電子測(cè)量第9章信號(hào)分析和頻譜測(cè)量

1、電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第1頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第2頁(yè)1 1 從信號(hào)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（隨時(shí)間變化）上分為：從信號(hào)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（隨時(shí)間變化）上分為：-確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)；確定性信號(hào)與非確定性信號(hào)；3 3 從信號(hào)的幅值和能量上分為：從信號(hào)的幅值和能量上分為：-能量信號(hào)與功率信號(hào)；能量信號(hào)與功率信號(hào)；4 4 從分析域上分為：從分析域上分為：-時(shí)域與頻域；時(shí)域與頻域；2 2 從連續(xù)性上分為：從連續(xù)性上分為：-連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)；連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)；信號(hào)的分類與描述信號(hào)的分類與描述 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第3頁(yè)確定性信號(hào)與非確定性信號(hào) 確定性信號(hào)可分為周期信號(hào)和非周期信號(hào)，而非周期

2、信號(hào)確定性信號(hào)可分為周期信號(hào)和非周期信號(hào)，而非周期信號(hào)又可分為準(zhǔn)周期信號(hào)和瞬變信號(hào)。隨機(jī)信號(hào)可分為平穩(wěn)隨機(jī)信又可分為準(zhǔn)周期信號(hào)和瞬變信號(hào)。隨機(jī)信號(hào)可分為平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)和非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)，而平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)又可分為各態(tài)歷經(jīng)信號(hào)號(hào)和非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)，而平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)又可分為各態(tài)歷經(jīng)信號(hào)和非各態(tài)歷經(jīng)信號(hào)。信號(hào)分類如下圖所示。和非各態(tài)歷經(jīng)信號(hào)。信號(hào)分類如下圖所示。 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第4頁(yè)連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào) 根據(jù)作為獨(dú)立變量的時(shí)間取值是連續(xù)的還是離散的，又根據(jù)作為獨(dú)立變量的時(shí)間取值是連續(xù)的還是離散的，又可把信號(hào)分為連續(xù)時(shí)間信號(hào)和離散時(shí)間信號(hào)，簡(jiǎn)稱連續(xù)信號(hào)和可把信號(hào)分為連續(xù)時(shí)間信號(hào)和離散時(shí)間

3、信號(hào)，簡(jiǎn)稱連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)。時(shí)間和幅值均為連續(xù)的信號(hào)又稱為模擬信號(hào)，時(shí)間離散信號(hào)。時(shí)間和幅值均為連續(xù)的信號(hào)又稱為模擬信號(hào)，時(shí)間和幅值均為離散的信號(hào)則謂之?dāng)?shù)字信號(hào)。和幅值均為離散的信號(hào)則謂之?dāng)?shù)字信號(hào)。電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第5頁(yè)信號(hào)頻譜信號(hào)頻譜X(f)X(f)代表了信號(hào)在不代表了信號(hào)在不同頻率分量成分的大小，能夠同頻率分量成分的大小，能夠提供比時(shí)域信號(hào)波形更直觀，提供比時(shí)域信號(hào)波形更直觀，豐富的信息。豐富的信息。 時(shí)域分析與頻域分析的關(guān)系時(shí)域分析與頻域分析的關(guān)系時(shí)間時(shí)間幅值幅值頻率頻率時(shí)域分析時(shí)域分析頻域分頻域分析析信號(hào)的時(shí)域描述與頻域描述信號(hào)的時(shí)域描述與頻域描述 信號(hào)的時(shí)域描述只信號(hào)的時(shí)域

4、描述只能反映信號(hào)的波形隨時(shí)能反映信號(hào)的波形隨時(shí)間的變化特征，但不能間的變化特征，但不能明確揭示頻率對(duì)幅值和明確揭示頻率對(duì)幅值和相角的影響。頻域描述相角的影響。頻域描述補(bǔ)充了以上不足，即以補(bǔ)充了以上不足，即以頻率作為獨(dú)立變量建立頻率作為獨(dú)立變量建立了與頻率之間的函數(shù)關(guān)了與頻率之間的函數(shù)關(guān)系，從而揭示了信號(hào)幅系，從而揭示了信號(hào)幅值等信息隨頻率變化的值等信息隨頻率變化的特征。特征。電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第6頁(yè)例：方波信號(hào)的頻譜例：方波信號(hào)的頻譜02( )02TAtx tTAt 0000141411( )sin(sinsin3sin5)35nAAx tnttttn周期信號(hào)的傅里葉三角級(jí)數(shù)展開(kāi)式周期信

