Intensitatea senzațiilor depinde nu numai de puterea stimulului și de nivelul de adaptare al receptorului, ci și de stimulii care afectează în prezent alte organe de simț. Se numește o modificare a sensibilității analizorului sub influența iritației altor organe de simț interacțiunea senzației.
Toate sistemele noastre de analiză sunt capabile să se influențeze reciproc într-o măsură mai mare sau mai mică. În acest caz, interacțiunea senzațiilor, ca și adaptarea, se manifestă în două procese opuse: creșterea și scăderea sensibilității. Tiparul general aici este că stimulii slabi cresc, iar cei puternici scad, sensibilitatea analizatorilor în timpul interacțiunii lor. Se numește sensibilitate crescută ca urmare a interacțiunii analizorilor și exercițiul sensibilizare.
Mecanismul fiziologic de interacțiune a senzațiilor îl reprezintă procesele de iradiere și concentrare a excitației în cortexul cerebral, unde sunt reprezentate secțiunile centrale ale analizoarelor. Potrivit lui I.P. Pavlov, un stimul slab determină un proces de excitare în cortexul cerebral, care radiază (se răspândește) cu ușurință. Ca urmare a iradierii procesului de excitație, sensibilitatea celuilalt analizor crește.
Când este expus unui stimul puternic, are loc un proces de excitație, care, dimpotrivă, tinde să se concentreze. Conform legii inducției reciproce, aceasta duce la inhibarea în secțiunile centrale ale altor analizoare și la o scădere a sensibilității acestora din urmă. O modificare a sensibilității analizoarelor poate fi cauzată de expunerea la stimuli de al doilea semnal. Astfel, s-au obținut dovezi ale modificărilor sensibilității electrice a ochilor și a limbii ca răspuns la prezentarea cuvintelor „acru ca lămâia” subiectului testat. Aceste modificări au fost similare cu cele observate atunci când limba a fost de fapt iritată cu suc de lămâie.
Cunoscând modelele schimbărilor în sensibilitatea organelor de simț, puteți
prin utilizarea stimulilor laterali special selectați pentru a sensibiliza unul sau altul receptor, de ex. crește sensibilitatea acestuia. Sensibilizarea poate fi realizată și ca urmare a exercițiilor fizice. Se știe, de exemplu, cum se dezvoltă auzul tonului la copiii implicați în muzică.
Interacțiunea senzațiilor se manifestă într-un alt tip de fenomen numit sinestezie. Sinestezie- este apariția, sub influența iritației unui analizor, a unei senzații caracteristice altui analizor. Sinestezia se observă într-o mare varietate de senzații. Cea mai frecventă este sinestezia vizual-auditivă, când subiectul experimentează imagini vizuale atunci când este expus la stimuli sonori. Nu există o suprapunere în aceste sinestezii între indivizi, cu toate acestea, ele sunt destul de consistente între indivizi. Se știe că unii compozitori (N. A. Rimsky-Korsakov, A. I. Scriabin etc.) posedau capacitatea de a auzi culorile.
Fenomenul sinesteziei stă la baza creării în ultimii ani a dispozitivelor muzicale color care transformă imaginile sonore în imagini color și cercetării intense în muzica color. Mai puțin frecvente sunt cazurile de senzații auditive care apar atunci când sunt expuse la stimuli vizuali, senzații gustative ca răspuns la stimuli auditivi etc. Nu toți oamenii au sinestezie, deși este destul de răspândită. Nimeni nu se îndoiește de posibilitatea de a folosi expresii precum „gust ascuțit”, „culoare sclipitoare”, „sunete dulci”, etc. Fenomenele de sinestezie sunt o altă dovadă a interconexiunii constante a sistemelor de analiză ale corpului uman, a integrității reflectarea senzorială a lumii obiective (după T.P. Zinchenko).
Sensibilitatea analizatorilor, determinată de valoarea pragurilor absolute, nu este constantă și se modifică sub influența unui număr de condiții fiziologice și psihologice, printre care fenomenul de adaptare ocupă un loc aparte.
