Особенности построения панорамных устройств приема и обработки сигналов

Панорамное радиоприемное устройство параллельного частотного анализа. Сущность параллельного частотного анализа заключается в том, что все частотные составляющие в определенной полосе частот, называемой полосой обзора, выявляются одновременно [19 с.16]. Параллельный частотный анализ осуществляется с помощью большого числа резонаторов со смещенными резонансными частотами (рис. 3.34). Все резонаторы одновременно находятся под воздействием исследуемого радиоизлучения. Этот метод используется и для анализаторов спектра.

Точность частотного анализа определяется полосой пропускания каждого фильтра. Для увеличения точности анализа необходимо использовать большое количество фильтров, число которых определяется выражением

,

где F₀ – полоса обзора; DF _СТ – статическая полоса пропускания каждого фильтра.

Рис. 3.34 - Структурная схема панорамного радиоприемного устройства параллельного анализа

Сущность работы панорамного радиоприемного устройства с последовательным анализом состоит в том, что частотные составляющие исследуемого радиоизлучения в определенной полосе обзора выявляются последовательно с помощью резонатора с переменной настройкой. Структурная схема радиоприемника последовательного анализа (рис. 3.35) используется в тех случаях, когда невозможно обеспечить перемещение спектра исследуемого радиоизлучения и имеется возможность снизить требования частотной точности устройства. Данная реализация достаточно сложна в практической реализации из-за трудности обеспечения постоянства АЧХ резонатора при изменении частоты настройки.

Рис. 3.35 - Структурная схема панорамного радиоприемного устройства последовательного анализа с перестройкой резонатора

В панорамных радиоприемниках, рассчитанных на просмотр относительно нешироких полос обзора, чаще используется метод последовательного частотного анализа с перемещением спектра по шкале частот (рис. 3.36). Для получения смещающегося по шкале частот спектра необходимо использовать частотно-модулированный гетеродин (ЧМГ), управляемый генератором развертки (ГР). Генератор развертки может управляться вручную или автоматически механическим или электронным способом.

Специфические переходные процессы в резонаторах панорамных устройств последовательного анализа, обусловленные перестройкой резонатора, накладывают существенные ограничения на скорость проведения анализа. Поэтому данный метод анализа используется при исследовании процессов, характер которых изменяется достаточно медленно по сравнению с временем ведения анализа.

Рис. 3.36 - Структурная схема панорамного радиоприемного устройства последовательного анализа с перемещением спектра по шкале частот

Для устранения недостатков, отмеченных ранее, используется комбинированный метод, объединяющий метод параллельного и последовательного анализа. Комбинированный метод применяется в том случае, когда анализ ведется одновременно с помощью большого числа резонаторов, но напряжение с них снимается последовательно (рис. 3.37).

Рис. 3.37 - Структурная схема панорамного радиоприемного устройства параллельного анализа с последовательным опросом фильтров

Комбинированный метод позволяет сократить время анализа или используется, когда последовательный анализ невозможен из-за очень широкой полосы обзора.

Основными качественными показателями панорамных радиоприемных устройств являются: разрешающая способность, точность отсчета частоты, полоса обзора, скорость анализа, динамический диапазон и чувствительность.

Разрешающая способность. Под разрешающей способностью понимается способность радиоприемного устройства разрешить (разделять) две соседние частотные составляющие анализируемого спектра или два соседних по частоте радиоизлучения. Количественно разрешающую способность определяют как минимальный интервал по частоте между двумя радиоизлучениями, при котором панорамный радиоприемник в состоянии их разделить.

Отличительной особенностью панорамных радиоприемных устройств с последовательным анализом является изменение АЧХ, т.е. динамической характеристики резонансной системы. С увеличением скорости перестройки увеличивается полоса пропускания радиоприемного устройства. Минимальная динамическая полоса пропускания

, (3.17)

где – скорость изменения частоты настройки радиоприемного устройства;

p – частота сканирования радиоприемного устройства.

Оптимальная статическая полоса пропускания резонансной системы

. (3.18)

Выражение (3.17) служит основным критерием расчета разрешающей способности, а выражение (3.18) определяет полосу пропускания радиоприемника.

Точность отсчета частоты S позволяет судить, с какой точностью можно измерить частотный интервал между спектральными составляющими или истинное значение частоты каждой из них. Точность отсчета частоты характеризуется выражением

. (3.19)

Чем меньше это отношение, тем выше точность отсчета частоты.

Полоса обзора. Полоса обзора характеризует полосу одновременно просматриваемых частот, в пределах которой ведется частотный анализ. В радиоприемниках параллельного и комбинированного анализа полоса обзора определяется полосой пропускания всех высокочастотных каскадов до смесителя. В радиоприемниках последовательного анализа полоса определяется полосой пропускания узкополосных фильтров. В зависимости от назначения полоса обзора может меняться. Широкополосный режим используют для грубого анализа, узкополосный – для точного.

Скорость анализа характеризует, насколько быстро осуществляется анализ исследуемого процесса в определенной полосе обзора. При параллельном анализе скорость анализа определяется временем установления колебаний в резонаторе, при последовательном – скоростью изменения частоты

. (3.20)

При проектировании необходимо исходить из требования максимума скорости анализа, учитывая изменения динамической полосы пропускания.

Динамический диапазон. Динамический диапазон определяется способностью радиоприемника нормально функционировать по определенному критерию при воздействии на его вход сигналов с большим разбросом их уровней. Величина динамического диапазона также определяет разрешающую способность, так как на вход радиоприемного устройства одновременно могут воздействовать несколько сигналов с большой разницей амплитуд отдельных составляющих.

Чувствительность. Чувствительность панорамного радиоприемного устройства определяется по визуальному каналу приема при минимальном значении э.д.с. или мощности в антенне.