Опять возвращаемся к основным понятиям анализатора спектра в реальном масштабе времени. Часть 2

Ссылка на страницу сайта Магазина Gtest® с предлагаемыми анализаторами спектра, а также рекомендуемые приборы и статьи для дальнейшего самообразования - в самом конце этого раздела

Рис. 6. Спектральная характеристика зависит от скорости повторения и ширины импульсов.

Таким образом, дальность ограничивается характеристиками импульса и потерями при распространении. Значения интервала следования импульсов и скважности устанавливают максимальное допустимое время приема эхо-сигнала, при этом излучаемая мощность или энергия должна обеспечивать превышение сигнала над фоновым шумом.

Кроме того, длительность импульса оказывает влияние на минимальное разрешение радиолокатора. Эхо-сигналы от импульсов большой длительности могут накладываться по времени, что делает невозможным определение характера цели или группы целей.

Продолжительный эхо-сигнал может быть вызван как одиночной крупной целью, например авиалайнером, так и несколькими более мелкими целями, расположенными рядом, например плотным строем истребителей. Без достаточного разрешения невозможно определить количество объектов, создающих отраженный сигнал.

При малой длительности импульса взаимное наложение эхо-сигналов исчезает, а разрешающая способность улучшается.

Таким образом, длительность импульса влияет на два важных свойства радиолокационной системы - разрешение и дальность обнаружения. Более длительные импульсы соответствуют радиолокаторам с большей дальностью обнаружения и меньшим разрешением, тогда как более короткие импульсы обеспечивают лучшее разрешение, но меньшую дальность действия.

Кроме того, для корректной генерации и приема коротких импульсов необходимо обеспечить большую полосу пропускания. Именно поэтому характеристики временной области напрямую связаны со спектральными характеристиками сигнала.

Ширина спектра короткого импульса больше, чем импульса большей длительности. Аналогично, при более высокой частоте следования импульсов (PRF) интервалы между спектральными составляющими увеличиваются.

Теперь, после краткого рассмотрения параметров импульсов и их влияния на характеристики радиолокатора, ознакомимся с основными методами анализа сигналов.

Основные понятия анализа спектра в реальном масштабе времени

Чтобы лучше понять уникальные возможности анализаторов спектра в реальном масштабе времени, следует ознакомиться с упрощенными блок-схемами трех основных типов современных анализаторов спектра. Несмотря на схожесть конструкции, между ними существуют существенные различия.

Рис. 7. Ключевые структурные различия между анализаторами спектра различных типов.

В классическом анализаторе спектра с разверткой (SA) используется узкополосный перестраиваемый фильтр предварительной селекции, после которого сигнал преобразуется на промежуточную частоту, проходит через фильтр разрешения, детектируется и отображается на экране.

Рис. 8. Анализатор спектра реального времени обеспечивает непрерывный контроль спектра без пропуска событий.

В более современном векторном анализаторе сигналов (VSA) сигнал также преобразуется на промежуточную частоту, однако частота гетеродина изменяется ступенчато. Полученные данные оцифровываются и преобразуются в частотную область с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ).

Многие элементы конструкции анализатора спектра реального времени совпадают с элементами анализатора с разверткой и векторного анализатора сигналов, однако наиболее важным отличием является наличие специализированных средств цифровой обработки сигналов в реальном времени.

Благодаря этим аппаратным средствам анализаторы спектра реального времени обладают уникальными возможностями захвата и анализа сигналов.

Анализатор спектра с разверткой не выполняет непрерывный анализ всего диапазона входного сигнала. Во время развертки для анализа доступна только узкая полоса частот, поэтому многие спектральные составляющие могут оставаться необнаруженными.

Если исследуется нестационарный сигнал, он может быть полностью пропущен. Ситуация осложняется тем, что во время обратного хода развертки анализ сигнала не выполняется.

В анализаторе спектра реального времени над входным сигналом непрерывно выполняется БПФ в режиме реального времени. При обнаружении важного спектрального события автоматически запускается запись данных для последующего анализа.

Таким образом, анализаторы спектра реального времени обеспечивают непрерывный просмотр спектра, поиск нужных событий и надежный захват сигналов для последующего исследования.

Возможность вычисления БПФ в реальном времени обеспечивает практически 100% вероятность обнаружения и захвата нестационарных импульсов, характерных для радиолокаторов, средств радиоэлектронной борьбы и систем радиоразведки.

Кроме того, анализаторы спектра Tektronix оснащаются специализированным программным обеспечением Pulse Measurement Suite, входящим в пакет Advanced Measurements. Данное ПО обеспечивает широкий набор автоматизированных измерений параметров импульсных сигналов.

Благодаря этому анализаторы спектра реального времени способны заменить несколько специализированных измерительных приборов и существенно расширить возможности диагностики и исследования сигналов.

Запись радиолокационных сигналов

Уникальные средства цифровой обработки сигналов, применяемые в анализаторах спектра реального времени, позволяют непрерывно преобразовывать временные выборки сигнала в спектральную область.

Технология синхронизации по частотной маске (Frequency Mask Trigger, FMT), разработанная компанией Tektronix, позволяет надежно захватывать труднообнаруживаемые радиолокационные импульсы и частотные аномалии даже в сложной спектральной обстановке.

Рис. 9. Синхронизация по частотной маске позволяет регистрировать даже слабые импульсы РЛС.

Для захвата исследуемых импульсов необходимо настроить частотную маску в меню синхронизации. Маска может иметь сложную форму и создается непосредственно на экране прибора.

После настройки запись запускается при появлении спектральных событий, выходящих за пределы установленной маски.

В радиолокационных системах уровень нестационарного эхо-импульса часто оказывается значительно ниже уровня посторонних спектральных сигналов. В таких условиях синхронизация по промежуточной частоте становится недостаточно надежной.

Синхронизация по частотной маске позволяет обнаруживать даже слабые спектральные аномалии и обеспечивает надежный захват радиолокационных импульсов.

Рис. 10. Упрощенная блок-схема анализатора спектра реального времени RSA3408A.

На блок-схеме RSA3408A видно, что сигнал промежуточной частоты полностью преобразуется в цифровую форму с помощью быстродействующего аналого-цифрового преобразователя.

Рис. 11. Благодаря высокой частоте дискретизации анализатор RSA3408A способен регистрировать очень короткие импульсы РЛС.

Анализатор RSA3408A обеспечивает захват сигналов с полосой частот до 36 МГц. В режимах анализа мощности во времени он обеспечивает временное разрешение до 20 нс, что позволяет подробно исследовать форму даже очень коротких импульсов.

Продолжение следует…

купить анализатор спектра в Украине