Adaptare sau adaptare , este o modificare a sensibilității simțurilor sub influența unui stimul. Se pot distinge trei tipuri de acest fenomen. Adaptarea ca dispariția completă a senzațieiîn timpul acţiunii prelungite a stimulului. De exemplu, o greutate ușoară care se sprijină pe piele încetează în curând să se mai simtă. Adaptarea mai este numită și un alt fenomen, apropiat de cel descris, care se exprimă într-o atenuare a senzației sub influența unui stimul puternic.. Cele două tipuri de adaptare descrise pot fi combinate cu termenul Adaptare negativă, deoarece ca urmare reduc sensibilitatea analizoarelor. În cele din urmă, se numește adaptare Sensibilitate crescută sub influența unui stimul slab. Acest tip de adaptare, caracteristică anumitor tipuri de senzații, poate fi definit ca adaptare pozitivă.
Contrastul de senzații Aceasta este o schimbare a intensității și calității senzațiilor sub influența unui stimul preliminar sau însoțitor. În cazul acțiunii simultane a doi stimuli, apare un contrast simultan. Acest contrast poate fi urmărit în senzațiile vizuale. Aceeași figură apare mai deschisă pe un fundal negru și mai închisă pe un fundal alb. Un obiect verde pe un fundal roșu pare mai saturat. Fenomenul de contrast secvenţial este de asemenea bine cunoscut. După unul rece, un stimul slab cald pare fierbinte. Senzația de acru crește sensibilitatea la dulciuri.
Sensibilizare. Sensibilitatea crescută ca urmare a interacțiunii analizorilor și exercițiul se numește sensibilizare. Cunoscând modelele de modificări ale sensibilității organelor de simț, este posibil, prin utilizarea stimulilor laterali special selectați, să se sensibilizeze unul sau altul receptor, adică să-i crească sensibilitatea. Sensibilizarea poate fi realizată și ca urmare a exercițiilor fizice. Se știe, de exemplu, cum se dezvoltă auzul tonului la copiii implicați în muzică.
Sinestezie. Interacțiunea senzațiilor se manifestă într-un alt tip de fenomen numit sinestezie. Sinestezia este apariția, sub influența stimulării unui analizor, a unei senzații caracteristice altui analizor. Sinestezia se observă într-o mare varietate de senzații. Cea mai frecventă este sinestezia vizual-auditivă, când subiectul experimentează imagini vizuale atunci când este expus stimulilor sonori.
Adaptarea, sau adaptarea, este o modificare a sensibilității simțurilor sub influența unui stimul.
Se pot distinge trei tipuri de acest fenomen.
1. Adaptarea ca dispariția completă a senzației în timpul acțiunii prelungite a unui stimul. În cazul stimulilor constanti, senzația tinde să se estompeze. De exemplu, o greutate ușoară care se sprijină pe piele încetează în curând să se mai simtă. Un fapt comun este dispariția distinctă a senzațiilor olfactive imediat după ce intrăm într-o atmosferă cu miros neplăcut. Intensitatea senzației gustative slăbește dacă substanța corespunzătoare este ținută în gură o perioadă de timp și, în final, senzația poate dispărea complet.
Adaptarea completă a analizorului vizual nu are loc sub influența unui stimul constant și nemișcat. Acest lucru se explică prin compensarea imobilității stimulului datorită mișcărilor aparatului receptor însuși. Mișcările constante voluntare și involuntare ale ochilor asigură continuitatea senzației vizuale. Experimentele în care au fost create artificial condiții pentru a stabiliza1 imaginea relativă la retină au arătat că senzația vizuală dispare la 2-3 secunde de la debutul ei, adică. are loc adaptarea completă.
