Задействование функции быстрого Преобразования Фурье при анализе импульсов РЛС. Часть 3

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

Выборки входного сигнала по времени, собираемые анализатором, выполняются с частотой, как минимум вдвое превышающей исследуемую частоту (частоту Найквиста), чтобы избежать наложения сигналов.

Временные выборки группируются в кадры данных. Каждый кадр содержит набор данных, необходимый для выполнения БПФ.

Поскольку на границах кадра данные не продолжаются так же, как в исходном дискретизированном сигнале, возникает искусственный разрыв. При переходе из временной области в частотную этот разрыв вызывает расширение спектра. Фактически сам кадр становится своеобразным импульсом.

Чтобы минимизировать влияние этих разрывов, амплитуда данных масштабируется с помощью оконной функции. На краях кадра амплитуда выборок уменьшается до нуля. В анализаторах спектра реального времени используются различные функции окна: Хеннинга, Хэмминга, Блэкмена, Блэкмена-Харриса, Парзена, Уэлша и другие.

После применения функции окна выполняется БПФ, в результате чего данные преобразуются из представления «амплитуда-время» в представление «амплитуда-частота».

Рис. 12. Использование функции окна БПФ позволяет устранить краевые эффекты, вызванные разрывами при обрезке сигнала по краям временного интервала.

При выполнении БПФ предполагается, что в пределах кадра сигнал непрерывен. Разрывы или импульсы длительностью менее одного кадра могут привести к ошибкам отображения амплитуды или спектра.

Наиболее точные результаты для импульсных сигналов достигаются в случаях, когда середина импульса совпадает с центром кадра, а длительность импульса приблизительно равна длине кадра.

В режиме анализа спектра импульсов анализатор RSA3408A автоматически центрирует импульс внутри кадра для уменьшения погрешностей измерения.

Кроме того, анализатор спектра реального времени позволяет пользователю самостоятельно выбирать функцию окна БПФ для повышения качества измерений.

Еще одной важной функцией является перекрытие кадров БПФ, позволяющее анализировать детали спектра, недоступные для приборов, не оптимизированных для обработки нестационарных сигналов.

Рис. 13. Размещение импульса в центре окна БПФ позволяет избежать ошибок измерения амплитуды.

К сожалению, узкие радиолокационные импульсы часто полностью помещаются в одной строке спектрограммы, что значительно затрудняет интерпретацию полезной информации.

Анализатор спектра реального времени позволяет разделять избыточные перекрывающиеся кадры БПФ. Это создает эффект растяжения спектрограммы во времени и позволяет более детально отображать сигнал.

Такая возможность особенно полезна в задачах радиоэлектронной разведки, где необходимо быстро определить тип радиолокационного сигнала и его характеристики.

Рис. 14. Аналоговый сигнал разбивается на кадры для последующего преобразования в частотную область с помощью БПФ.

Рис. 15. БПФ с перекрытием позволяет получить значительно больше деталей спектра.

Благодаря перекрытию кадров отображение спектра становится более плавным, повышается детализация и улучшается точность интерпретации результатов.

При этом импульс занимает различные положения в кадрах, что обеспечивает корректное отображение амплитуд спектральных составляющих.

Следует учитывать, что из-за перекрытия БПФ отдельные события сигнала могут выглядеть растянутыми во времени, однако это существенно улучшает визуализацию кратковременных процессов.

Рис. 16. БПФ с перекрытием обеспечивает высокую наглядность представления импульсов РЛС со скачкообразной перестройкой частоты.

Рис. 17. Анализатор спектра реального времени исследует спектр сигнала гетеродина для выявления паразитных составляющих.

Масштабирование спектрограммы

Еще одной важной функцией анализаторов спектра реального времени является масштабирование спектрограммы. При записи сигналов часто выгодно использовать максимально широкий диапазон частот, чтобы наблюдать проблемные сигналы в более широком спектре.

Однако при увеличении диапазона возрастает ширина полосы шумов и повышается минимальный уровень шума на экране.

Для поиска слабых паразитных сигналов анализатор позволяет мгновенно увеличить интересующую область спектрограммы.

После масштабирования автоматически перестраиваются центральная частота, диапазон анализа и ширина полосы шумов для получения максимальной детализации сигнала.

Рис. 18. Масштабирование спектрограммы автоматически обеспечивает максимально подробное отображение сигнала.

Способность анализатора спектра реального времени непрерывно захватывать данные и выполнять цифровую обработку с высокой детализацией позволяет получать ценную информацию для быстрых и точных исследований.

Анализ радиолокационных сигналов

Благодаря современному программному пакету для измерения импульсных сигналов анализаторы спектра реального времени обеспечивают широкие возможности анализа радиолокационных сигналов.

В состав пакета входят автоматизированные средства измерений, предназначенные для определения характеристик радиолокационных сигналов.

Программное обеспечение делает анализ сигналов быстрым, удобным и значительно дешевле специализированных военных анализаторов импульсов.

Для выполнения основных измерений на анализаторе RSA3408A необходимо перейти в режим Time и выбрать нужный тип измерения через экранное меню.

Анализатор позволяет автоматически измерять:

• длительность импульса;
• пиковую мощность;
• отношение импульса к паузе;
• пульсации импульса;
• интервал повторения импульсов;
• скважность;
• фазу между импульсами;
• мощность канала;
• занимаемую полосу частот;
• эффективную полосу частот;
• девиацию частоты.

Если в одной записи присутствует несколько импульсов, анализатор автоматически выполняет измерения каждого из них, присваивает номер и выводит результаты в виде таблицы.

Рис. 19. Пакет измерения импульсных сигналов автоматизирует анализ параметров импульсов.

Рис. 20. Представление результатов измерений в графическом и табличном виде.

Графическое отображение результатов позволяет выявлять тренды, например дрейф частоты радиопередатчика по мере его прогрева.

Такие измерения полезны не только разработчикам радиолокационных систем, но и специалистам по радиоэлектронной борьбе и разведке.

Подробный анализ трендов сигнала помогает определить особенности исследуемого излучателя и подтвердить его тип.

Продолжение следует…

купить анализатор спектра в Украине