Задіяння функції швидкого перетворення Фур'є при аналізі імпульсів РЛС. Частина 3

Посилання на сторінку сайту Магазину Gtest® з аналізаторами спектру, а також рекомендовані прилади та статті для подальшої самоосвіти - наприкінці цього розділу

Вибірки вхідного сигналу за часом, що збираються аналізатором, виконуються з частотою щонайменше вдвічі більшою за досліджувану частоту (частота Найквіста), щоб уникнути накладання сигналів.

Часові вибірки групуються в кадри даних. Кожен кадр містить набір даних, необхідний для виконання швидкого перетворення Фур'є (БПФ).

Оскільки на краях кадру дані не продовжуються, як у вихідному дискретизованому сигналі, виникає штучний розрив. При переході з часової області до частотної цей розрив викликає розширення спектра. Фактично сам кадр стає своєрідним імпульсом.

Для мінімізації впливу цих розривів амплітуда даних масштабується за допомогою віконних функцій. На краях кадру амплітуда вибірок зменшується до нуля. В аналізаторах спектру реального часу використовуються різні функції вікна: Хеннінга, Хеммінга, Блекмена, Блекмена-Харріса, Парзена, Уелша та інші.

Після застосування функції вікна виконується БПФ, у результаті чого дані перетворюються з представлення «амплітуда-час» у представлення «амплітуда-частота».

Рис. 12. Використання функції вікна БПФ дозволяє усунути крайові ефекти, викликані розривами при обрізанні сигналу по краях інтервалу часу.

Під час виконання БПФ передбачається, що сигнал у межах кадру є безперервним. Розриви або імпульси меншої тривалості, ніж довжина кадру, можуть викликати помилки відображення амплітуди та спектра.

Найточніші результати досягаються тоді, коли середина імпульсу збігається з центром кадру, а тривалість імпульсу приблизно дорівнює довжині кадру.

У режимі аналізу спектра імпульсів аналізатор RSA3408A автоматично центрує імпульс у кадрі для зменшення похибок вимірювання.

Крім того, аналізатор спектру реального часу дозволяє користувачу самостійно обирати функцію вікна БПФ для підвищення точності вимірювань.

Ще однією важливою функцією є перекриття кадрів БПФ, що дозволяє аналізувати деталі спектра, недоступні для аналізаторів, які не оптимізовані для роботи з нестаціонарними сигналами.

Рис. 13. Розміщення імпульсу в центрі вікна БПФ дозволяє уникнути похибок вимірювання амплітуди.

Вузькі радіолокаційні імпульси часто повністю потрапляють лише в один рядок спектрограми, що ускладнює інтерпретацію отриманих результатів.

Перекриття кадрів БПФ створює ефект розтягування спектрограми в часі та дозволяє значно детальніше відобразити структуру сигналу.

Це особливо корисно в системах радіоелектронної розвідки, де необхідно швидко визначати тип радіолокаційного сигналу та його характеристики.

Рис. 14. Аналоговий сигнал розбивається на кадри для подальшого перетворення БПФ.

Рис. 15. БПФ із перекриттям дозволяє отримати значно більше деталей спектра.

Завдяки перекриттю кадрів покращується плавність відображення спектра, підвищується деталізація та точність інтерпретації результатів.

При цьому імпульс займає різні положення у кадрах, що дозволяє отримати правильне представлення амплітуд спектральних компонентів.

Слід враховувати, що через перекриття БПФ окремі послідовні події можуть виглядати розтягнутими у часі, однак це значно покращує візуалізацію короткочасних процесів.

Рис. 16. БПФ із перекриттям забезпечує високу наочність представлення імпульсів РЛС зі стрибкоподібною перебудовою частоти.

Рис. 17. Аналізатор спектру реального часу досліджує спектр сигналу гетеродина для виявлення паразитних складових.

Ще однією важливою функцією є масштабування спектрограми. Під час запису сигналів зазвичай вигідно використовувати максимально широкий частотний діапазон, однак це збільшує ширину смуги шуму та підвищує мінімальний рівень шуму на екрані.

Для виявлення слабких паразитних сигналів аналізатор спектру реального часу дозволяє миттєво збільшувати потрібну ділянку спектрограми.

Після масштабування автоматично перебудовуються центральна частота, діапазон аналізу та смуга шуму для отримання максимальної деталізації сигналу.

Рис. 18. Масштабування спектрограми автоматично забезпечує максимальну деталізацію сигналу.

Аналіз радіолокаційних сигналів

Завдяки сучасному програмному пакету для вимірювання імпульсних сигналів аналізатори спектру реального часу забезпечують одні з найкращих можливостей аналізу радіолокаційних сигналів.

До складу пакета входить широкий набір автоматизованих вимірювань, призначених для визначення характеристик радіолокаційних сигналів.

Програмне забезпечення значно спрощує аналіз радіолокаційних сигналів і робить його швидким та зручним.

Завдяки синхронному відображенню даних у кількох областях забезпечується швидке визначення параметрів окремих імпульсів.

Для виконання вимірювань достатньо перевести аналізатор RSA3408A у режим Time та вибрати потрібний тип вимірювання через екранне меню.

Аналізатор дозволяє автоматично вимірювати:

• тривалість імпульсу;
• пікову потужність;
• співвідношення імпульсу та паузи;
• пульсації імпульсу;
• інтервал повторення імпульсів;
• шпаруватість;
• фазу між імпульсами;
• потужність каналу;
• займану смугу частот;
• девіацію частоти.

Якщо в одному записі присутні декілька імпульсів, аналізатор автоматично виконує вимірювання кожного з них, присвоює номер та формує таблицю результатів.

Рис. 19. Пакет вимірювання імпульсних сигналів автоматизує аналіз параметрів імпульсів.

Рис. 20. Представлення результатів вимірювань у графічному та табличному вигляді.

Графічне представлення результатів дозволяє легко виявляти тренди, наприклад дрейф частоти передавача під час прогрівання обладнання.

Такі вимірювання корисні не лише для розробників радіолокаційних систем, а й для спеціалістів із радіоелектронної боротьби та розвідки.

Детальний аналіз трендів дозволяє отримати додаткову інформацію про тип та особливості досліджуваного випромінювача.

Продовження слідує…

купити аналізатор спектру в Україні