2. Adaptarea se mai numește și un alt fenomen, apropiat de cel descris, care se exprimă într-o atenuare a senzației sub influența unui stimul puternic. De exemplu, atunci când vă scufundați mâna în apă rece, intensitatea senzației cauzate de un stimul de temperatură scade. Când ne mutăm dintr-o cameră slab luminată într-un spațiu puternic luminat, inițial suntem orbiți și incapabili să discernem niciun detaliu din jurul nostru. După ceva timp, sensibilitatea analizorului vizual scade brusc și începem să vedem normal. Această scădere a sensibilității ochilor sub stimularea intensă a luminii se numește adaptare la lumină.
Cele două tipuri de adaptare descrise pot fi combinate cu termenul de adaptare negativă, deoarece ca urmare reduc sensibilitatea analizoarelor.
3. Adaptarea este o creștere a sensibilității sub influența unui stimul slab. Acest tip de adaptare, caracteristică anumitor tipuri de senzații, poate fi definit ca adaptare pozitivă.
În analizatorul vizual, aceasta este o adaptare la întuneric, când sensibilitatea ochiului crește sub influența de a fi în întuneric. O formă similară de adaptare auditivă este adaptarea la tăcere.
Reglarea adaptativă a nivelului de sensibilitate în funcție de ce stimuli (slabi sau puternici) afectează receptorii este de mare importanță biologică. Adaptarea ajută organele senzoriale să detecteze stimuli slabi și protejează organele senzoriale de iritația excesivă în cazul unor influențe neobișnuit de puternice.
Fenomenul de adaptare poate fi explicat prin acele modificări periferice care apar în funcționarea receptorului în timpul expunerii prelungite la un stimul. Astfel, se știe că sub influența luminii, violetul vizual, situat în tijele retinei, se descompune. Pe întuneric, dimpotrivă, violetul vizual este restabilit, ceea ce duce la creșterea sensibilității. Fenomenul de adaptare se explică și prin procesele care au loc în secțiunile centrale ale analizoarelor. Cu stimulare prelungită, cortexul cerebral răspunde cu inhibiție de protecție internă, reducând sensibilitatea. Dezvoltarea inhibiției provoacă o excitare crescută a altor focare, ceea ce contribuie la creșterea sensibilității în condiții noi.
Intensitatea senzațiilor depinde nu numai de puterea stimulului și de nivelul de adaptare al receptorului, ci și de stimulii care afectează în prezent alte organe de simț. O modificare a sensibilității analizorului sub influența iritației altor simțuri se numește interacțiunea senzațiilor.
Literatura descrie numeroase fapte de modificări ale sensibilității cauzate de interacțiunea senzațiilor. Astfel, sensibilitatea analizorului vizual se modifică sub influența stimulării auditive.
Stimulii sonori slabi cresc sensibilitatea la culoare a analizorului vizual. În același timp, există o deteriorare accentuată a sensibilității distinctive a ochiului atunci când, de exemplu, zgomotul puternic al unui motor de avion este utilizat ca stimul auditiv.
Sensibilitatea vizuală crește și sub influența anumitor stimuli olfactivi. Cu toate acestea, cu o conotație emoțională negativă pronunțată a mirosului, se observă o scădere a sensibilității vizuale. În mod similar, cu stimuli de lumină slabi, senzațiile auditive cresc, iar expunerea la stimuli de lumină intensă agravează sensibilitatea auditivă. Sunt cunoscute fapte de creștere a sensibilității vizuale, auditive, tactile și olfactive sub influența unor stimuli dureroși slabi.
O modificare a sensibilității oricărui analizor este de asemenea observată cu stimularea sub prag a altor analizoare. Deci, P.P. Lazarev (1878-1942) a obținut dovezi ale scăderii sensibilității vizuale sub influența iradierii pielii cu raze ultraviolete.
Astfel, toate sistemele noastre de analiză sunt capabile să se influențeze reciproc într-o măsură mai mare sau mai mică. În acest caz, interacțiunea senzațiilor, ca și adaptarea, se manifestă în două procese opuse: creșterea și scăderea sensibilității. Tiparul general aici este că stimulii slabi cresc, iar cei puternici scad, sensibilitatea analizatorilor în timpul interacțiunii lor.
