Картина биений в тракте ПЧ и выходной сигнал детектора

Время между соседними пучностями (узлами) равно , где – частота биений, в свою очередь равная частотному расстоянию между центрами спектральных составляющих . Поскольку максимально возможное расстояние при условии неразрешения равно , то инерционность детектора должна удовлетворять условию , зависящему от полосы фильтра последнего ПЧ. Поэтому хорошим решением является переключать инерционность при переключении полосы.

Обработка сигналов в СА

До сих пор рассматривалась структура полностью аналогового СА и предполагалась полностью аналоговая обработка сигналов во всех блоках СА. Общая тенденция развития СА – постепенный переход к цифровой схемотехнике и обработке «от конца к началу» СА: сначала в видео-тракте и управлении дисплеем, затем также в части тракта последней ПЧ (например, в отношении самых узкополосных, а затем всех фильтров ПЧ), затем также в отношении всего тракта последней ПЧ и т.д. Как указывалось выше,этот процесс «цифровизации» сдерживается лишь недостаточной скоростью АЦП. В настоящее время большинство моделей СА выполнены в архитектуре с полностью цифровой последней ПЧ. Конечно, цифровая и аналоговая обработки сигналов различаются в ряде отношений, как и характеристики их эффективности. На этом этапе мы лишь кратко отметим эти различия для двух случаев: СА с цифровой обработкой в видео-тракте и в управлении дисплеем, и СА с цифровой обработкой начиная с тракта последней ПЧ. Рассматривать обработку сигнала в полностью аналоговом СА нет смысла: в настоящее время такой СА вряд-ли будет разрабатываться и производиться.

Последовательность преобразований сигнала

а) СА с цифровой обработкой только в видео-тракте и в управлении дисплеем.Глядя на структурную схему рис. 2.3.1, имеем следующую последовательность преобразований:

– подаваемый на входной разъем СА сигнал испытывает ослабление в управляемом входном радиочастотном аттенюаторе, регулируемом автоматически и мануально (в частном случае аттенюатор может находиться в положении нулевого ослабления);

– сигнал фильтруется перестраиваемым фильтром СВЧ, называемым преселектором;

– сигнал проходит несколько преобразований частоты, причем 1-ый гетеродин дискретно по частоте и по времени перестраивается, реализуя эквидистантные сетки времени и частоты; в результате на выходе 1-го смесителя в каждый момент времени присутствует сдвинутая по спектру копия входного сигнала; именно на этапе первого смешения к собственным флуктуациям сигнала прибавляются существенные (в сравнении с шумами входного аттенюатора и преселектора) флуктуации за счет фазовых и амплитудных шумов 1-го гетеродина и схемы управления им, а также шумов 1-го смесителя; для уменьшения первых обычно используется фазовая привязка к высокостабильному опорному генератору (показана на схеме, обычно кварцевый генератор) и схема оптимизации фазовых шумов (см. ниже), для уменьшения вторых необходимо тщательно выбирать режим смесителя; кроме того, «медленные» флуктуации мощности 1-го гетеродина, в зависимости от его конструкции, могут достигать величин, требующих применения автоматической регулировки его мощности (АРМ); каждый тракт от первого до предпоследнего ПЧ как минимум содержит фильтр постоянной настройки;

– после последнего смесителя сдвинутая по спектру (в соответствии с моментом времени) и фильтрованная в предыдущих трактах ПЧ копия сигнала попадает в тракт последней ПЧ, где подвергается регулируемому (в процессе подстройки вертикального положения кривой спектра на дисплее и в процессе ручной регулировки ослабления входного аттенюатора) усилению; ослаблению (возможно, нулевому) в регулируемом аттенюаторе последней ПЧ; фильтрации в фильтре последней ПЧ с устанавливаемой, в широком диапазоне значений, полосой , причем время «стояния» на очередной точке сетки частот находится в обратной зависимости от ; возможно, пропусканию через логарифмический усилитель (для расширения динамического диапазона СА);

– сигнал с выхода тракта последней ПЧ детектируется амплитудным детектором огибающей;

– с выхода детектора огибающей начинается полностью цифровой видеотракт: сигнал оцифровывается и дальнейшие операции выполняются с помощью цифровой техники; как минимум видеотракт содержит цифровой видео-фильтр с устанавливаемой полосой; этот фильтр чрезвычайно важен, т.к. он устраняет неинформативные колебания после детектора и осуществляет сглаживание получаемого спектра; эти две функции могут быть разделены, а функция сглаживания выполняться с помощью скользящего взвешенного интегрирования (суммирования) с регулированной постоянной времени;

– оцифровка это дискретизация по времени и квантование по уровню; квантование должно обеспечивать достаточно большое число двоичных разрядов для получения нужной точности, дискретизация должна быть достаточно частой для отслеживания информативных изменений амплитуды; частота дискретизации почти всегда больше частоты нанесения точек кривой на экране дисплея, особенно если больше ; поэтому каждая нанесенная точка есть результат обработки набора цифровых значений (каждый такой набор назовем блоком отсчетов, а соответствующую обработку – комбинированием отсчетов (иногда [2.6] эту обработку называют дисплейным детектированием); обычно в СА предусмотрено на выбор несколько видов комбинирования отсчетов; в разных СА реализованы разные варианты сочетания видео-фильтра и блока комбинирования отсчетов; так или иначе после видео-фильтра сигнал проходит блок комбинирования отсчетов, дающий одно значение на блок отсчетов; это значение как очередное отображается на экране дисплее; в необходимых случаях осуществляется интерполяция для представления последовательности точек на экране в виде непрерывной кривой.