Рис. 3.28. Спектр ВЧ-сигнала, модулированного трапецеидальными импульсами, полученный при использовании цифрового ЗУ

100 75 60 25

-Я7 -.27 J/7

70

Рис. 3.29. Спектр ВЧ сигнала, модулированного треугольными импульсами, полученный при использовании цифрового ЗУ

тра, показанного на рис. 3.28, оно составляет 20 дБ. Спектр треугольного импульса («предельный вариант» прямоугольного импульса в смысле длительностей времен нарастания и спада) имеет отношение амплитуд главного и бокового лепестков 26 дБ (рис. 3.29).

Эффект частотной модуляции. Работа магнетрониого или клистрон-ного генератора в импульсном режиме обычно сопровождается некоторыми сдвигами частоты (частотная модуляция). У спектров высокочастотных импульсных сигналов с подобной модуляцией размываются нули и расширяются боковые лепестки по сравнению с импульсными высокочастотными сигналами без ЧМ. Импульсы несимметричной формы, например пилообразные, имеют несимметричный спектр (рис. 3.30).

Отношение включенной к выключенной несущей. Это измерение требует измерения уровня непрерывно проникающей несущей и сравнения его с откорректированным пиковым значением основного лепестка (см. выше). Для примера рассмотрим радиолокационный передатчик 10 кВт, подключенный через направленный ответвитель с ослаблением 40 дБ к анализатору спектра.

Рис. 3.30. Несимметричный спектр при модуляции ВЧ-сигпала импульсами пилообразной формы

Отношение включенной к выключенной несущей, равное 20 дБ, означает, что в антенну передается 100 Вт непрерывной мощности в течение времени выключения импульса.

3.8. СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДИСКРЕТНЫХ ОБРАБАТЫВАЮЩИХ СИСТЕМ

3.8.1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Требования координирующих организаций. Цель обязательных постановлений, регламентирующих мешающие излучения, создаваемые электрическими и электронными устройствами, -• оптимизировать использование электромагнитного спектра путем ограничения нежелательных и ненужных излучений. ФКС в США и ее отделения в других странах устанавливают уровень нежелательных излучений, относящихся к радиочастотным и электромагнитным помехам.

Измерительное оборудование. В измерениях радиочастотных и электромагнитных помех широко используются анализаторы спектра или радиоприемники с вспомогательными устройствами, такими как антенные трансформаторы и трансформаторы тока. Измерения подразделяются на две основные категории: радио- и проводные измерения. Для радноиз-

мерений очень удобен анализатор спектра с широким частотным диапазоном и высокой чувствительностью. Для получения достоверных и воспроизводимых измерений необходима калиброванная антенна соответствующего диапазона или помещение без отражений (безэховая камера).

3.8.2. ОБЗОР ТЕРМИНОВ

Следует рассмотреть несколько специфичных для радиочастотных и электромагнитных измерений терминов. В их числе: коэффициент антенны, ширина частотного спектра импульса, квазипиковый детектор.

Коэффициент антенны (КА). Антенну можно представить как преобразователь или устройство связи, преобразующее энергию электростатических и электромагнитных волн Е в электрическую энергию U на входе анализатора спектра. Коэффициент связи называется коэффициентом антенны; математически он выражается отношением напряженности поля, В/м, к напряжению на концах антенны.

При измерениях напряженности поля необходимо перейти от показаний анализатора спектра, В или мкВ, к напряженности поля, В/м.

Коэффициент антенны связан с отношением (E/U), поэтому число децибел считается как 20 log КА=КА.

С другой стороны, коэффициент усиления антенны (КУ) представляет собой отношение мощностей. Коэффициент усиления, дБ, определяется как 10 log КУ=КУ. Для идеального изотропного согласования (КУ=1) на частоте 1 МГц коэффициент антенны равен 29,78 дБ.

Вышеприведенное соотношение даст коэффициент антенны, дБ: КА=20 log / - КУ - 29,78, где / - частота, МГц.

Типичные значения коэффициентов антенны лежат в пределах от 7,6 (17,6 дБ) для 300 МГц настраиваемого полуволнового диполя до 10 дБ для рупора с отражателем, имеющего КУ=30 дБ на частоте 3 ГГц, до 15 дБ для оптимально соразмерного рупора, имеющего раскрыв 0,1 м, до линейного возрастания от 26,5 дБ на 1 ГГц до 47,5 дБ на 10 ГГц для логарифмической периодической спирали.

Чем выше коэффициент усиления антенны (лучше направленность), тем ниже коэффициент антенны и ниже требования к чувствительности анализатора спектра. Для вычисления напряженности поля Е, дБ, значение коэффициента антенны, дБ, прибавляется к отсчету анализатора спектра (V, дБ) и наоборот; для заданной напряженности поля по мере возрастания коэффициента антенны уменьшается уровень сигнала на входе анализатора спектра.

Теоретические расчеты коэффициента антенны проводятся для хорошо согласованной антенны, ие вносящей потерь. Потери добавляются к коэффициенту антенны позже. Поэтому публикуемые значения могут несколько отличаться от расчетных. На рис. 3.31 показана зависимость