5、號(hào)的傅里葉三角級(jí)數(shù)展開(kāi)式電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第7頁(yè)周期信號(hào)頻譜的以下三個(gè)重要特點(diǎn)：周期信號(hào)頻譜的以下三個(gè)重要特點(diǎn)：1. 離散性離散性 周期信號(hào)的頻譜是由離散的譜線組成的，每周期信號(hào)的頻譜是由離散的譜線組成的，每一條譜線表征一個(gè)諧波分量。一條譜線表征一個(gè)諧波分量。2. 諧波性諧波性 每條譜線只出現(xiàn)在基波頻率的整倍數(shù)上，不每條譜線只出現(xiàn)在基波頻率的整倍數(shù)上，不存在非整倍數(shù)的頻率分量。存在非整倍數(shù)的頻率分量。3. 收斂性收斂性 各頻率分量的譜線高度與對(duì)應(yīng)諧波的幅值成各頻率分量的譜線高度與對(duì)應(yīng)諧波的幅值成正比，且隨頻率的增高其幅值越來(lái)越小。正比，且隨頻率的增高其幅值越來(lái)越小。電子測(cè)量原理電子測(cè)量原

6、理第8頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第9頁(yè)非周期信號(hào)的傅里葉變換非周期信號(hào)的傅里葉變換 對(duì)于任意一個(gè)非周期信號(hào)，都可以看作是當(dāng)周期信號(hào)對(duì)于任意一個(gè)非周期信號(hào)，都可以看作是當(dāng)周期信號(hào)的重復(fù)周期的重復(fù)周期T趨于無(wú)窮大時(shí)轉(zhuǎn)化而來(lái)的。趨于無(wú)窮大時(shí)轉(zhuǎn)化而來(lái)的。 非周期信號(hào)是時(shí)間上不會(huì)重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)，一般為時(shí)域非周期信號(hào)是時(shí)間上不會(huì)重復(fù)出現(xiàn)的信號(hào)，一般為時(shí)域有限信號(hào)，具有收斂可積條件，其能量為有限值。這種信號(hào)有限信號(hào)，具有收斂可積條件，其能量為有限值。這種信號(hào)的頻域分析手段是傅立葉變換。的頻域分析手段是傅立葉變換。 dtetxfXdfefXtxftjftj22)()()()(02/T電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第

7、10頁(yè)12( )( )( )( )j tj tx tXedXx t edt或或()()()jfXfXfe22( )Re ( )Im ( )X fX fX fIm()Re()( )XfXffarctg求求解：解：非周期信號(hào)的傅里葉變換非周期信號(hào)的傅里葉變換非周期信號(hào)可分解非周期信號(hào)可分解為無(wú)數(shù)多個(gè)頻率諧為無(wú)數(shù)多個(gè)頻率諧波之和；而且是連波之和；而且是連續(xù)和，不可列；區(qū)續(xù)和，不可列；區(qū)別于周期信號(hào)。別于周期信號(hào)。非周期信號(hào)在非周期信號(hào)在單位頻寬上的單位頻寬上的幅值，稱為幅幅值，稱為幅值譜密度。值譜密度。相位頻譜。相位頻譜。電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第11頁(yè)非周期信號(hào)頻譜的以下特點(diǎn)：非周期信號(hào)頻譜的以下

8、特點(diǎn)：1. 連續(xù)性連續(xù)性 非周期信號(hào)的頻譜是連續(xù)、不可列的。非周期信號(hào)的頻譜是連續(xù)、不可列的。2. 收斂性收斂性 隨頻率的增高其幅值越來(lái)越小，主要能量集隨頻率的增高其幅值越來(lái)越小，主要能量集中在低頻段，例如非周期的矩形脈沖信號(hào)（中在低頻段，例如非周期的矩形脈沖信號(hào)（0-1/內(nèi)內(nèi)）。）。電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第12頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第13頁(yè)1 1 矩形窗函數(shù)的頻譜矩形窗函數(shù)的頻譜幾種典型信號(hào)的頻譜幾種典型信號(hào)的頻譜尺度的展縮；尺度的展縮；時(shí)域與頻域?qū)r(shí)域與頻域?qū)ΨQ；稱；電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第14頁(yè)2. 2. 單位脈沖函數(shù)（單位脈沖函數(shù)（ 函數(shù)）及其頻譜函數(shù)）及其頻譜 函數(shù)函數(shù): :

