ИЗМЕРЕНИЯ
ч)РЛ
Рис. 3
О — Предусилитель
Коэффициент усиления - 20 дБ
Коэффициент шума - 6 дБ
1рЗ +15 дБм
□ □□
/
□ □□
V
□□ □□ □ □
Анализатор спектра
Коэффициент шума - 30 дБ
1рЗ +10 дБм
не возникает). На
рис. 2
эти комбинаци-
онные частоты выделены жирным. Вид-
но, что составляющая
7А7ЛЛ
попадает на
частоту третьей гармоники и искажает ис-
тинное ее значение. В результате наблю-
датель делает ошибочные выводы о спек-
тре сигнала!
Величину динамического диапазона
по комбинационным искажениям третье-
го порядка удобно определять при помо-
щи кривой
2
на
рис. 1
, которая отобража-
ет зависимость уровня данных комбина-
ционных составляющих от уровня вход-
ного сигнала. Продолжения линейных ча-
стей характеристики основного тона и
комбинационной частоты третьего поряд-
ка пересекаются в точке, которая назы-
вается характеристической точкой мощ-
ности (или точкой компрессии) искажений
третьего порядка 1РЗ. Ей соответствуют
входная (Р,РЗвх) и выходная (Р|р3вых) харак-
теристические мощности искажений тре-
тьего порядка.
Динамический диапазон по комбина-
ционным искажениям третьего порядка
(по точке 1РЗ) определяется как разность
входной мощности, соответствующей от-
сутствию искажений, и мощности мини-
мального входного сигнала. Чем выше
точка 1РЗ, тем, соответственно, выше и
динамический диапазон.
Из вышесказанного следует, что дина-
мический диапазон можно определять по
разным критериям. На практике именно
так и делается, а затем, по результатам в
качестве величины динамического диапа-
зона, принимается худшее значение.
Даешь чувствительность!
Для того, чтобы увеличить чувстви-
тельность АС, т.е. обеспечить возможность
обрабатывать сигналы малого уровня, не
залезая внутрь прибора, достаточно перед
его входом поставить предусилитель. Сра-
зу возникает ряд вопросов. Первый воп-
рос - какой усилитель использовать, ка-
ковы должны быть его основные парамет-
ры: коэффициент усиления (далее - про-
сто усиление), коэффициент шума и ди-
намический диапазон. Второй, не менее
важный вопрос - каким образом включе-
ние на вход АС предусилителя сказывает-
ся на работе всей схемы. Мы постараем-
ся ответить на эти вопросы так, чтобы вы
сами могли выбрать усилитель, подходя-
щий для решения вашей задачи.
При использовании предусилителей
всегда нужно помнить о том, что уровень
максимального сигнала на входе предуси-
лителя не должен превышать уровень мак-
симально допустимого сигна-
ла на входе анализатора
спектра, минус коэффициент
усиления предусилителя.
Для простоты объясне-
ния мы воспользуемся конк-
ретным примером. Предпо-
ложим, наш анализатор спек-
тра имеет коэффициент
шума -30 дБ, а точка комби-
национных искажений третьего порядка
1РЗсоставляет+10дБм. Выясним, как вли-
яют различные типы предусилителей на
характеристики схемы измерения. На
рис.
3 показана схема подключения предуси-
лителя к анализатору.
Допустим, коэффициент усиления пре-
дусилителя равен 20 дБ, коэффициент
шума -
6
дБ, а точка 1РЗ составляет +15
дБм. Необходимо определить коэффици-
ент шума и динамический диапазон схе-
мы, показанной на
рис. 3.
Для вычисле-
ния коэффициента шума схемы на
рис. 3
используем формулу для каскадного со-
единения устройств:
Ш = Ш1 +(Ш2-1)/К1 + (ШЗ - 1)/К1К2,(1)
где:
Ш - коэффициент шума (в разах);
Ш
1
- коэффициент шума (в разах) пер-
вого устройства в каскадном соединении;
Ш2 - коэффициент шума (в разах) вто-
рого устройства в каскадном соединении;
К1 - коэффициент усиления (в разах)
первого устройства в каскадном соеди-
нении;
К 2 - коэффициент усиления (в разах)
второго устройства в каскадном соеди-
нении.