Interacțiunea senzațiilor se manifestă într-un alt tip de fenomen numit sinestezie. Sinestezia este apariția, sub influența stimulării unui analizor, a unei senzații caracteristice altui analizor. Sinestezia se observă într-o mare varietate de senzații. Cea mai frecventă este sinestezia vizual-auditivă, când subiectul experimentează imagini vizuale atunci când este expus stimulilor sonori. Nu există o suprapunere în aceste sinestezii între indivizi, cu toate acestea, ele sunt destul de consistente între indivizi.
Fenomenul de sinestezie stă la baza creării în ultimii ani a dispozitivelor color-muzicale care transformă imaginile sonore în imagini color. Mai puțin frecvente sunt cazurile de senzații auditive care apar atunci când sunt expuse la stimuli vizuali, senzații gustative ca răspuns la stimuli auditivi etc. Nu toți oamenii au sinestezie, deși este destul de răspândită. Fenomenul sinesteziei este o altă dovadă a interconexiunii constante a sistemelor analitice ale corpului uman, a integrității reflectării senzoriale a lumii obiective.
Sensibilitatea crescută ca urmare a interacțiunii analizorilor și exercițiul se numește sensibilizare.
Mecanismul fiziologic de interacțiune a senzațiilor îl reprezintă procesele de iradiere și concentrare a excitației în cortexul cerebral, unde sunt reprezentate secțiunile centrale ale analizoarelor. Potrivit lui I.P. Pavlov, un stimul slab provoacă un proces de excitare în cortexul cerebral, care se iradiază (se răspândește) cu ușurință. Ca urmare a iradierii procesului de excitație, sensibilitatea celuilalt analizor crește. Când este expus unui stimul puternic, are loc un proces de excitație, care, dimpotrivă, tinde să se concentreze. Conform legii inducției reciproce, aceasta duce la inhibarea în secțiunile centrale ale altor analizoare și la o scădere a sensibilității acestora din urmă.
Diverse organe de simț care ne oferă informații despre starea lumii exterioare din jurul nostru pot fi sensibile la fenomenele afișate cu mai mare sau mai puțină acuratețe.
Sensibilitatea organelor noastre de simț poate varia în limite foarte largi. Există două forme principale de variabilitate a sensibilității, dintre care una depinde de condițiile de mediu și se numește adaptare, iar cealaltă de condițiile stării corpului și se numește sensibilizare.
Adaptare– adaptarea analizorului la stimul. Se știe că în întuneric vederea noastră devine mai ascuțită, iar la lumină puternică sensibilitatea îi scade. Acest lucru poate fi observat în timpul tranziției de la întuneric la lumină: ochiul unei persoane începe să experimenteze durere, persoana temporar „orbește”.
Cel mai important factor care influențează nivelul de sensibilitate este interacțiunea analizoarelor. Sensibilizare– aceasta este o creștere a sensibilității ca urmare a interacțiunii dintre analizoare și exercițiu. Acest fenomen trebuie utilizat atunci când conduceți o mașină. Astfel, efectul slab al iritanților secundari (de exemplu, ștergerea feței, a mâinilor, a spatelui capului cu apă rece sau a mestecat încet o tabletă dulce-acrișoară, de exemplu, acid ascorbic) crește sensibilitatea vederii nocturne, care este foarte important atunci când conduceți o mașină pe întuneric.
Diferite analizoare au o adaptabilitate diferită. Practic nu există o adaptare umană la senzația de durere, care are o semnificație biologică importantă, deoarece senzația de durere este un semnal de necaz în organism.
Adaptarea organelor auditive are loc mult mai rapid. Auzul uman se adaptează la fundalul înconjurător în 15 secunde. O modificare a sensibilității simțului tactil apare rapid și (o ușoară atingere a pielii încetează să fie percepută după doar câteva secunde).
Se știe că condițiile de funcționare asociate cu readaptarea constantă a analizoarelor provoacă oboseală rapidă. De exemplu, conducerea unei mașini în întuneric pe o autostradă cu iluminarea drumului în schimbare.
