Дисперсно-временной метод анализа спектра

Идея метода заключается в использовании линии задержки, скорость передачи сигнала в которой зависит от частоты сигнала.

Этот метод обеспечивает анализ спектра в реальном масштабе времени и позволяет анализировать спектр один и редко повторяющихся импульсов.

Требования к линии задержки следующие:

1. Фазовый коэффициент передачи должен удовлетворять соотношению:

Ф(ω)=а₁(ω-ω₁) +а(ω-ω₁)²

2. Модуль коэффициента передачи линии должен быть постоянен для всех анализируемых частот

К(ω)=const

Как известно групповое время задержки

τз(ω)=dФ/d ω=а₁+2а(ω-ω₁)

Для создания таких линий задержки могут использоваться ультразвуковые полосковые преобразователи.

Другим вариантом дисперсии линии задержки является п/п планарные структуры, использующие преобразование электрических сигналов (поверхность поперечной акустической волны в тонких пленках).

При анализе одиночных импульсов и импульсов с большой скважностью сигнал подают на линию задержки без предварительного преобразования. Выход линии подключается к каналу Y осциллографа, горизонтальная развертка производится линейно с внешним запуском от самого исследуемого импульса. Время анализа спектра должно удовлетворять условию

Та>>0,5τи² Δω_эф

τи - длительность импульса; Δω_эф- эффективная (анализируемая) полоса частот сигнала.

Очевидно, что время анализа должно быть меньше паузы между импульсами.

Для анализа импульсов с малой скважностью, вплоть до скважности стремящейся к единице q=1+ε; ε->0

Для анализа таких сигналов используется метод модуляции несущей частоты по линейному закону.

При приходе анализируемого импульса сигнал с детектора запускает генератор G, вырабатывающий на выходе сигнал, частота которого линейно зависит от времени. Этот сигнал используется для частотной модуляции исследуемого сигнала и одновременно для горизонтальной развертки луча пропорционального частоте. Для модуляции сигнала время анализа определяется выражением

Та= τи Δω_эф/ Δω_Г

Δω_Г-дивиация частоты гетеродина (диапазон измерения частоты)

Можно видеть, что при модулировании сигнала с высокой частотой Δω_Г>> Δω_эф время анализа оказывается << времени импульса т.е. происходит сжатие сигнала по времени.

На практике такие способы реализации с коэффициентом сжатия по времени 10^-4 при полосе исследуемого сигнала от 0 до 500 МГц.

Цифровой анализ спектра

Бурное развитие вычислительной техники дало толчок для создания цифровых анализаторов спектра. Цифровой метод анализа спектра состоит в преобразовании исследуемого сигнала в цифровой код и вычислении составляющих спектра с помощью специализированных микропроцессоров. Цифровые анализаторы спектра по совокупности дискретных отсчетов аналогового сигнала вычисляют путем замены интеграла на конечную сумму из некоторого числа выборок. Такие вычисления осуществляются с помощью алгоритмов дискретного и быстрого преобразования Фурье.