сделано в Украине

Диаграмма. Бесплатная техническая библиотека

Бесплатная техническая библиотека Бесплатная техническая библиотека Как скачивать файлы с сайта? Как скачивать файлы с сайта? Добавить в закладки, оставить отзывДобавить в закладки, оставить отзыв

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Большая подборка статей со схемами, иллюстрациями, комментариями Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

Как дешевый анализатор спектра сделать дорогим

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

Комментарии к статье Комментарии к статье

Если возникает необходимость оценить полосу излучаемого сигнала, нестабильность рабочей частоты, подавление внеполосных и побочных излучений, искажения модулирующего сигнала радиопередатчика, что мы делаем? Правильно, берем свой анализатор спектра (AC) HP 8560 серии Е и измеряем все, что нужно! Но позвольте, вы скажете, у меня не HP, у меня самый обыкновенный анализатор самого отечественного в мире производства! В таком случае, вы согласитесь со мной в том, что чувствительности анализатора спектра не бывает слишком много! Чувствительности, прямо скажем, всегда не хватает, т.к. приходится иметь дело с очень малыми сигналами. Второе, с чем вы наверняка согласитесь, это то, что динамического диапазона всегда мало, всегда хочется больше! Большой динамический диапазон необходим, когда нужно посмотреть спектр сигнала в присутствии очень сильной помехи или другого сигнала. Чаще всего такая задача возникает при оценке уровня второй или третьей гармоники сигнала передатчика.

Изучая рекламные проспекты именитых компаний-производителей измерительной техники, порой становится обидно за свой родной анализатор. Так вот, чтобы было чем ответить "империалистам", мы поделимся с вами несколькими советами и рекомендациями относительно того, как добиться чувствительности и динамического диапазона, необходимого для решения задач, которые по силам только дорогим импортным приборам.

Динамический диапазон

Динамический диапазон любого активного приемного устройства оценивают по какому-либо заранее определенному параметру, характеризующему различные искажения, которые возникают в этом устройстве при прохождении через него радиочастотного сигнала. Другими словами - это разность между максимальным и минимальным значениями уровней сигналов, при которых еще не наблюдается искажений. Причиной этих искажений является нелинейность усилительного тракта рассматриваемого устройства. Существуют разные виды нелинейности, поэтому для оценки динамического диапазона используют различные характеристики. Наиболее важными характеристиками являются линейный динамический диапазон и динамический диапазон по интермодуляционным искажениям 3-го порядка по точке IP3 (рис. 1). При рассмотрении того и другого никак не обойтись без использования такого понятия, как амплитудная характеристика, по которой можно судить о степени нелинейных искажений.

Как дешевый анализатор спектра сделать дорогим

Рис.1.

Обобщенная амплитудная характеристика (АХ) рассматриваемого устройства представлена в двойном логарифмическом масштабе на рис.1 (кривая 1). Считается, что минимальный обнаруживаемый сигнал на 3 дБ превышает собственные шумы устройства. Поэтому началом линейного участка характеристики снизу считается точка на АХ, соответствующая превышению на 3 дБ собственного шума на выходе, и соответствующая ей минимальная входная Рвх.мин и выходная Рвых.мин мощности.

Верхней границей линейного участка АХ считается точка, в которой реальная характеристика отклоняется от идеальной (линейной) на 1 дБ. Этой точке соответствуют входная Р1дБвх и выходная Р1дБвых мощности насыщения (точка компрессии). Разность (в децибелах) входной мощности насыщения и мощности минимального входного сигнала определяет линейный динамический диапазон.

Как известно, результатом воздействия любого изменяющегося сигнала на нелинейный элемент является обогащение его спектра - появляются гармоники и комбинационные частотные составляющие. При исследованиях спектра сигналов немало неприятностей несут комбинационные частоты нечетных порядков, попадающие непосредственно в полосу исследуемого сигнала. Наибольшую опасность представляют комбинационные составляющие третьего порядка, а именно составляющие на частотах 2f1-f2 и 2f2-f1, где f1 и f2 - две наиболее значимые спектральные составляющие входного сигнала (например, несущая и боковая, первая и вторая гармоника, сигнал и сильная помеха и т.п.). Рассмотрим вредное влияние комбинационных составляющих третьего порядка на характерном, применительно к рассматриваемой задаче, примере - измерении уровня побочных колебаний передатчика. На рис. 2 показаны комбинационные искажения спектра сигнала на выходе передатчика.

Как дешевый анализатор спектра сделать дорогим

Рис.2.