Factori precum zgomotul și vibrațiile au un impact mai semnificativ și mai constant asupra simțurilor în timpul conducerii unei mașini.
Zgomotul constant (și zgomotul care apare atunci când o mașină se mișcă este de obicei constant) are un efect negativ asupra organelor auzului. În plus, sub influența zgomotului, perioada latentă a reacției motorii se prelungește, percepția vizuală scade, vederea crepusculară slăbește, coordonarea mișcărilor și funcțiile aparatului vestibular sunt perturbate și apare oboseala prematură.
Schimbările în sensibilitatea simțurilor se schimbă, de asemenea, odată cu vârsta unei persoane. După 35 de ani, acuitatea vizuală și adaptarea ei scad în general, iar auzul se deteriorează. Și deși mulți șoferi atribuie acest lucru luminii slabe și farurilor slabe, faptul indiscutabil rămâne că ochii lor nu văd la fel de bine. Odată cu vârsta, ei nu numai că văd mai rău, dar sunt și mai ușor orbiti, iar câmpul lor vizual se îngustează mai des.
Să luăm acum în considerare influența alcoolului și a altor medicamente psihoactive și medicinale asupra activității mentale umane.
La administrarea de somnifere, apar sedative, antidepresive, anticonvulsivante (fenobarbital) și antialergice (pipolfen, tavegil, suprastin), somnolență, amețeli, scăderea atenției și a timpului de reacție. Medicamentele inofensive pentru tuse sau dureri de cap pot avea un efect deprimant asupra sistemului nervos central, reducand atentia si incetinind viteza de reactie. În primul rând, acestea sunt medicamente care conțin codeină (tramadol, tramalt, retard, pentalgin, spasmoveralgin, sedalgin).
Astfel, ar trebui să studiați cu atenție instrucțiunile pentru medicamentul pe care șoferul îl va lua înainte de a vă urca la volan.
Să luăm acum în considerare efectul alcoolului asupra conducerii. Deși Regulile de circulație interzic conducerea unui vehicul în stare de ebrietate, la noi, din păcate, există tradiții puternice de a pune la îndoială corectitudinea acțiunilor și/sau a rezultatelor testului de ebrietate. Crezând că „sunt normal”, șoferul se urcă beat la volan și pune în pericol pe alții și pe sine.
Astfel, studiile au descoperit disfuncții semnificative ale sistemului nervos chiar și din doze destul de mici de alcool. În mod obiectiv, a fost stabilită o slăbire vizibilă a funcțiilor tuturor organelor senzoriale de la doze foarte mici de alcool, inclusiv bere.
Sub influența unei doze medii, adică unul până la un pahar și jumătate de vodcă, motorul acționează la început accelerează și apoi încetinește. Un alt sentiment care este ușor de pierdut de o persoană beată este sentimentul de frică.
În plus, trebuie avut în vedere că atunci când temperatura scade cu 5°, efectele nocive ale alcoolului cresc de aproape zece ori! Dar oamenii sunt siguri că alcoolul are un efect de încălzire și cred că pentru o persoană înghețată o înghițitură de ceva puternic este cel mai bun medicament.
Astfel, capacitatea noastră de a vedea, auzi și simți este influențată de multe lucruri care ne sunt familiare: lumină și întuneric, medicamente, alcool. Când conduceți o mașină, trebuie să țineți cont de acest lucru pentru a evita situațiile periculoase și accidentele.
Bob Nelson
Analizoarele de spectru sunt cel mai adesea folosite pentru a măsura semnale de nivel foarte scăzut. Acestea pot fi semnale cunoscute care trebuie măsurate sau semnale necunoscute care trebuie detectate. În orice caz, pentru a îmbunătăți acest proces, ar trebui să fiți conștienți de tehnicile de creștere a sensibilității unui analizor de spectru. În acest articol, vom discuta setările optime pentru măsurarea semnalelor de nivel scăzut. În plus, vom discuta despre utilizarea corecției zgomotului și a caracteristicilor de reducere a zgomotului ale analizorului pentru a maximiza sensibilitatea instrumentului.
