Исследования спектров периодических радиосигналов в диапазоне частот 0,01 ГГц – 178,40 ГГц

March 27, 2012 by admin Комментировать »

Гурло Ю. Е., Дзисяк А. Б., Вельский А. Я., Гусинский А. В., Кострикин А. М. Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники Минск – 220013, Республика Беларусь Тел.: +375-17-2398496, e-mail: gusin@cit.org.by, http://www.mwmlab.com

Аннотация – Приведены основные этапы методики выполнения антенных измерений мощности излучения индустриальных радиопомех с использованием разработанного анализатора спектра, который предназначен для исследования спектров периодических радиосигналов в диапазоне частот 0,01 ГГц – 178,40 ГГц, и перекрывается восемью внешними смесителями в 13-ти поддиапазонах.

I.  Введение

Антенные устройства играют в радиотехнике важную роль, так как любая установка, предназначенная для излучения или приема радиоволн, содержит антенну. Широкое применение в технике антенных измерений и измерений характеристик электромагнитного поля находят рупорные антенны благодаря их большой диапазонности и простоте конструкции, так как это определяет существенные достоинства данного типа антенн СВЧ. Рупорные антенны также широко применяются в качестве облучателей более сложных антенных устройств.

Как известно, рупорные антенны относятся к классу апертурных антенн, т.е. антенн, излучающих из некоторой поверхности (раскрыва), через которую происходит излучение электромагнитного поля. Для расчета поля излучения апертурных антенн наиболее простым является так называемый апертурный метод, для которого необходимо знать: 1) значение поля в любой точке раскрыва антенны (т.е. закон распределения поля по раскрыву); 2) напряженность поля излучения, создаваемого гюйгенсовским источником (элементарная площадка).

Для определения мощности и частотных параметров излучения,     напряженности

электромагнитного поля радиопомех, а также для решения практических задач спектрального и временного анализа, был разработан анализатор спектра с диапазоном частот от 0,01 ГГц до 178,40 ГГц, который позволяет проводить анализ электрических сигналов СВЧ, генерируемых и усиливаемых электрическими приборами, что дает возможность получить информацию о форме модулируемых сигналов, стабильности их возбуждения, наличия амплитудных и частотных флуктуаций, об искажениях при усилении и др.

Анализатор спектра позволяет проводить следующие измерения:

•       измерение параметров спектра непрерывных колебаний сложной формы;

•      измерение параметров модулированных колебаний;

•       измерение параметров паразитных и побочных колебаний;

•       измерение полосы излучения и внеполосных излучений;

•       измерение интермодуляционных искажений третьего порядка четырехполюсников;

•       исследование спектров повторяющихся радиоимпульсов.

II.  Основная часть

Анализатор спектра, предназначен для исследования спектров периодических радиосигналов в диапазоне частот 0,01 ГГц – 178,40 ГГц, который перекрывается восемью внешними смесителями в 13-ти поддиапазонах (0,01-1,45;

1.45-             3,45;           3,45-7,45; 7,45-12,0; 12,0-19,45; 19,45— 39,6; 37,50-39,40; 39,40-43,40; 43,40-47,70; 47,70- 53,57; 53,57-78,33; 78,33-118,10; 118,10-178,4), полоса обзора может устанавливаться от 0,05 МГц до 2000 МГц; основная погрешность измерения частоты входного синусоидального сигнала ±(10′2f +2) (в диапазоне 0,01-1,45 ГГц) и ±10′2f (в диапазоне

1.45-           178,4            ГГц).

Работа анализатора спектра основана на методе последовательного анализа сигнала. Прибор представляет собой автоматически перестраиваемый супергетеродинный приемник с многократным преобразованием частоты.

Анализатор спектра состоит из трех частей: преобразователь 0,01 – 39,6 ГГц со встроенным компьютером и преобразователь 37,5 – 178,4 ГГц. Компьютер позволяет осуществлять цифровое управление анализатором, цифровую обработку информации, автоматизированную калибровку, протоколирование (масштабирование) результатов измерения и их сохранение, существенно упрощает работу с графиками спектра: точное нахождение максимума и минимума частот, представление полной информации о форме модулируемых сигналов, стабильности амплитудных и частотных флуктуаций. Связь анализатора спектра с внешними устройствами производиться по компьютерным интерфейсам типа RS232, USB, IEEE-1284 (LPT), ETHERNET и КОП.

Для определения мощности и напряженности электромагнитного поля была разработана методика выполнения измерения мощности излучения индустриальных радиопомех. Методика включает в себя:

-требования к аппаратуре, оборудованию и измерительным антеннам;

– условия проведения измерений,

– методики проверки и калибровки измерительной площадки;

– проведение измерений методом замещения испытуемой установки излучающей антенной, подключенной к генератору синусоидальных сигналов;

– проведение          измерений          методом непосредственного измерения плотности потока мощности с помощью измерительной антенны.