В случае, когда отношение уровня второй и высших гармоник к первой достаточно мало, возникает опасность ухода за предел линейного участка амплитудной характеристики усилительного тракта анализатора, т.к. пытаясь увидеть слабые сигналы высших гармоник, мы чрезмерно (применительно к сильной первой гармонике) увеличиваем усиление прибора. Тогда, в результате воздействия на нелинейный тракт полигармонического (содержащего две и более спектральные составляющие) сигнала, возникают комбинационные спектральные составляющие, две из которых (в наипростейшем случае, учитывая только комбинационные составляющие от первой и второй гармоник, и пренебрегая остальными) на частотах 2f1-f2 и 2f2-f1 попадают непосредственно в рабочую полосу исследуемого сигнала. Здесь следует отметить, что не при всякого рода нелинейности возникают комбинационные составляющие третьего порядка (при квадратичной нелинейности их не возникает). На рис. 2 эти комбинационные частоты выделены жирным. Видно, что составляющая 2f2-f1 попадает на частоту третьей гармоники и искажает истинное ее значение. В результате наблюдатель делает ошибочные выводы о спектре сигнала!

Величину динамического диапазона по комбинационным искажениям третьего порядка удобно определять при помощи кривой 2 на рис. 1, которая отображает зависимость уровня данных комбинационных составляющих от уровня входного сигнала. Продолжения линейных частей характеристики основного тона и комбинационной частоты третьего порядка пересекаются в точке, которая называется характеристической точкой мощности (или точкой компрессии) искажений третьего порядка IP3. Ей соответствуют входная (РIР3вх) и выходная (РIР3вых.) характеристические мощности искажений третьего порядка.

Динамический диапазон по комбинационным искажениям третьего порядка (по точке IP3) определяется как разность входной мощности, соответствующей отсутствию искажений, и мощности минимального входного сигнала. Чем выше точка IP3, тем, соответственно, выше и динамический диапазон.

Из вышесказанного следует, что динамический диапазон можно определять по разным критериям. На практике именно так и делается, а затем, по результатам в качестве величины динамического диапазона, принимается худшее значение.

Даешь чувствительность!

Для того, чтобы увеличить чувствительность АС, т.е. обеспечить возможность обрабатывать сигналы малого уровня, не залезая внутрь прибора, достаточно перед его входом поставить предусилитель. Сразу возникает ряд вопросов. Первый вопрос - какой усилитель использовать, каковы должны быть его основные параметры: коэффициент усиления (далее - просто усиление), коэффициент шума и динамический диапазон. Второй, не менее важный вопрос - каким образом включение на вход АС предусилителя сказывается на работе всей схемы. Мы постараемся ответить на эти вопросы так, чтобы вы сами могли выбрать усилитель, подходящий для решения вашей задачи.

При использовании предусилителей всегда нужно помнить о том, что уровень максимального сигнала на входе предусилителя не должен превышать уровень максимально допустимого сигнала на входе анализатора спектра, минус коэффициент усиления предусилителя.

Для простоты объяснения мы воспользуемся конкретным примером. Предположим, наш анализатор спектра имеет коэффициент шума -30 дБ, а точка комбинационных искажений третьего порядка IP3 составляет +10 дБм. Выясним, как влияют различные типы предусилителей на характеристики схемы измерения. На рис.3 показана схема подключения предусилителя к анализатору.

Как дешевый анализатор спектра сделать дорогим

Рис.3.

Допустим, коэффициент усиления предусилителя равен 20 дБ, коэффициент шума - 6 дБ, а точка IP3 составляет +15 дБм. Необходимо определить коэффициент шума и динамический диапазон схемы, показанной на рис.3. Для вычисления коэффициента шума схемы на рис.3 используем формулу для каскадного соединения устройств:

Ш = Ш1+(Ш2-1)/К1 +(ШЗ-1)/К1К2, (1)

где:
  • Ш - коэффициент шума (в разах);
  • Ш1 - коэффициент шума (в разах) первого устройства в каскадном соединении;
  • Ш2 - коэффициент шума (в разах) второго устройства в каскадном соединении;
  • К1 - коэффициент усиления (в разах) первого устройства в каскадном соединении;
  • К2 - коэффициент усиления (в разах) второго устройства в каскадном соединении.

Коэффициент шума (в разах) связан с коэффициентом шума в децибелах следующим образом:

N = 10log(f)

Коэффициент шума (в разах) для схемы на рис.3, рассчитанный по формуле (1). равен 13,99.

Действительно:

Ш = 4+ 1000 -1/100 = 13,99 Выразим этот коэффициент шума в децибелах: 10lоg(13.99) = 11,5 дБ.

Таким образом, подключение предусилителя позволило снизить коэффициент шума анализатора спектра на 18,5 дБ, чего мы, собственно, и добивались.

