Laboratoorse töö: "SPEKTRIANALÜSAATOR" ARUANNE (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL

Raadio- ja sidetehnika instituut
Laboratoorse töö
SPEKTRIANALÜSAATOR
ARUANNE
Täitjad
Juhendaja : Ivo Müürsepp
Töö tehtud: 27.02.2012
Aruanne esitatud ………………………………………..
(kuupäev)
Aruanne tagastatud ……………………………………..
(kuupäev)
Aruanne kaitstud ……………………………………….
(kuupäev)
………………………………..
(juhendaja allkiri )
1.) Tutvusime analüsaatori HP8590L kasutamisega [1].
- Analüüsitava sagedusala piiride seadmine ( FREQUENCY )
- Analüüsitava sagedusala laiuse seadmine ( SPAN )
- Vaadeldava amplituudi vahemiku seadistamine (AMPLITUDE, REF LEVEL)
- Filtri ribalaiuse seadmine (RBW)
- Markerite kasutamine signaali mõõtmiseks ( MARKER )
2.) Jälgisime analüsaatori abil antud sagedusega siinussignaali spektrit.
- Seadsime generaatori HP33250A väljundsignaali kujuks siinus , mille amplituud
on vahemikus ug = 45...95 mV ja sagedus vahemikus fg = 60...110kHz;
- Ühendasime signaaligeneraatori väljundi analüsaatori sisendiga (vt joon 5.).
- Valisime analüsaatori jaoks parameetrid , mis sobivad signaali spektri
mõõtmiseks:
o Valisime kesksageduse fg = 75kHz ning väljundsignaali amplituudi ug = 50mV
o analüüsitava sagedusriba laius näiteks B = fg= 75kHz
o lahutusvõime vahemikust ΔfRBW =3 kHz
- mõõtsime spektrijoone amplituudi u ja sageduse f ning kontrollisime, kas tulemused
langesid kokku generaatori väljundsignaali andmetega.
Meie mõõdetud tulemused olid : väljundsignaali amplituud U=50,280±0,503 mV
Generaatori sagedus f =75800,000±0,375 Hz.
3.) Mõõtsime analüsaatori abil sama sageduse ja efektiivväärtusega, kuid siinusest
erineva kujuga perioodilise signaali spektri. Juhendaja öeldud signaali kuju oli nelinurkne .
- Valisime analüsaatori jaoks parameetrid, mis sobisid signaali spektri
mõõtmiseks:
o Seadsime sagedusvahemikuks fc = 35-600 kHz
o lahutusvõimeks (BW) valisime ΔfRBW =1kHz
- Mõõtsime markeri abil ekraanil olevate spektrijoonte kõrgused ja sagedused .
- Võrdlesime saadud tulemusi teoreetilistega
Mõõdetud spektrite kõrgused ja spektrite sagedused:
Tabel 1. Sageduste ja spektri kõrguste mõõtmine ja teoreetilised kõrgused ja sagedused
Järjekorra nr. ( peak )
Spektrite kõrgus U [mV]
Spektrite teoreetiline kõrgus U[mV]
Spektrite sagedus f [kHz]
Spektrite teoreetiline sagedus f [kHz]
1
45,3400± 0,4534
63,66 mV
74, 400000 ±0,000372
75
2
15,1200±0,1512
21,22 mV
225,600000±0,001128
225
3
8, 3600 ±0,0836
12,73 mV
379,600000±0,001898
375
4
6,400±0,064
9,09 mV
526,600000±0,002633
525
Nelinurksignaali korral spektrikomponendid avalduvad:
u(t) = 4A/π(sinωt + 1/3 sin3ωt + 1/5 sin5ωt ...)
ω = 2πf = 2π/T
4.) Mõõtsime sagedusmoduleeritud (FM) signaali spektrit. Selleks kasutasime signaali
allikana kõrgsagedusgeneraatorit HP8648B välise modulatsiooniga režiimis.
