频谱分析仪设计和实现

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1、频谱分析仪的设计与实现指导老师：何岭松姓名：吕明明学号：M200870324班级：机硕0806班频谱分析仪的现状简述近年来，通信技术的发展日新月异。频谱分析是通信技术发展中受到广泛应用的一种测试手段。频谱分析仪(简称频谱仪)主要的功能是在频域里显示输入信号的频谱特性。具有灵敏度高、频带宽、动态范围大等特点,可方便地获得时域测量中不易得到的独特信息,如频谱纯度、信号失真、寄生、交调和噪声边带等各种参数。[1]最常用的频谱分析仪是扫描调谐频谱分析仪,其基本结构类似超外差式接收器,工作原理是输入信号经衰减器直接外加到混波

2、器,可调变的本地振荡器经与CRT同步的扫描产生器产生随时间作线性变化的振荡频率,经混波器与输入信号混波降频后的中频信号(IF)再放大,滤波与检波传送到CRT的垂直方向板,因此在CRT的纵轴显示信号振幅与频率的对应关系。频谱仪可广泛应用于微波通信、雷达、导航、电子对抗卫星地面站、空间技术、频率管理、信号监测、EMI诊断和EMC测量等方面,是发展军用电子元器件和军用整机的科研、生产、测试、试验和计量等部门的必备仪器。目前,工程上使用的频谱仪都是比较贵重的进口仪器,如Agilent公司生产的856×E、859×、E44×

3、×系列频谱仪等。[1]频谱分析仪的发展趋势近年来,国外频谱分析仪技术发展迅猛,美国Agilent、Tektronix、IFR、德国R/S、日本AD-VANTEST、ANRITSU等公司都不断推出高性能频谱分析仪,并且以频谱分析仪为基础,不断扩展其功能,目前国外频谱仪的发展方向如下:(1)向更宽频带、高灵敏度、高分辨率、大动态范围方向发展最有代表性的产品是美国Agilent公司的8563E,频率范围9kHz～2615GHz,分辨率带宽1Hz,最佳灵敏度-149dBm,噪声边带-113dBc/Hz(10kHz频偏),同

4、时兼有毫米波扩频、相位噪声、数字无线电等测试功能,使用灵活方便。(2)向宽带高速实时方向发展典型代表产品是Tektronix公司的3086,可一次采集整块频谱,连续分析全帧信号,同时具有多种灵活的触发方式,对触发信号、瞬变信号、时控信号的分析测量非常方便。(3)向宽中频矢量化方向发展典型代表产品是R/S公司的FSET22,中频带宽10Hz～500MHz,具有多种检波方式,可满足频域、时域、调制域等的测量分析,是一台具有很高性能的测量接收机。[1]频谱分析仪的设计本设计主要分为四大部分：一是信号输入方式选择；二是时域

5、分析；三是频域分析；四是波形显示。主要界面如下：1、信号输入方式选择本设计提供了三种方式的输入选择：声卡输入、WAV文件输入以及数字信号发生器输入。三种方式的采样频率Fs均为5000。（1）声卡输入这里声卡输入是指由麦克风录音得到的声音信号的输入，MATLAB提供了wavrecord函数，该函数能够实现读取麦克风录音信号。以下是“开始”按钮的回调函数内容：Fs=5000;handles.y=wavrecord(str2double(get(handles.time,'String'))*Fs,Fs,'int16')

6、;guidata(hObject,handles);plot(handles.y);（2）WAV文件输入MATLAB提供了wavread函数，该函数能够方便的打开并读取WAV文件中的声音信息，并且同时读取所有声道。下面是“打开”按钮回调函数的部分代码。[name,pathname]=uigetfile('*.wav');fullfilename=[pathname,name];[temp,f,nbits]=wavread(fullfilename);plot(temp);handles.y=temp(:,1);gu

7、idata(hObject,handles);（1）数字信号发生器输入MATLAB有产生标准信号的函数，如sawtooth能够产生三角波或钜齿波，在上次报告中，本人未能完成波形发生的相位控制，在此次项目开始前，首先完成了此项工作。首先利用get函数获得波形soundtype，频率bf，幅值bv和相位bq，然后是以下代码。Fs=5000;dt=1.0/Fs;N=1.0/dt;x=linspace(0,1,N);soundtype=get(handles.popupmenu1,'Value');f=str2double

8、(get(handles.bf,'String'));v=str2double(get(handles.bv,'String'));q=str2double(get(handles.bq,'String'));switchsoundtypecase1y=v*sin(2*pi*x*f+q);case2y=v*sign(sin(2*pi*x*f+q));case