信号的时域、频域与数据域测试技术.ppt

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1、第三章信号的时域、频域与数据域测试技术时域频域概念通用示波器的原理本章重要内容本章其余内容频谱分析仪逻辑分析仪7/21/20211第三章信号的时域、频域与数据域测试技术3.1信号时域与频域的关系一、信号的时域分析与频域分析信号是信息的载体和具体表现形式，信息需转化为传输媒质能够接受的信号形式方能传输。广义的说，信号是随着时间变化的某种物理量。只有变化的量中，才可能含有信息。7/21/20212第三章信号的时域、频域与数据域测试技术信号的描述通常以时间为自变量，表示为随时间变化的函数。信号可分为连续信号和离散信号两种结构。在实际的物理系统中，信号

2、还可以分为确定性信号和随机信号。1、信号7/21/20213第三章信号的时域、频域与数据域测试技术对信号的传统分析方法是波形分析。表示信号的时间函数，包含了信号的全部信息量，信号的特性首先表现为它的时间特性。可以显示，例如信号幅值对应的时间；同一形状的波形重复出现的周期长短；信号波形本身变化的速率（如脉冲信号的脉冲持续时间及脉冲上升和下降边沿陡直的程度）。以时间函数描述信号的图象称为时域图，在时域上分析信号称为时域分析。2、时域分析7/21/20214第三章信号的时域、频域与数据域测试技术3、频域分析频域分析也称为频谱分析，是指对信号在频率域内进行

3、分析。分析的结果是以频率为坐标的各种物理量的谱线和曲线，可得到各种幅值谱、相位谱、功率谱和各种谱密度等。f02f03f04f0Anf频率成分频率幅值图一个周期信号的频谱7/21/20215第三章信号的时域、频域与数据域测试技术时域分析与频域分析是对模拟信号的两个观察面。时域分析是以时间轴为坐标表示动态信号的关系；频域分析是把信号变为以频率轴为坐标表示出来。一般来说，时域的表示较为形象与直观，频域分析则更为简练，剖析问题更为深刻和方便。目前，信号分析的趋势是从时域向频域发展。然而，它们是互相联系，缺一不可，相辅相成的。7/21/20216第三章信号的

4、时域、频域与数据域测试技术信号的时域分析与频域分析既相互独立又密切相关。可以通过傅里叶变换把它们联系起来并互相转换。二、信号的时域分析与频域分析的关系频域平面时域平面频域（不显示负向变换）时域频域7/21/20217第三章信号的时域、频域与数据域测试技术三、时域和频域下的信号分析时域分析信号时域分析（线性系统叠加原理）卷积积分的应用及其数学描述频域分析周期信号的频域分析(三角与指数傅立叶级数）非周期信号的频域分析（傅立叶积分）信号在频域与时域之间的变换（正反傅立叶变换式）7/21/20218第三章信号的时域、频域与数据域测试技术周期信号f(t)=f

5、(t+kT)，T：信号周期，展开为傅立叶级数：C0=A0或：满足狄里赫利条件：①在一个周期里连续或只有有限个第一类间断点②在一个周期里只有有限个极大值和极小值③积分存在7/21/20219第三章信号的时域、频域与数据域测试技术物理意义：一个周期信号可以分解为直流分量和一系列谐波分量。或者说，一个周期信号由一个直流分量和一系列谐波分量叠加成。一般的电信号都可以展开为傅立叶级数。7/21/202110第三章信号的时域、频域与数据域测试技术常见信号波形图及频谱书p56表3-17/21/202111第三章信号的时域、频域与数据域测试技术3.2通用示波器的组

6、成及分类前言示波器是一种用途广泛的电子测量仪器，用它能直接观察电信号的波形，也能测定电压信号的幅度、周期和频率等参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差或相位差。凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。借助示波器可以直观地“看到”电路各点的状态。7/21/202112第三章信号的时域、频域与数据域测试技术示波器的分类根据示波器对信号的处理方式的不同可分为模拟、数字两大类：1、模拟示波器——采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。2、数字示波器——对信号进行数字化处理后再显示。模拟示波器可分为通用示波器、多束示波器、取样示波

7、器、记忆示波器和专用示波器等。7/21/202113第三章信号的时域、频域与数据域测试技术一、通用示波器基本组成示波器是利用示波管内电子射线的偏转，在荧光屏上显示出电信号波形的仪器。基本组成部分：示波管、X轴放大器、Y轴放大器、扫描发生器（锯齿波发生器）、触发同步和电源7/21/202114第三章信号的时域、频域与数据域测试技术二、波形显示原理（一）示波管CRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，基本结构如下图所示。电信号变化为光信号的转换器。7/21/202115第三章信号的时域、频域与数据域测试技术电子枪的作用是发射电子并形成很细的高

8、速电子束，它由灯丝F、阴极K、栅极G1和G2和阳极A1、A2组成。通过调节G1对K的负电位可控制电子束的强弱，从而调节光点