- kandesagedus f0 = 180 MHz (HP8648B)
- moduleeriva harmoonilise sagedus F = 15kHz, u = 100mV (HP33250A)
- modulatsiooni tüüp: väline (HP8648B)
- Sagedusdeviatsioon fΔ= 30kHz
Mõõtsime kõigi spektrijoonte kõrgused ja sagedused markeri abil. Tulemuste põhjal
koostasime tabeli. Arvutasime välja spektri teoreetilise kuju.LISA2
Tabel 2. Spektrijoonte kõrgused ja sagedused
Mõõdetud spektrijoonte kõrgused ja sagedused:
Järjekorra nr.
Spektritjoonte sagedused f[MHz]
Spektrijoonte teoreetilised sagedused f[MHz]
Spektrijoonte amplituud U
Spektrijoonte teoreetilised amplituudid
1
179,97000±0,00054
179,970
396,72±3,97μV
2
179,98500±0,00054
179,985
3,040±0,003mV
3
180, 00000 ±0,00054
180,000
11,33±0,011mV
4
180,01500±0,00054
180,015
3,040±0,003mV
5
180,03000±0,00054
180,030
396,72 ±3,97μV
5.) Järgnevalt mõõtsime kõrgsagedusvõimendi amplituddkarakteristiku lineaarsust
ja viimast iseloomustavat 1dB kompressioonipunkti P1dB.
- Ühendsime praktikumitöös kasutatava võimendi sisendisse kõrgsagedusgeneraatori
HP8648B ja väljundisse spektrianalüsaatori
- Ühendasime mõõdetava võimendi toiteplokiga ning andsime talle toitepinge
U=17V
- Seadsime generaatori sageduseks f =6MHz ja väljundsignaali nivooks -30dBm.
Mõõtsime väljundpinge nivoo ja arvutasime võimendi võimenduse G=30,16dBm. Korpusel olev võimendus oli G=30dBm-i.
- Suurendasime võimendi sisendsignaali nivood 3dBm kaupa kuni 0dBm-ini. Iga
sisendnivoo juures mõõtsime spektrianalüsaatoriga väljundpinge nivoo.
Mõõdetud sisendsignaali ja väljundsignaali nivood.
Tabel 3. Sisendsignaali ja väljundsignaalide nivood
Sisendsignaali nivoo [dBm]
Väljundpinge nivoo [dBm]
-30
0,05
-27
3,08
-24
5,97
-21
8,97
-18
12,00
-15
14,69
-12
16,82
-9
17,60
-6
17,64
-3
17,50
0
17,25
Võimendi logaritmiline amplituudkarakteristik
Joonis 1. Võimendi logaritmiline amplituudkarakteristik
Lugesime jooniselt: P1dBsis
-13dB
P1dBvälj 17dB
6.) Oluline parameeter võimendi lineaarsuse hindamisel on tema kolmandat järku
intermodulatsioonimoonutuste lõikepunkt ehk TOI või IP3.
- Ühendasime mõlemad signaaligeneraatorid mõõdetava võimendi sisendisse
läbi hargmiku. Väljundnivooks võtsime mõlemal generaatoril
-30dBm. Harmooniliste väljundpingete sagedusteks valisime f1 = 6MHz ja
f2 =7MHz.
- Mõõta võimendi väljundis sagedustel f1 ja f2 signaalide võimsused P0.
- Seejärel mõõtsime sagedustel 2 f1 – f2 ja 2 f2 – f1 olevate kolmandat järku
moonutuste võimsused P3.
Saadud tulemused :
Sagedused
Võimendus Pi [dBm]
2 f1 – f2 =4,993MHz
P3 = -59,7
f1 = 6,002MHz
P0 = -0,09
f2 = 7,001MHz
P0 = -0,25
2 f2 – f1 = 8,01 MHz
P3 =-58,19
Tabel 4. Võimenduste ja moonutuste leidmine
Arvutasime IP3 väljundis valemiga: OIP3=P0 +
Arvutasime IP3 võimendi sisendis: IIP3= OIP3 – G = -29,985-(- 30,16) = 0,175 (dB)
- Võrdlesime mõõtetulemusi teoreetilistega. LISA1
-Arvutasime välja spektri teoreetilise kuju.LISA2
-Järeldused...