Коэффициент шума (в разах) связан с
коэффициентом шума в децибелах сле-
дующим образом:
N = 101од(1)
Коэффициент шума (в разах) для схе-
мы на
рис.
3, рассчитанный по формуле
(1), равен 13,99. Действительно:
Ш = 4 +1000-1/100= 13,99
Выразим этот коэффициент шума в де-
цибелах:
101од(13.99) = 11,5 д Б.
Таким образом, подключение предуси-
лителя позволило снизить коэффициент
шума анализатора спектра на 18,5 дБ, чего
мы, собственно, и добивались.
Теперь посмотрим, как повлияет пре-
дусилитель на точку
1РЗ. В табл. 1
пока-
зана связь между точкой
1РЗ
предусили-
теля и снижением значения точки
1РЗ
для
схемы на
рис. 3.
Данные в
табл. 1
соот-
ветствуют худшему случаю, когда уровень
Табл.1
Разйогть м еж ду значением 11'.*
предусилителя и АС, дБ
Проигрыш в 1РЗ
всей схемы, дБ
ОдБ
-6 дБ
3 дБ
-4,6 дБ
6 дБ
-3.5 дБ
10 дБ
-2.4 дБ
15 дБ
-1.4 дБ
20 дБ
-0.8 дБ
25 дБ
-0.5 дБ
30 дБ
-0.3 дБ
комбинационных составляющих соб-
ственно анализатора максимален. В ле-
вом столбце таблицы указано превыше-
ние точки 1РЗ предусилителя над точкой
1РЗ анализатора.
В нашем примере: 1РЗ предусилителя
- +15 дБм, а 1РЗ анализатора спектра -
+10 дБм, разность составляет 5 дБ. Бли-
жайшие значения разности
втабл. 1
-6
дБ
и 3 дБ. Уменьшения значения 1РЗ сотав-
ляетЗ,5дБи4,6дБ соответственно. В на-
шем случае падение 1РЗ, вычисленное при
помощи линейной интерполяции между
этими значениями, составляет 3,9 дБ. То
есть, точка 1РЗ схемы на
рис. 3
будет со-
ответствовать +6,1 дБм.
Это значит, что по входу предусилите-
ля точка 1РЗ будет на 20 дБ ниже, что со-
ответствует -13,9 дБм.
Итак, добавив предусилитель, мы улуч-
шили способность анализатора спектра
обрабатывать сигналы малого уровня и
ухудшили его характеристики в области
больших сигналов. Это неудивительно, по-
скольку с подключением предусилителя в
измерительную цепь добавилось еще одно
нелинейное-устройство с далеко не беско-
нечным динамическим диапазоном. Из
табл. 1
видно, что чем больше превыше-
ние 1РЗ предусилителя над 1РЗ анализато-
ра, тем меньше падает 1РЗ всей схемы. На-
пример, для значения разности 20 дБ па-
дение 1РЗ составляет всего 0,8 дБ. Таким
образом, применение предусилителя с ди-
намическим диапазоном, гораздо большим,
чем динамический диапазон анализатора
спектра, наиболее предпочтительно, по-
скольку позволяет практически полностью
избежать уменьшения динамического диа-
пазона всей измерительной схемы.
В ряде случаев, с целью достижения
хорошего усиления, возникает необходи-
мость последовательного включения не-
скольких предусилителей. Рассмотрим,
что произойдет при каскадном включении
двух предусилителей перед анализатором
спектра. Проанализируем схему, представ-
ленную на
рис. 4.
Рис. 4
Предусилитель
Предусилитель
1
2
□ □□
/
□ □ □
V
вов □□ □ □
Коэффициент усиления - 20 дБ Коэффициент усиления * 20 дБ
Коэффициент шума - 6 дБ
Коэффициент шума • 6 дБ
1рЗ +30 дБм
1рЗ +30 дБм
Анализатор спектра
Коэффициент шума • 30 дБ
1рЗ +10 дБм
предыдущая страница 40 Радиолюбитель 2003-07 читать онлайн следующая страница 42 Радиолюбитель 2003-07 читать онлайн Домой Выключить/включить текст