С помощью анализатора спектра были проведены антенные измерения с комплектом измерительных антенн, технические характеристики которых приведены в методике.

Приведем основные этапы анализа и оценивания результатов измерения мощности излучения индустриальных радиопомех, квазипикового значения напряженности и напряженности поля радиопомех.

Исходя из геометрических размеров антенн, рассчитывались их параметры (ближняя и дальняя зоны измерения).

Схема измерения мощности излучения радиопомех методом замещения в диапазоне частот 78,33 – 118,1 ГГц представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема измерения мощности излучения радиопомех в диапазоне частот 78,33- 118,1 ГГц.

1 – анализатор спектра, 2 – переносчик частоты, 3 – смеситель, 4 – измерительная антенна (РЗ), 5

–   излучающая антенна (РЗ), 6 – аттенюатор, 7 –

генератор (источник сигнала).

Fig. 1. Measurement pattern of the radio interference radiation power in the frequency range of 78.33- 118.1 GHz.

1 – spectrum analyzer; 2 – frequency carrier; 3 – mixer; 4

–  measuring antenna (P3); 5 – radiating antenna (P3), 6

– attenuator; 7 – generator (signal source)

На анализаторе спектра фиксируем значение выходной мощности Р0 в дБВт. Определяем значение мощности излучения радиопомех Ро (в Вт) по формуле:

где Ро – мощность, определяемая по формуле (2), Вт; Sn – эффективная площадь излучающей антенны, используемой при калибровке, на частоте измерения, м2; f – частота измерения, ГГц; к – коэффициент калибровки площадки; а – затухание кабеля измерительной антенны и внешнего аттенюатора, в разах.

Плотность потока электромагнитной энергии определяется по следующей формуле:

где Р – мощность на выходе измерительной антенны, мкВт; ЭЭф – эффективная поверхность антенны, см2.

Результаты измерений и расчетов приведены в таблицах 1.

Таблица 1

F, ГГц

S

CM

K*10′4,

разы

Po,

мкВт

P,

дБпВт

П,

Вт/с

м2

78,33

1,331

6,3

1,89

113,19

0,16

92,5

1,3

4,0

1,19

114,50

0,22

118,1

1.267

5,1

1,53

116,54

0,36

1.      Проведенные антенные измерения с использованием анализатора спектра в диапазоне частот 78,33-118,1 ГГц показали, что разработанную методику антенных измерений можно применять при оценке мощности излучения индустриальных радиопомех.

2.   В настоящее время ведутся измерения в остальных диапазонах частот с помощью анализатора спектра.

IV.  Список литературы

[1 ] Мартынов В. А, Селихов Ю. И. Панорамные

приемники и анализаторы спектра – Изд. "Сов. радио”,

М, 1964.

[2]   Драбкин А. П., Зузенко В. П., Кислое А. Г. Антеннофидерные устройства – Изд. "Сов. радио”, М, 1974.

THE ANTENNA MEASUREMENT METHODS OF THE RADIATION POWER OF THE INDUSTRIAL RADIO INTERFERENCES USING THE SPECTRUM ANALYZER OF 0.01 -178.4 GHz

Hurlo Y. E., BelskyA. Y., DzisiakA. B.

Gusinskiy A. V., Kostrikin A. M.

Byelorussian State University of Informatics and

Radioelectronics Minsk – 220013, Republic of Belarus Tel.: +375-17-239-84-96 E-mail: gusin@cit.org.by, http://www.mwmlab.com

Abstract – The basic stages of the antenna methods for measurement of the industrial radio interference radiation power using the developed spectrum analyzer, which intended for research of harmonic radio signals’ spectrum in the frequency range of 0.01-178.4 GHz covered by 8 external mixer in 13 sub-bands.

I.  Introduction

The spectrum analyzer allows carrying out the following measurements: measurement of the spectrum parameters of continuous oscillations of the complex form, measurement of the parameters of the modulated oscillations, measurement of parameters of parasitic and accessory oscillations, measurement of an emission band and out-of-band radiation, measurement of intermediate third-order distortions of four-terminal networks; research of spectrums of oft-recurring radio pulses.

II.  Main part

Measurement methods includes: the requirement to the machinery, the equipment and measuring antennas, the measurements condition, platform testing and calibration technique for the measurement, conducting of measurements by the direct measurement method of the power flow density by means of the measuring antenna, conducting of measurements by the substitution method of the installation under test by the radiating antenna, connected to the sinusoidal signals generator.

III.  Conclusion

The antenna measurements using the spectrum analyzer in the frequency range of 78.33-118.1 GHz have shown that the developed measurement methods can be applied at rating of the radiation power of the industrial radio interferences. Now measurements are carried out in other frequency ranges by means of the spectrum analyzer.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты