7.8.2. Фильтровые анализаторы спектра

Метод фильтрации является в настоящее время доминирующим при проектировании АС. Сущность метода заключается в примене­нии для выделения и анализа составляющих спектра селективных фильтров с узкой полосой пропускания. Типичными примерами та­ких фильтров являются резонансные системы с сосредоточенными или распределенными постоянными, RС-фильтры, электромехани­ческие и пьезоэлектрические фильтры и т. д.

Для анализа спектра можно использовать как совокупность идентичных узкополосных фильтров, каждый из которых настроен на определенную частоту, так и один фильтр, если имеется возможность перестраивать его в широкой полосе частот. В первом случае будет реализован параллельный анализ спектра (рис. 7.28, а), а во втором - последовательный (рис. 7.28, б). Возможен также комби­нированный анализ.

Рис. 7.28. Диаграммы, поясняющие метод фильтрации:

а - для совокупности идентичных фильтров; б - для одного фильтра.

Анализаторы спектра параллельного действия

П

Рис. 7.29. Структурная схема фильт­рового АС параллельного действия.

ринцип работы АС параллельного действия поясняется струк­турной схемой, представленной на рис. 7.29. Исследуемый сигнал после ВУ поступает одновременно на п фильтров, каждый из кото­рых выделяет узкую полосу ча­стот и имеет на выходе квадра­тичный детектор и индикатор. По­сле детектирования напряжения, соответствующие составляющим энергетического спектра , фиксируются с помощью . При качественном анализе спектра это могут быть, например, индикатор­ные лампы, а при количественном анализе — вольтметры постоянно­го тока. Значение будет опре­деляться временем установления напряжений на выходах и вре­менем, необходимым для съема показаний .

Поскольку частотный интервал между соседними линиями спект­ра в общем случае не известен и может изменяться при перестройке , анализ спектра с помощью устройства, изображенного на рис. 7.29, будет возможен только тогда, когда частоты настройки фильтров расположены равномерно по шкале частот (т. е. рас­стройка между соседними фильтрами ), а полосы пропус­кания обеспечивают сплошное перекрытие всего анализируемого диапазона частот. Другими словами, необходимо обеспечить (рис. 7.30, а). Однако в реальном случае картина соответст­вует рис. 7.30, б. Если составляющая спектра совпадает, например, с , то она одновременно (хотя и значительно меньшей величины) будет на выходах Ф1 и ФЗ, т. е. исказит картину спектра. Кроме того, если требование выполняется достаточно легко, то для обеспечения добротность фильтров должна уве­личиваться пропорционально . Это является сложной задачей и существенно ограничивает диапазон рабочих частот АС.

Однако наиболее существенным ограничивающим фактором яв­ляется сама многоканальность АС. Действительно, для одновремен­ного выделения, например, 50 составляющих спектра необходимо

Рис. 7.30. Частотные характеристики фильтров АС параллельного действия:

а — в идеальном случае; б — в реальном случае.

иметь 50 фильтров и индикаторов. Автоматизация анализа спектра потребует введения в такой АС еще дополнительных сложных функ­циональных узлов. Поэтому фильтровые АС параллельного дейст­вия не получили распространения как приборы широкого приме­нения.