信号分析和频域测量课件.pptVIP

现代电子测量第九章信号分析和频域测量9.1频谱分析的基本概念9.2扫描式频谱仪9.3付里叶分析仪9.4频谱仪在频域测试中的应用9.5谐波失真度测量9.6调制度测量第页

现代电子测量9.1频谱分析的基本概念9.1.1频谱1.基本概念u频谱：广义上指组成信号的全部频率分量的总集。一般的频谱测量中常将随频率变化的幅度谱称为频谱。频谱测量的基础是付里叶变换。u频谱类型：离散谱（线状谱），连续谱。2.周期信号的频谱特性u离散性：频谱是离散的，由无穷多个冲激函数组成；u谐波性：谱线只在基波频率的整数倍上出现；u收敛性：谐波幅度随着谐波次数的增大而逐渐减小。u脉冲宽度与频带宽度u重复周期变化对频谱的影响u能量谱和功率谱第页

现代电子测量3非周期信号的频谱u频谱密度函数F(jω)是ω的连续函数，即非周期信谱是连续的。uf(t)为实函数时，F(jω)=F*(-jω);f(t)为虚函数时，有F(jω)=-F*(-jω)。u无论f(t)为实函数或虚函数，幅度谱|F(jω)|称，相位谱ej(ω)关于原点对称。4离散时域信号的频谱u序列付氏变换：以ej?n作为完备正交函数集，对给定序列做正交展开。u离散时间序列的频谱是周期性的(周期为2π)。u若离散序列是周期的，频谱一定是离散的，反之亦然；u若离散序列是非周期的，频谱一定是连续的，反之亦然。第页

现代电子测量5快速付氏变换?FFT：实现离散付氏变换、进行时-频域分析的一种极迅捷有效的算法。?FFT算法经过仔细选择和重新排列中间计算结果，完成计算的速度比离散付氏变换有明显提高，在数字式频谱仪等仪器中得到广泛应用。?最常见的FFT算法：基2的时间抽取法，即蝶形算法。若频谱分析的记录长度为N（N常取2的幂次），进行离散付氏变换所需的计算次数约为N2，蝶形算法需要的次数为NlogN。2周期离散付非周期离散连续氏变换时域频域周期非周期连续第页

现代电子测量9.1.2信号的频谱分析技术频谱分析的内容：?信号本身的频率特性分析，如对幅度谱、相位谱、能量谱、功率谱等进行测量；?对线性系统非线性失真的测量，如测量噪声、失真度、调制度等。频谱分析仪的基本原理:?FFT分析法：适于瞬态信号的频谱测量。?非实时分析法:在任意瞬间只有一个频率成分能被测量，无法得到相位信息。适用于连续信号和周期信号的频谱测量。扫频式、差频式第页

现代电子测量频谱分析仪分类u分析处理方法：模拟式、数字式、模数混合式u基本工作原理：扫描式、非扫描式u处理的实时性：实时、非实时u频率轴刻度：恒带宽（线性刻度）恒百分比带宽（对数刻度）u输入通道数目：单通道、多通道u工作频带：低频、高频、射频、微波等第页

现代电子测量模拟式频谱仪：数字式频谱仪：以扫描式为基础，采用滤波器或混频器将被分析信号中各频率分量逐一分离。非扫描式，以数字滤波器或FFT为基础。精度高、性能灵活，但受数字系统工作频率限制。所有早期的频谱仪几乎都属于模拟滤波式或超外差结构，并沿用至今。单纯数字式谱仪一般用于低频段实时分析，尚达不到宽频带高精度。第页

现代电子测量9.2扫描式频谱仪9.2.1滤波式频谱分析技术1.基本原理用带通滤波器选出待分析信号用检波器将该频率分量变为直流信号显示器将直流信号的幅度显示出来带通滤波器的中心频率是多个或可变的ü并行滤波式ü扫频调谐滤波式ü扫频外差滤波式ü数字滤波式第页

现代电子测量并行滤波式频谱仪也可以是多个检波器后再接电子扫描开关第页

现代电子测量扫频调谐滤波式频谱仪ux电调谐视频滤波器检波器Y放大锯齿波发生器X放大中心频率可调谐的窄带滤波器;结构简单，电调谐滤波器损耗大、调谐范围窄、频率特性不均匀、分辨率差，适用于窄带频谱分析.第页

现代电子测量扫频外差式频谱仪fxIF滤波Y放大检波fL扫描信号发生器LOX放大窄带滤波器中心频率固定将要分析的频率分量搬到固定的滤波器处进行滤波第页

现代电子测量数字滤波式频谱仪数字滤波器可以实现与并行滤波式等效的实时分析。滤波器的中心频率由时基电路控制。数字滤波式频谱仪在现代频谱分析仪中占有重要地位。频率分辨力高，具有高稳定性、可重复性和可编程性等优点。第页

现代电子测量2.带通滤波器的性能指标u带宽分辨率带宽（RBW）反映滤波器区分两个相同幅度、不同频率的信号的能力3dB带宽(半功率带宽)第页

现代电子测量u波形因子波形因子定义：也可用40dB带宽与3dB带宽之比表示。波形因子较小的滤波器的特性曲线更接近于矩形，故波形因子也称矩形系数反映区分两个不等幅信号的能力，也称带宽选择性第页

现代电子测量u恒带宽与恒百分比带宽?等绝对带宽或等信息量带宽：线性频率刻度下