第7章+频域测量技术

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1、第7章频域测量技术7.1概述7.2线性系统频率特性测量7.3频谱分析仪7.4失真度分析仪本章小结7.1概述7.1.1频域测量与时域测量的比较7.1.2频域测量的分类7.1.1频域测量与时域测量的比较对于一个过程或信号，它具有时间-频率-幅度的三维特性，如图7-1所示。它既可表示为时间t的函数，又可以表示为频率f的函数；既可以在时域对它进行分析，也可以在频域对它进行分析，以获得其不同的变化特性。两种分析既有区别，又有联系。图7-1信号的三维特性1．概念比较①信号的时域测量和分析。是研究信号的瞬时幅度u与时间t的变化关系，即在时间域内观察和分析信号。这时幅度u是时间t的函数，可

2、表示为u＝F(t)。②信号的频域测量和频谱分析。是研究电路网络或电信号中各频率分量的幅度u与频率f的关系，即在频域内观察和分析电路网络或电信号。这时幅度u是频率f的函数，可表示为。③信号频谱。从广义上讲，信号频谱是指组成信号全部频率分量的总集；从狭义上讲，一般的频谱测量中常将随频率变化的幅度谱称为频谱。信号频谱又分为连续频谱和离散频谱（线状频谱）两种类型。2．任务比较①时域分析的任务。显示一个电信号随时间t变化的波形图并求其相关参数。②频域分析的任务。显示一个电路网络或电信号随频率f变化的幅频特性或线状频谱图并求其有关参数。3．适用范围比较①时域分析。当需要研究波形严重失真

3、的原因时采用。②频域分析。当需要研究波形失真很小的原因时采用。4．时域测量与频域测量的联系时域和频域两种分析方法都能表示同一信号的特性，它们之间必然是可以互相转换的。时域与频域间的关系可以用傅里叶级数和傅里叶变换来表征，因而在测得一个信号的时域表征后，通过傅里叶变换，可以求得其相应的频域表征；反之亦然。7.1.2频域测量的分类频域测量分为以下几种类型。①频率特性测量。主要对电路网络的频率特性进行测量。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。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参数等。④调制度分析测量。对各种频带

4、的射频信号进行解调，恢复调制信号，测量其调制度。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。7.2线性系统频率特性测量7.2.1幅频特性的测量7.2.2相频特性的测量7.2.3频率特性测试仪的基本组成和工作原理7.2.4BT3C-B型频率特性测试仪7.2.1幅频特性的测量1．点频测量法（静态测量法）（1）点频测量法的概念点频测量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7-2所示。图中的信号发生器为正弦波信号发生器，它作为被测网络的输入信号源，提供频率和电压幅度均可调整的正弦输入信号。电压表用来

5、测量被测网络的输入和输出电压，其中电压表I作为网络输入端的电压幅度指示器，电压表Ⅱ作为网络输出端的电压幅度指示器。示波器主要用来监测被测网络输入端与输出端的波形，也就是说示波器应工作在双踪状态。（2）测量方法在被测网络的整个工作频段内，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来监测），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，即可得到被测网络的幅频特性曲线，如图7-

6、3中曲线1所示。（3）点频测量法的特点点频测量法是一种静态测量法。与静态测量法相对应的是动态测量法，它能较好地反映被测网络的动态特性，图7-3中的曲线2就是使用动态测量法所获得的曲线。这时，曲线略有右移，且最大值也略有降低。图7-3静、动态测量曲线2．扫频测量法（动态测量法）（1）扫频测量法的概念扫频测量法是在点频测量法的基础上发展起来的。所谓“扫频”，就是利用某种方法，使激励正弦信号的频率随时间变化按一定规律在一定范围内反复扫动。这种频率扫动的信号就称为“扫频信号”。扫频测量法就是将等幅的扫频信号加至被测电路的输入端，然后用显示器来显示信号通过被测电路后振幅的变化。由于扫

7、频信号的频率是连续变化的，因此在屏幕上可直接显示出被测电路的幅频特性。其基本工作原理如图7-4所示。由图可知，它是利用一个扫频信号发生器取代了点频测量法中的正弦信号发生器，用示波器取代了点频测量法中的电子电压表组成的。图7-4扫频法测量幅频特性（2）扫频测量法的基本原理①扫描电压的产生。扫描电路产生线性良好的锯齿波电压，也称为扫描电压（图7-4中的u1和u2）。这个锯齿波电压一方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定的频率范围内由低到高作线性变化，但其幅度不变，这就是前述的扫频信号。