9、 是一個(gè)廣義函數(shù)，是物理不可實(shí)現(xiàn)的理想信號(hào)是一個(gè)廣義函數(shù)，是物理不可實(shí)現(xiàn)的理想信號(hào)。0,00,)(ttt 1)(dtttS(t)tS(t)tS(t)()(lim0tSt 1/ 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第15頁(yè) 函數(shù)的函數(shù)的抽樣特性（抽樣特性（a）、卷積特性）、卷積特性(b) (t+t0) (t-t0) 函數(shù)為非周期函數(shù)，頻譜按傅里葉變換求取：函數(shù)為非周期函數(shù)，頻譜按傅里葉變換求?。?20()( )1jftjfft edte 函數(shù)的函數(shù)的均勻頻譜特性均勻頻譜特性(c)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第16頁(yè)020()1jfttte由對(duì)稱性可得：由對(duì)稱性可得：( )1t 函數(shù)的其他有用推導(dǎo)函數(shù)的其他有用推

10、導(dǎo)由時(shí)移性可得：由時(shí)移性可得：由頻移性可得：由頻移性可得：020()jf teff電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第17頁(yè)3. 3. 周期信號(hào)的傅里葉變換周期信號(hào)的傅里葉變換 即周期信號(hào)的傅里葉變換或頻譜密度是由位于基頻即周期信號(hào)的傅里葉變換或頻譜密度是由位于基頻 和基頻整數(shù)倍頻率和基頻整數(shù)倍頻率處的一系列脈沖所構(gòu)成，其脈沖強(qiáng)度等于該周期信號(hào)傅里葉級(jí)數(shù)的系數(shù)處的一系列脈沖所構(gòu)成，其脈沖強(qiáng)度等于該周期信號(hào)傅里葉級(jí)數(shù)的系數(shù)Cn 0j2001( )enf tnnx tcfT00j2j2( )eFenf tnf tnnnnX fFcc0( )()nnX fcfnf電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第18頁(yè)4. 4. 正

11、、余弦函數(shù)的頻譜正、余弦函數(shù)的頻譜00j2j201sin2j(ee)2f tf tf t00j2j201cos2(e+e)2f tf tf t對(duì)上述正、余弦函數(shù)等號(hào)兩側(cè)求傅里葉變換得：對(duì)上述正、余弦函數(shù)等號(hào)兩側(cè)求傅里葉變換得： 0001sin2j()()2f tffff 0001cos2()()2f tffff 兩者的時(shí)域頻域圖為（略）兩者的時(shí)域頻域圖為（略） 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第19頁(yè)5. 5. 周期單位脈沖序列的頻譜周期單位脈沖序列的頻譜周期單位脈沖序列及其頻譜，仍為周期脈沖，周期互為倒數(shù)周期單位脈沖序列及其頻譜，仍為周期脈沖，周期互為倒數(shù)0( )()ng ttnT0j2( )e,n

12、f tnng tc000011( )()()nnnG ffnffTTT 周期單位脈沖序列解析表達(dá)：周期單位脈沖序列解析表達(dá)：01/ncT電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第20頁(yè)時(shí)域時(shí)域周期周期非周期非周期連續(xù)連續(xù)離散離散頻域頻域周期周期非周期非周期連續(xù)連續(xù)離散離散付付氏氏變變換換電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第21頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第22頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第23頁(yè) nnjjenfeF )(deeFnfnjj)(21電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第24頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第25頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第26頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第27頁(yè)前前置置放放大大器器窄窄帶帶濾濾波波器器窄窄帶帶濾濾