Nivelul mediu de zgomot și cifra de zgomot
Sensibilitatea unui analizor de spectru poate fi determinată din specificațiile sale tehnice. Acest parametru poate fi fie nivelul mediu de zgomot ( DANL), sau cifra de zgomot ( NF). Valoarea medie a zgomotului reprezintă amplitudinea etajului de zgomot al analizorului de spectru pe un interval de frecvență dat, cu o sarcină de intrare de 50 ohmi și o atenuare de intrare de 0 dB. De obicei, acest parametru este exprimat în dBm/Hz. În cele mai multe cazuri, media se realizează pe o scară logaritmică. Acest lucru are ca rezultat o reducere de 2,51 dB a nivelului mediu de zgomot afișat. După cum vom afla în discuția următoare, această reducere a nivelului de zgomot este cea care distinge nivelul mediu de zgomot de cifra de zgomot. De exemplu, dacă specificațiile tehnice ale analizorului indică un nivel mediu de zgomot propriu de 151 dBm/Hz la o lățime de bandă a filtrului IF ( RBW) 1 Hz, apoi folosind setările analizorului puteți reduce nivelul de zgomot al dispozitivului la cel puțin această valoare. Apropo, un semnal nemodulat (CW) având aceeași amplitudine ca zgomotul analizorului de spectru va fi măsurat cu 2,1 dB peste nivelul de zgomot datorită însumării celor două semnale. În mod similar, amplitudinea observată a semnalelor asemănătoare zgomotului va fi cu 3 dB mai mare decât nivelul de zgomot.
Zgomotul propriu al analizorului este format din două componente. Prima dintre ele este determinată de cifra de zgomot ( NF ac), iar al doilea reprezintă zgomotul termic. Amplitudinea zgomotului termic este descrisă de ecuația:
NF = kTB,
Unde k= 1,38×10–23 J/K - constanta lui Boltzmann; T- temperatura (K); B- banda (Hz) în care se măsoară zgomotul.
Această formulă determină energia zgomotului termic la intrarea unui analizor de spectru cu o sarcină de 50 ohmi instalată. În majoritatea cazurilor, lățimea de bandă este redusă la 1 Hz, iar la temperatura camerei zgomotul termic este calculat a fi de 10log( kTB)= –174 dBm/Hz.
Ca rezultat, nivelul mediu de zgomot în banda de 1 Hz este descris de ecuația:
DANL = –174+NF ac= 2,51 dB. (1)
In afara de asta,
NF ac = DANL+174+2,51. (2)
Notă. Dacă pentru parametru DANL Dacă se folosește media puterii pătratice, atunci termenul 2,51 poate fi omis.
Astfel, valoarea nivelului mediu de zgomot propriu –151 dBm/Hz este echivalentă cu valoarea NF ac= 25,5 dB.
Setări care afectează sensibilitatea analizorului de spectru
Câștigul analizorului de spectru este egal cu unitatea. Aceasta înseamnă că ecranul este calibrat la portul de intrare al analizorului. Astfel, dacă la intrare este aplicat un semnal cu un nivel de 0 dBm, semnalul măsurat va fi egal cu 0 dBm plus/minus eroarea instrumentului. Acest lucru trebuie luat în considerare atunci când se utilizează un atenuator de intrare sau un amplificator într-un analizor de spectru. Pornirea atenuatorului de intrare face ca analizorul să mărească câștigul echivalent al etapei IF pentru a menține un nivel calibrat pe ecran. Acest lucru, la rândul său, crește nivelul de zgomot cu aceeași cantitate, menținând astfel același raport semnal-zgomot. Acest lucru este valabil și pentru atenuatorul extern. În plus, trebuie să convertiți la lățimea de bandă a filtrului IF ( RBW), mai mare de 1 Hz, adăugând termenul 10log( RBW/1). Acești doi termeni vă permit să determinați nivelul de zgomot al analizorului de spectru la diferite valori de atenuare și lățime de bandă de rezoluție.
