7. Исследование формы, спектра и нелинейных искажений сигналов

Знания амплитудных, частотных (временных) и фазовых пара­метров электрических сигналов, применяемых в радиоэлектронике, еще недостаточно для практических целей, поскольку эти сигналы, как правило, отличаются большим многообразием форм. Вот поче­му актуальной задачей для практики электрорадиоизмерений является исследование формы, спектра и нелинейных искажений сигналов. Под этим мы понимаем обеспечение возможности визу­ального наблюдения сигналов и измерения их параметров.

7.1. Классификация приборов для исследования формы, спектра и нелинейных искажений сигналов

Приборы для исследования формы, спектра и нелинейных искажений сигна­лов образуют одну из наиболее представительных подгрупп в общей классифи­кации приборов (см. § 2.1) — подгруппу С. Внутри этой подгруппы сконцентри­рованы осциллографы универсальные (С1), измерители коэффициента амплитуд­ной модуляции (С2) и девиации частоты (СЗ), анализаторы спектра (С4), из­мерители нелинейных искажений (С6) и, наконец, осциллографы скоростные и стробоскопические (С7), запоминающие (С8) и специальные (С9).

Как видно из приведенной классификации, исследование электрических сиг­налов может осуществляться во временной и частотной (спектральной) областях. Наиболее распространено исследование сигналов во временной области, осуще­ствляемое с помощью осциллографов различных видов. Осциллографы по праву можно считать одними из наиболее распространенных и, как будет показано да­лее, универсальных измерительных приборов. Индексация видов подгруппы С от­ражает историю отечественной осциллографической техники, в процессе развития которой приходилось преодолевать не только количественные, но и качествен­ные рубежи. Это привело, в частности, к появлению скоростных, стробоскопи­ческих и запоминающих осциллографов, когда функциональные возможности уни­версальных осциллографов перестали соответствовать уровню новых измеритель­ных задач.

По принципу работы осциллографы можно разбить на две большие группы: электромеханические и электронно-лучевые. Электромеханические осциллографы представляют собой приборы с фотографической регистрацией световым лучом (светолучевые осциллографы) показаний магнитоэлектрического гальванометра (см. § 3.3.2) специальной конструкции. Гальванометров может быть несколько, что позволяет одновременно наблюдать и регистрировать до 50 различных про­цессов. Однако в практике электрорадиоизмерений светолучевые осциллографы практически не применяются, так как верхний частотный диапазон регистрируе­мых сигналов не превышает 25 кГц. Для электрорадиоизмерений характерно исключительное применение электронно-лучевых осциллографов.

Электронно-лучевой осциллограф — это прибор для наблюдения и измере­ния параметров электрических сигналов, использующий отклонение одного или нескольких электронных лучей для получения изображения мгновенных значений функциональных зависимостей переменных величин, одной из которых обычно является время (ГОСТ 22737—77). Как видно из этого определения, основным функциональным узлом любого электронно-лучевого осциллографа (далее — осциллографа) является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), с помощью которой можно визуально наблюдать форму исследуемых сигналов и осуществлять изме­рение их параметров. Наблюдаемое на экране ЭЛТ изображение называется осциллограммой. Осциллограммы могут быть получены в реальном или трансфор­мированном масштабе времени, без запоминания или с запоминанием.

Несмотря на большое многообразие видов и типов современных осциллогра­фов все они могут быть охарактеризованы некоторой обобщенной структурной схемой, наглядно поясняющей принцип работы, и определенной номенклатурой параметров, отражающей специфику осциллографов как радиоизмерительных приборов.