13、波波器器窄窄帶帶濾濾波波器器窄窄帶帶濾濾波波器器門(mén)門(mén)門(mén)門(mén)門(mén)門(mén)門(mén)門(mén)脈脈沖沖分分配配器器脈脈沖沖發(fā)發(fā)生生器器階階梯梯波波發(fā)發(fā)生生器器X放放大大Y放放大大ux檢檢波波電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第28頁(yè)視頻視頻檢波器檢波器X 放大放大Y放大放大ux 電調(diào)諧電調(diào)諧濾波器濾波器鋸齒波鋸齒波發(fā)生器發(fā)生器電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第29頁(yè)X放大放大Y放大放大檢波檢波掃描信號(hào)掃描信號(hào)發(fā)生器發(fā)生器fxLOfLIF 濾波濾波電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第30頁(yè)uxA/D數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)緩緩存存數(shù)數(shù)字字濾濾波波器器數(shù)數(shù)字字檢檢波波平平均均顯顯示示時(shí)時(shí)基基地地址址控控制制電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第31頁(yè)3dB帶寬帶寬(半功率帶寬半功率

14、帶寬) )矩形濾波器帶寬矩形濾波器帶寬有效噪聲帶寬有效噪聲帶寬 分辨力帶寬（分辨力帶寬（RBW）反映濾波器）反映濾波器區(qū)分兩個(gè)相同幅度、不同頻率的區(qū)分兩個(gè)相同幅度、不同頻率的信號(hào)的能力信號(hào)的能力實(shí)實(shí)際際濾濾波波器器理理想想濾濾波波器器3dB點(diǎn)點(diǎn)3dB帶帶寬寬A20fA20f10.707f0f2f1RBWRBWRBW電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第32頁(yè)dBff1f23dB60dB0204060B3dBB40dBB60dB3dBf0dBf波形因子波形因子SF小的特性曲線小的特性曲線更接近于矩更接近于矩形，選擇性好形，選擇性好帶寬選擇性：帶寬選擇性：反映區(qū)分兩個(gè)幅度差反映區(qū)分兩個(gè)幅度差60dB信號(hào)信號(hào)f

15、1與與f2之間的最小頻率間隔，之間的最小頻率間隔，較小幅度信號(hào)峰谷差較小幅度信號(hào)峰谷差3dB。dBdBBBSF3603/60/dBdBBBSF3403/40/模擬式模擬式數(shù)字式濾波器數(shù)字式濾波器電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第33頁(yè)0dB對(duì)數(shù)頻率對(duì)數(shù)頻率-10dB-20dB-30dB-40dB-50dB0.2f00.5f0f02f05f0倍頻程倍頻程選擇性選擇性1倍頻程倍頻程 1倍頻程倍頻程 等絕對(duì)帶寬或等信息量帶寬等絕對(duì)帶寬或等信息量帶寬： 一次分析中濾波器帶寬恒定一次分析中濾波器帶寬恒定 線性頻率刻度下關(guān)于線性頻率刻度下關(guān)于f0f0對(duì)稱對(duì)稱 恒百分比帶寬恒百分比帶寬: :絕對(duì)帶寬絕對(duì)帶寬B B與

16、中心頻率與中心頻率f f0 0的比值的比值（即相對(duì)帶寬）是常數(shù)。（即相對(duì)帶寬）是常數(shù)。對(duì)數(shù)頻率刻度下關(guān)于對(duì)數(shù)頻率刻度下關(guān)于f0f0對(duì)稱對(duì)稱常用常用“倍頻程選擇性倍頻程選擇性”表示遠(yuǎn)離表示遠(yuǎn)離中心頻率一倍頻率處（中心頻率一倍頻率處（0.50.5f f0 0和和2 2f f0 0）的濾波器衰減量。）的濾波器衰減量。lnhhlfffff2,0且n=2， 即即2倍頻程倍頻程n=1/3，1/3倍頻程倍頻程電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第34頁(yè)掃描時(shí)間太快，濾波掃描時(shí)間太快，濾波器無(wú)法建立穩(wěn)定輸出器無(wú)法建立穩(wěn)定輸出電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第35頁(yè)fL= fI+fxfIfxf1方案：方案：改變本振改變本振fL使得

17、差頻輸使得差頻輸出送入到固定中頻為出送入到固定中頻為fI的的帶通帶通濾波器。濾波器。所以，只需連續(xù)調(diào)節(jié)本振所以，只需連續(xù)調(diào)節(jié)本振fL，輸入信號(hào)頻率范圍內(nèi)所有頻，輸入信號(hào)頻率范圍內(nèi)所有頻率分量就依次連續(xù)進(jìn)入中頻濾率分量就依次連續(xù)進(jìn)入中頻濾波器，輸出該頻率分量的響應(yīng)。波器，輸出該頻率分量的響應(yīng)。fI = fL1 - fX 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第36頁(yè)視頻視頻濾波濾波X放大放大Y放大放大fx檢波檢波掃描信號(hào)掃描信號(hào)發(fā)生器發(fā)生器LOfLIF濾波濾波中頻信號(hào)處理中頻信號(hào)處理輸入輸入電路電路電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第37頁(yè)| mfLn fX | = fI 令令m=n=1， | fLfX | = fI

