щий элемент UB ЧМ гетеродина GI. При линейной модуляционной характеристике частота колебаний линейно меняется во времени (рис. 8.1, б). Постоянное по амплитуде напряжение ЧМ гетеродина вместе с исследуемым колебанием подается на смеситель UZ.

Пусть спектр колебания состоит из двух спектральных составляющих с амплитудами Ll и U2 на частотах fi и fg, причем по амплитуде эти составляющие много меньше напряжения Ur ЧМ гетеродина (рис. 8.1, в). Тогда в области частот, меньших fr, ток смесителя будет содержать составляюшие разностных частот

UR П

Рис. 8.1

/г f.

fO f, fl

/г -fl и fr - fi с амплитудами, пропорциональными Ui и Ui- При перестройке гетеродина эти составляющие также будут смещаться по частоте по линейному закону, как показано на рис. 8.1, б. Колебание со смесителя попадает на усилитель промежуточной частоты Л1 - узкополосный фильтр, настроенный на частоту fn с амплитудно-частотной характеристикой Kn{f) (рис. 8.1, б). Выходной сигнал УПЧ после детектирования детектором UR и усиления усилителем А2 поступает на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ.

Построим траекторию луча на экране ЭЛТ. Для этого найдем несколько точек траектории для разных моментов времени. В начальный момент to ни один из сигналов не попадает в полосу пропускания УПЧ, так что луч не отклоняется по оси Y. В момент ti сигнал с частотой fr - fi начинает усиливаться УПЧ, вызывая некоторое отклонение луча по оси Y. Это отклонение достигает максимума в момент ti и спадает до нуля при t = ti. На экране ЭЛТ возникает выброс, высота которого пропорциональна амплитуде Ui. Под действием сигнала разностной частоты fr - fi процесс будет протекать аналогично, в момент /4 луч начнет отклоняться по оси К, при t - tb отклонение будет максимальным, а при /=б оно спадет до нуля. Высота выброса будет пропорциональна Ui (рис. 8.1, г). Следовательно, по высоте выбросов можно судить об амплитудах спектральных составляющих, а их частоты определять по положению выбросов по горизонтальной оси на экране ЭЛТ.

Пример 8.1. Пусть необходимо анализировать спектры сигналов в полосе частот 1...10 МГц. В зтом случае необходимо перестраивать ЧМ гетеродин на 9 МГц. Пусть /„»„ = 40 МГц, тогда f„aKc = /M„„-f 9 МГц = 49 МГц, а f„ = 40-l = = 39 МГц.

При исследовании спектра низкочастотного колебания для удобства отсчета спектральных линий минимальную частоту ЧМ гетеродина следует выбрать равной f„. Тогда первый выброс, обусловленный напряжением ЧМ гетеродина, происходит в момент to, а значения частот fi и отсчитываются по шкале, нуль которой совмещен с началом развертки (рис. 8.1, д).

Основные характеристики анализатора. Для отсчета частот спектральных составляющих необходимо знать масштаб по оси X, определяемый как приращение Afr частоты гетеродина, отнесенное к смещению S.X луча по оси абсцисс. Поскольку смещение пропорционально изменению напряжения развертки Дмр, то масштаб пропорционален отношению Afr/A«p. Но зависимость /г(«р) - модуляционная характеристика ЧМ гетеродина, поэтому масштаб обусловлен видом этой зависимости. Если модуляционная характеристика линейна, то отношение Afr/A«p постоянно и масштаб тоже линейный.

Линейный масштаб характерен для большинства анализаторов спектра. В этом случае модуляционная характеристика ЧМ гетеродина имеет вид fr = fMHH-(-a«p, где а - крутизна модуляционной характеристики. Напряжение развертки определяет отклонение луча по оси абсцисс X = Sx «р. Под действием колебания с частотой fr - fl отклонение луча по оси ординат K = Sy KUiKn{fr - - fl), где Кп - коэффициент передачи преобразователя, детектора и усилителя. Исключив из приведенных соотношений Up, получим уравнение траектории луча:

Y = Sy KUiKn{f».n-fi+aX/Sx).

Таким образом, траектория, а следовательно и наблюдаемые на экране ЭЛТ выбросы, в некотором масштабе соответствуют форме амплитудно-частотной характеристики Kn{f).

Заметим, что траектория луча не зависит от закона изменения напряжения развертки во времени. Следовательно, развертка в принципе может отличаться от линейной. Отклонение развертки от пилообразной приведет к изменению постоянства скорости пере-мешения луча по оси X, но сама траектория не изменится. Однако, как будет показано далее, линейная развертка все же предпочтительна.

Ранее мы предполагали, что напряжение на выходе УПЧ пропорционально его коэффициенту передачи на частоте воздействующего на него колебания. Такой подход справедлив только в статическом режиме, когда частота ЧМ гетеродина изменяется так медленно, что переходные процессы в УПЧ успевают полностью закончиться. На практике приходится учитывать влияние переходных процессов, за счет которых частотная характеристика может сильно деформироваться. При этом на экране ЭЛТ наблюдают динамическую частотную характеристику УПЧ.

Вид динамической частотной характеристики определяется статической частотной характеристикой УПЧ и скоростью изменения частоты воздействующего на УПЧ сигнала. Некоторые динамические характеристики для УПЧ с простым колебательным контуром показаны на рис. 8.2, а. По оси ординат отложено отноше-

-k -2 О г