电子测量与仪器ppt教学课件第7章频域测量_1

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1、第七章频域测量7.1频谱分析的基本概念7.2频谱分析仪7.3频谱分析仪的应用频域测量的概述频域测量是观测信号幅度或能量与频率的关系,是对频率特性参数进行测量,例如,分析信号的频谱,测量电路的幅频特性,频带宽度等。时域测量和频域测量是从不同的方面反映信号特征。图7-1信号的三维特性图7-2时域与频域的关系根据实际应用的需求，频域分析和测量的对象和目的也各不相同，通常有以下几种：（1）频率特性测量：主要对网络的频率特性进行测量，包括幅频特性、相频特性、带宽及回路Q值等。（2）选频测量：利用选频电压表，通过调谐滤波的方法，选出并测量信号中某些频率分量的大小。（

2、3）频谱分析：用频谱分析仪分析信号中所含的各个频率分量的幅值、功率、能量和相位关系，以及振荡信号源的相位噪声特性、空间电磁干扰等。（4）调制度分析测量：对各种频带的射频信号进行解调，恢复调制信号，测量其调制度，如调幅波的调幅系数、调频波的频偏、调频指数以及它们的寄生调制参量。（5）谐波失真度测量：信号通过非线性器件都会产生新的频率分量，俗称非线性失真。这些新的频率分量包括谐波和互调。7.1频谱分析的基本概念频谱分析实际上就是在频域中分析信号的频率分量的情况，通过对信号进行傅立叶变化，将信号表示成一个基波分量和许多谐波分量之和的形式，确定信号的频谱。频谱

3、：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。频谱分析的公式式中，A0/2为直流分量的大小，An为n次谐波分量的幅值，A1为基波分量的幅值，ω1为基波角频率，ωn为n次谐波分量的相位。对于满足狄里赫利条件的周期信号，可将其展开为傅立叶级数，求出频谱图，即频谱类型：离散谱（线状谱），连续谱。周期性信号的频谱是由一组离散的谱线组成的离散谱，其横坐标为谐波角频率nω1。若每一谱线的高度反映谐波分量的幅值，则该频谱为幅值频谱；若每一谱线的高度反映谐波分量的初相角，则该频谱为相位频谱。周期信号的频谱特性离散性：频谱是离散的，

4、由无穷多个冲激函数组成；谐波性：谱线只在基波频率的整数倍上出现；收敛性：谐波幅度随着谐波次数的增大而逐渐减小。脉冲宽度与频带宽度重复周期变化对频谱的影响能量谱和功率谱对于非周期信号，可以看成是周期为无限大的周期信号，由无限多的频率分量叠加而成，其频谱为连续谱，用傅立叶变化表示为频谱密度函数F(jω)是ω的连续函数，即非周期信号的频谱是连续的。f(t)为实函数时，F(jω)=F*(-jω);f(t)为虚函数时，有F(jω)=-F*(-jω)。无论f(t)为实函数或虚函数，幅度谱

5、F(jω)

6、关于纵轴对称，相位谱ej(ω)关于原点对称。非周期信号的频谱离散时域

7、信号的频谱序列付氏变换：以ejn作为完备正交函数集，对给定序列做正交展开。离散时间序列的频谱是周期性的(周期为2π)。若离散序列是周期的，频谱一定是离散的，反之亦然；若离散序列是非周期的，频谱一定是连续的，反之亦然7.1频谱分析的基本概念2、系统频率特性的测量1）静态频率特性测量图7-3静态频率测量原理图与结果2）动态频率特性测量图7-4动态频率特性测量原理图2）动态频率特性测量图7-5动态频率特性测量结果基本测量方法1.点频测量法点频法就是通过逐点测量一系列规定频率点上的网络增益（或衰减）来确定幅频特性曲线的方法，其原理如图所示。测量方法是：在被测网

8、络整个工作频段内，改变信号发生器输入网络的信号频率，注意在改变输入信号频率的同时，保持输入电压的幅度恒定（用电压表I来监视），在被测网络输出端用电压表II测出各频率点相应的输出电压，并做好测量数据的记录。然后在直角坐标中，以横轴表示频率的变化，以纵轴表示输出电压幅度的变化，将每个频率点及对应的输出电压描点，再连成光滑曲线的幅频特性曲线，即可得到被测网络的幅频特性曲线。图7-6点频测量法的原理图图7-7为点频测量法的结果曲线点频测量的特点所得频率特性是静态的，无法反映信号的连续变化；可能漏掉某些特性曲线的锐变部分以及失常点。2.扫频测量法扫频测量法是是利用一

9、个扫频信号发生器取代了点频法中的正弦信号发生器，用示波器取代了点频法中的电压表组成的。其基本工作原理如图6-3所示。图（7-8）中扫频信号发生器中的扫频振荡器是关键环节，它产生一个幅度恒定且频率随时间线性连续变化的信号作为被测网络的输入信号，通常称为扫频信号，如图7-8（b）中的波形②。这个扫频信号经过被测电路后就不再是等幅的，而是幅度按照被测网络的幅频特性做相应变化，如图7-8（b）中的波形④，这个包络线的形状就是被测电路的幅频特性。最后经过Y通道放大，加到示波管Y偏转系统。扫描电路产生线性良好的锯齿波电压，如图7-8（b）中的波形①。这个锯齿波电压一方

10、面加到扫频振荡器中对其振荡频率进行调制,使其输出信号的瞬时频率在一