Теперь посмотрим, как повлияет предусилитель на точку IP3. В табл.1 показана связь между точкой IP3 предусилителя и снижением значения точки IР3 для схемы на рис.3. Данные в табл.1 соответствуют худшему случаю, когда уровень комбинационных составляющих собственно анализатора максимален. В левом столбце таблицы указано превышение точки IP3 предусилителя над точкой IP3 анализатора.

Таблица 1

Разность между значением IP3
предусилителя и АС, дБ
Проигрыш в IP3
всей схемы, дБ
0 -6
3 -4.6
6 -3.5
10 -2.4
15 -1.4
20 -0.8
25 -0.5
30 -0.3

В нашем примере: IP3 предусилителя - +15 дБм, a IP3 анализатора спектра -+10 дБм, разность составляет 5 дБ. Ближайшие значения разности в табл. 1-6 дБ и 3 дБ. Уменьшения значения IP3 сотавляет 3,5 дБ и 4,6 дБ соответственно. В нашем случае падение IP3, вычисленное при помощи линейной интерполяции между этими значениями, составляет 3,9 дБ. То есть, точка IP3 схемы на рис.3 будет соответствовать +6,1 дБм.

Это значит, что по входу предусилителя точка IP3 будет на 20 дБ ниже, что соответствует -13,9 дБм.

Итак, добавив предусилитель, мы улучшили способность анализатора спектра обрабатывать сигналы малого уровня и ухудшили его характеристики в области больших сигналов. Это неудивительно, поскольку с подключением предусилителя в измерительную цепь добавилось еще одно нелинейное устройство с далеко не бесконечным динамическим диапазоном. Из табл.1 видно, что чем больше превышение IP3 предусилителя над IP3 анализатора, тем меньше падает IP3 всей схемы. Например, для значения разности 20 дБ падение IP3 составляет всего 0,8 дБ. Таким образом, применение предусилителя с динамическим диапазоном, гораздо большим, чем динамический диапазон анализатора спектра, наиболее предпочтительно, поскольку позволяет практически полностью избежать уменьшения динамического диапазона всей измерительной схемы.

В ряде случаев, с целью достижения хорошего усиления, возникает необходимость последовательного включения нескольких предусилителей. Рассмотрим, что произойдет при каскадном включении двух предусилителей перед анализатором спектра. Проанализируем схему, представленную на рис.4.

Как дешевый анализатор спектра сделать дорогим

Рис.4.

Оба предусилителя имеют одинаковые характеристики, указанные на рис. 4. Суммарное усиление предусилителей составляет 40 дБ (10000 раз). Суммарный коэффициент шума равен:
Ш = 4 + (4-1)/100 + (1000 - 1)/10000 = 4.13;
В децибелах он составляет 10log(4,13) = 6,17 дБ. Таким образом, коэффициент шума уменьшился на
30 дБ - 6,17 дБ = 23,8 дБ.

Теперь вычислим уменьшение IP3. Оба усилителя имеют одинаковое значение IP3, равное +30 дБм. Согласно табл. 1, при разности в 0 дБ уменьшение IP3 на выходе предусилителя 2 составляет 6 дБ. Таким образом, IP3 на выходе предусилителя 2 равняется
30 дБм + (-6 дБ) = +24 дБм.

Это на 14 дБ больше значения IP3 анализатора спектра. Снова смотрим в табл. 1 и получаем при помощи интерполяции между ближайшими значениями: -2,4 дБ для 10 дБ и -1,4 дБ для 15 дБ величину -1,6 дБ. Рассчитываем значение IP3 для анализатора
+10 дБм + (-1,6 дБ) = +8,4 дБм.

Выводы. Таким образом, чувствительность анализатора при использовании предусилителя улучшается, а динамический диапазон в общем случае ухудшается, причем тем сильнее, чем меньше динамический диапазон предусилителя превышает динамический диапазон самого анализатора. Предусилители можно использовать для анализа слабых сигналов. Следует избегать использования предусилителей при анализе сильных сигналов, а также при анализе слабых сигналов в присутствии сильных помех.

Даешь динамический диапазон!

Как уже упоминалось выше, опасность выхода за пределы динамического диапазона наиболее велика при оценке уровня второй или третьей гармоники сигнала передатчика, т.е. когда первая гармоника представляет собой сильную помеху, приводящую к появлению комбинационных составляющих с исследуемой гармоникой. Рассмотрим, каким образом можно устранить это неприятное явление и измерить уровень гармоники.

Эта проблема может быть решена путем использования режекторного фильтра на входе анализатора спектра, который подавляет несущую, в то время как вторая или третья гармоника попадают в полосу пропускания. В действительности, динамический диапазон анализатора не расширяется, а просто уменьшается разница между наблюдаемыми входными сигналами.