18、fI = fL - fX fI = fX - fL 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第38頁(yè)AffIfXfLfimagf = fI輸輸 入入 濾濾 波波鏡鏡 像像 頻頻 率率頻頻 率率 變變 換換| fL fX | = fI鏡像頻率問(wèn)題：鏡像頻率問(wèn)題：被分析信號(hào)中被分析信號(hào)中 f fL L - - f fI I 的頻率分量以及的頻率分量以及 f fL L + f + fI I 的頻率分量同時(shí)通過(guò)中頻濾波器的頻率分量同時(shí)通過(guò)中頻濾波器fI = fL - fX fI = fimage - fL 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第39頁(yè)n鏡頻范圍遠(yuǎn)在輸入頻率范圍之上，兩者不會(huì)交疊；鏡頻范圍遠(yuǎn)在輸入頻率范圍之上，兩者

19、不會(huì)交疊；n中頻頻率越高，鏡頻距本振越遠(yuǎn)中頻頻率越高，鏡頻距本振越遠(yuǎn)，可避免因交疊而帶來(lái)的，可避免因交疊而帶來(lái)的濾波器實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。濾波器實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。n用固定調(diào)諧的低通濾波器濾去鏡頻。用固定調(diào)諧的低通濾波器濾去鏡頻。ffI頻率變換頻率變換輸入頻率輸入頻率范圍范圍本振頻率本振頻率范圍范圍鏡像頻率鏡像頻率范圍范圍低通濾波低通濾波fI = fL- fXfI = fimag- fL電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第40頁(yè)n高中頻很難實(shí)現(xiàn)窄帶帶通濾波和性能良好的檢波高中頻很難實(shí)現(xiàn)窄帶帶通濾波和性能良好的檢波，需要進(jìn)，需要進(jìn)行多級(jí)變頻（混頻）處理。行多級(jí)變頻（混頻）處理。n第一混頻實(shí)現(xiàn)高中頻頻率變換，再由第二、三級(jí)甚至

20、第四第一混頻實(shí)現(xiàn)高中頻頻率變換，再由第二、三級(jí)甚至第四級(jí)混頻將固定的中頻逐漸降低。每級(jí)混頻之后有相應(yīng)的帶級(jí)混頻將固定的中頻逐漸降低。每級(jí)混頻之后有相應(yīng)的帶通濾波器抑制高次諧波交調(diào)分量。通濾波器抑制高次諧波交調(diào)分量。固定中頻固定中頻低通濾波低通濾波帶通濾波帶通濾波帶通濾波帶通濾波射頻輸入射頻輸入100KHz3GHz第一本振第一本振4GHz6.9GHz3.9GHz第二本振第二本振第三本振第三本振3.56GHz340MHz329.3MHz10.7MHz電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第41頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第42頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第43頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第44頁(yè)頻率指標(biāo)頻率指標(biāo)幅度指

21、標(biāo)幅度指標(biāo)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第45頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第46頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第47頁(yè) VBWRBW：ST與VBW成線性反比。視頻帶寬減小n倍，掃描時(shí)間增加n倍 譜儀一般具有自動(dòng)配置掃描時(shí)間功能)( 2VBWRBWRBWSpanKST電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第48頁(yè)HzCfBRBWASpanNSpanfrefx%1相噪，頻率短穩(wěn)指標(biāo)。表現(xiàn)為載波邊帶，也稱邊帶噪聲。通常用在源頻率的某一頻偏上相對(duì)于載波幅度下降的dBc數(shù)值表示，如90dBc10KHz。 相噪由本振頻率或相位不穩(wěn)定引起。有效設(shè)置頻譜儀參數(shù)可使相噪達(dá)到最?。≧BW減小，相噪降低），但無(wú)法消除。相噪也是影響譜儀分辨不