Nivel de zgomot = DANL+ atenuare + 10log( RBW). (3)
Adăugarea unui preamplificator
Puteți utiliza un preamplificator intern sau extern pentru a reduce nivelul de zgomot al analizorului de spectru. De obicei, specificațiile vor da o a doua valoare pentru nivelul mediu de zgomot bazat pe preamplificatorul încorporat și pot fi utilizate toate ecuațiile de mai sus. Când se utilizează un preamplificator extern, o nouă valoare pentru nivelul mediu de zgomot poate fi calculată prin cascada ecuațiilor cifrei de zgomot și setarea câștigului analizorului de spectru la unitate. Dacă luăm în considerare un sistem format dintr-un analizor de spectru și un amplificator, obținem ecuația:
sistem NF = NF tarife+(NF ac–1)/G preturi. (4)
Utilizarea valorii NF ac= 25,5 dB din exemplul anterior, câștig de preamplificator 20 dB și cifra de zgomot 5 dB, putem determina valoarea totală a zgomotului a sistemului. Dar mai întâi trebuie să convertiți valorile într-un raport de putere și să luați logaritmul rezultatului:
sistem NF= 10log(3,16+355/100) = 8,27 dB. (5)
Ecuația (1) poate fi acum utilizată pentru a determina o nouă etapă medie de zgomot cu un preamplificator extern prin simpla înlocuire NF ac pe sistem NF, calculat în ecuația (5). În exemplul nostru, preamplificatorul se reduce semnificativ DANL de la –151 la –168 dBm/Hz. Cu toate acestea, acest lucru nu vine gratuit. Preamplificatoarele au de obicei neliniaritate ridicată și puncte de compresie scăzute, ceea ce limitează capacitatea de a măsura semnale de nivel înalt. În astfel de cazuri, preamplificatorul încorporat este mai util, deoarece poate fi pornit și oprit după cum este necesar. Acest lucru este valabil mai ales pentru sistemele de instrumente automate.
Până acum am discutat despre modul în care lățimea de bandă a filtrului IF, atenuatorul și preamplificatorul afectează sensibilitatea unui analizor de spectru. Majoritatea analizoarelor de spectru moderne oferă metode pentru măsurarea propriului zgomot și ajustarea rezultatelor măsurătorii pe baza datelor obținute. Aceste metode sunt folosite de mulți ani.
Corectarea zgomotului
Când se măsoară caracteristicile unui anumit dispozitiv testat (DUT) cu un analizor de spectru, spectrul observat constă din suma kTB, NF acși semnalul de intrare TU. Dacă opriți DUT și conectați o sarcină de 50 ohmi la intrarea analizorului, spectrul va fi suma kTBȘi NF ac. Această urmă este zgomotul propriu al analizorului. În general, corectarea zgomotului implică măsurarea zgomotului propriu al analizorului de spectru cu o medie mare și stocarea acestei valori ca „urmă de corecție”. Apoi conectați dispozitivul testat la un analizor de spectru, măsurați spectrul și înregistrați rezultatele într-o „urmă măsurată”. Corectarea se face prin scăderea „urmei de corecție” din „urma măsurată” și afișarea rezultatelor ca „urma rezultată”. Această urmă reprezintă „semnalul TU” fără zgomot suplimentar:
Urmă rezultată = urmă măsurată – urmă de corecție = [semnal TC + kTB + NF ac]–[kTB + NF ac] = semnal TU. (6)
Notă. Toate valorile au fost convertite de la dBm la mW înainte de scădere. Urma rezultată este prezentată în dBm.
Această procedură îmbunătățește afișarea semnalelor de nivel scăzut și permite măsurători de amplitudine mai precise prin eliminarea incertitudinii asociate cu zgomotul inerent al analizorului de spectru.