Важно помнить, что нельзя превышать указанный максимальный уровень входного сигнала для анализатора спектра. Не следует путать указанный максимальный уровень входного сигнала с точкой компрессии по 1 дБ или точкой IP3. Максимально допустимый уровень входного сигнала - это уровень, при котором параметры входного аттенюатора или смесителя остаются в допустимых эксплуатационных пределах. Точка IP3 обычно превышает на 10...15 дБ точку компрессии по 1 дБ.

Рассмотрим схему на рис.5.

Как дешевый анализатор спектра сделать дорогим

Рис.5.

Аттенюатор используется для ограничения выходного сигнала передатчика до уровня безопасного для работы анализатора. Предположим, что максимальный уровень входного сигнала анализатора составляет +30 дБм и точка компрессии по 1 дБ равна 0 дБм, а выходная мощность передатчика - 100 Вт (50 дБм). Если затухание в аттенюаторе, установленном между передатчиком и анализатором спектра, составляет 20 дБ, то уровень сигнала на входе анализатора равен максимально допустимому. Лучше применить аттенюатор с затуханием 30 дБ, который обеспечит нам 10 дБ запаса.

Предположим, что динамический диапазон анализатора спектра составляет 70 дБ. Это означает, что мы можем измерить уровни двух сигналов, если разница между ними не превышает 70 дБ. Также уровень большего сигнала должен быть на несколько децибел ниже точки компрессии по 1 дБ или точки IP3 анализатора.

Рассмотрим пример, когда нам надо измерить уровни второй и высших гармоник исследуемого сигнала по отношению к несущей. Предположим, что уровень второй гармоники на 80 дБ ниже уровня несущей. Динамический диапазон анализатора 70 дБ, следовательно, гармоники исследуемого сигнала окажутся искажены комбинационными составляющими нечетных порядков.

Чтобы обойти эту трудность, установим между аттенюатором и анализатором такой фильтр, чтобы понизить уровень несущей и внести минимальные потери во вторую гармонику. Для того, чтобы наши измерения были точны, необходимо знать потери, вызываемые режекторным фильтром на частоте второй гармоники. Это может быть резонаторный или LC-фильтр Последний достаточно мал и удобен по сравнению с обычными резонаторными фильтрами. Как правило, достаточно 20...30 дБ подавления несущей, поэтому сделать и настроить компактный LC-фильтр несложно.

Сначала определим потери в фильтре, для этого генератор сигнала и анализатор спектра настраиваются на частоту несущей. Потом по показаниям анализатора фильтр настраивается на максимальное подавление несущей. Далее генератор сигнала перестраивается на частоту второй гармоники и уровень сигнала устанавливается 0 дБм. По показаниям анализатора определяем потери в фильтре. Например, если на анализаторе -3 дБм, то потери в фильтре составляют 3 дБ.

Теперь определяем величину второй гармоники. Соберем установку, показанную на рис.6.

Как дешевый анализатор спектра сделать дорогим

Рис.6.

Поставим режекторный фильтр и настроим его на максимум подавления несущей. Теперь, увеличивая чувствительность анализатора спектра, путем повышения усиления входного усилителя, определяем уровень второй гармоники сигнала. Предположим, что уровень второй гармоники -60 дБм и потери в фильтре на этой частоте составляют 3 дБ. Следовательно, настоящий уровень второй гармоники -60 дБм - (-3 дБм) = -57 дБм. Так как уровень несущей +20 дБм, то уровень второй гармоники на 77 дБ ниже уровня несущей.

Точность таких измерений зависит от множества факторов, например, от потерь в соединительных кабелях и др. При больших мощностях возможна утечка части мощности. Поэтому при измерениях советуем пользоваться хорошо экранированными соединительными кабелями и располагать передатчик подальше от анализатора. Используя данный подход, можно добиться очень точных результатов измерений.

Выводы. Применение режекторных фильтров позволяет исследовать спектры сигналов, не укладывающихся в динамический диапазон анализатора спектра или сигналов в присутствии сильных помех, вызывающих появление комбинационных составляющих в полосе исследуемого сигнала. При этом точность измерений, в большой степени, определяется параметрами этих фильтров.

Автор: Г. Мельников, г. Москва; Публикация: www.radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

журналы Радиолюбитель 1999 (архив за год)

журналы ЮТ для умелых рук 1979 (архив за год)

книга Воздушные выключатели с воздухонаполненными отделителями. Усенко А.Ф., 1986

книга Устранение неисправностей в телевизоре. Ельяшкевич С.А, 1954

статья Метрология, стандартизация и сертификация. Конспект лекций

статья Стеклотекстолит электротехнический

справочник Вхождение в режим сервиса зарубежных телевизоров. Книга №7

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:

E-mail (не обязательно):

Комментарий:

[lol][;)][roll][oops][cry][up][down][!][?]