În fig. Figura 1 prezintă o metodă relativ simplă de corectare a zgomotului prin aplicarea procesării matematice a urmei. În primul rând, nivelul de zgomot al analizorului de spectru cu sarcina la intrare este mediat, rezultatul este stocat în urma 1. Apoi DUT-ul este conectat, semnalul de intrare este capturat, iar rezultatul este stocat în urmă 2. Acum puteți utilizați procesarea matematică - scăderea celor două urme și înregistrarea rezultatelor în urma 3. Cum vedeți, corectarea zgomotului este eficientă în special atunci când semnalul de intrare este aproape de nivelul de zgomot al analizorului de spectru. Semnalele de nivel înalt conțin o proporție semnificativ mai mică de zgomot, iar corecția nu are un efect vizibil.
Principalul dezavantaj al acestei abordări este că de fiecare dată când modificați setările, trebuie să deconectați dispozitivul testat și să conectați o sarcină de 50 ohmi. O metodă de obținere a „urmei de corecție” fără a dezactiva DUT este de a crește atenuarea semnalului de intrare (de exemplu, cu 70 dB), astfel încât zgomotul analizorului de spectru să depășească semnificativ semnalul de intrare și stocarea rezultatelor într-un „ urmă de corectare”. În acest caz, „calea de corecție” este determinată de ecuația:
Calea de corectare = semnal TU + kTB + NF ac+ atenuator. (7)
kTB + NF ac+ atenuator >> semnal TU,
putem omite termenul „semnal TR” și afirmăm că:
Calea de corectare = kTB + NF ac+ atenuator. (8)
Scăzând valoarea cunoscută a atenuării atenuatorului din formula (8), putem obține „urma de corecție” originală care a fost utilizată în metoda manuală:
Calea de corectare = kTB + NF ac. (9)
În acest caz, problema este că „urma de corecție” este valabilă doar pentru setările curente ale instrumentului. Modificarea setărilor precum frecvența centrală, intervalul sau lățimea de bandă a filtrului IF face ca valorile stocate în „urma de corecție” să fie incorecte. Cea mai bună abordare este să cunoști valorile NF acîn toate punctele spectrului de frecvență și utilizarea unei „căi de corecție” pentru orice setări.
Reducerea zgomotului propriu
Analizorul de semnal Agilent N9030A PXA (Figura 2) are o caracteristică unică de emisii de zgomot (NFE). Cifra de zgomot a analizorului de semnal PXA pe întregul interval de frecvență al instrumentului este măsurată în timpul producției și calibrării instrumentului. Aceste date sunt apoi stocate în memoria dispozitivului. Când utilizatorul pornește NFE, contorul calculează o „urmă de corecție” pentru setările curente și stochează valorile cifrei de zgomot. Acest lucru elimină necesitatea de a măsura nivelul de zgomot al PXA, așa cum sa făcut în procedura manuală, simplificând foarte mult corectarea zgomotului și economisind timpul petrecut cu măsurarea zgomotului instrumentului la modificarea setărilor.
În oricare dintre metodele descrise, zgomotul termic este scăzut din „urma măsurată” kTBȘi NF ac, care vă permite să obțineți rezultate sub valoare kTB. Aceste rezultate pot fi de încredere în multe cazuri, dar nu în toate. Încrederea poate fi redusă atunci când valorile măsurate sunt foarte apropiate sau egale cu zgomotul intrinsec al instrumentului. De fapt, rezultatul va fi o valoare infinită dB. Implementarea practică a corecției zgomotului implică de obicei introducerea unui prag sau a unui nivel de scădere gradat în apropierea solului de zgomot al instrumentului.
Concluzie
Am analizat câteva tehnici de măsurare a semnalelor de nivel scăzut folosind un analizor de spectru. Totodată, am constatat că sensibilitatea aparatului de măsură este influențată de lățimea de bandă a filtrului IF, atenuarea atenuatorului și prezența unui preamplificator. Pentru a crește și mai mult sensibilitatea dispozitivului, puteți utiliza metode precum corecția matematică a zgomotului și funcția de reducere a zgomotului. În practică, o creștere semnificativă a sensibilității poate fi realizată prin eliminarea pierderilor în circuitele externe.