22、等幅信號(hào)的因素之一。頻域取樣量化誤差SPAN精度RBW精度參考頻率精度固有頻偏電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第49頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第50頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第51頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第52頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第53頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第54頁(yè)deXtxdtetxXtjaatjaa)(21)()()(電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第55頁(yè)nTjNnanTjnaaenTxTenTxTX10)()()(時(shí)域離散化時(shí)域離散化時(shí)域有限化時(shí)域有限化電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第56頁(yè) 22 211TNTNTss)(1 )()X(T )(DFTT )()()(12102101kXIDFTT

23、nTxknTxenTxTenTxTkXaaankNjNnanTNTjkNnaa同同理理可可得得對(duì)連續(xù)信號(hào)的譜分析可以用其有限化和離散化的對(duì)連續(xù)信號(hào)的譜分析可以用其有限化和離散化的DFTDFT來(lái)逼近！來(lái)逼近！電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第57頁(yè)NnffNTTfSnstep11211122TfNffmms電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第58頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第59頁(yè)NNNNWnkN22log log2復(fù)復(fù)加加法法運(yùn)運(yùn)算算量量：復(fù)復(fù)乘乘法法的的周周期期性性和和對(duì)對(duì)稱稱性性關(guān)關(guān)鍵鍵：電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第60頁(yè)輸入輸入ADC處理處理顯示顯示fs信號(hào)信號(hào)調(diào)理調(diào)理抗混疊抗混疊濾波濾波FFT存儲(chǔ)存儲(chǔ)電子測(cè)

24、量原理電子測(cè)量原理第61頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第62頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第63頁(yè)RF輸入輸入LOADCDDC處理處理顯示顯示fLLPF中頻預(yù)處理中頻預(yù)處理寬帶寬帶濾波濾波抽取抽取FFTFFT分析分析電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第64頁(yè)0ffI中頻帶寬0f輸入頻率范圍一次分析頻段 模擬式：模擬式：逐點(diǎn)逐點(diǎn)分析分析數(shù)字式：數(shù)字式：逐段逐段分析分析 段的寬度即中頻分析帶寬，段的寬度即中頻分析帶寬，取決于取決于ADCADC采樣速率采樣速率 窄帶濾波器窄帶濾波器寬帶濾波器寬帶濾波器對(duì)掃源對(duì)掃源步進(jìn)步進(jìn)要求降低要求降低 在分析帶寬內(nèi)實(shí)時(shí)在分析帶寬內(nèi)實(shí)時(shí)，可分析，可分析幅度譜和相位譜幅度譜和相位譜電子

25、測(cè)量原理電子測(cè)量原理第65頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第66頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第67頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第68頁(yè)n 頻譜儀頻譜儀 “射頻萬(wàn)用表射頻萬(wàn)用表”綜合性、多功能信號(hào)特性測(cè)試儀：幅度/功率譜、調(diào)制度、相噪、失真、鄰近信道功率頻譜儀 + 跟蹤發(fā)生器：線性和非線性電路測(cè)試n 與示波器等時(shí)域測(cè)試儀器相比的優(yōu)勢(shì)與示波器等時(shí)域測(cè)試儀器相比的優(yōu)勢(shì)靈敏度高 uV , mV頻帶寬 幾十GHz，幾百M(fèi)Hz失真和調(diào)制信號(hào)測(cè)試：5%的失真示波器很難觀察 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第69頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第70頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第71頁(yè) tTnTnTnTTtxn 2cossin21 T

26、tfV(f)1/T1/2/f0載波頻率電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第72頁(yè))lg(200TPPfP電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第73頁(yè))lg(200ifPBPPBi脈沖帶寬脈沖帶寬電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第74頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第75頁(yè))/()(HzdBcSAAfLCPN修正噪聲帶寬影響噪聲帶寬不能保證1HzdBBfAfAorBfAfAIFnoffsmpPNoffPNIFnoffrmsPNoffPN5 . 2log10)()(log10)()(,采用取樣檢波CoffPNoffAfAfA)()(電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第76頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第77頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第78頁(yè)非線性項(xiàng)系數(shù)、.;32332210kkVkVkVkVkkVninninininout332210inininoutVkVkVkkV 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第79頁(yè)tAktAktAkAkAkkttAktAktAkkVout3cos412cos21cos4321 3cos41cos432cos121cos3322331220332210dBdBAAAAA3log203A20log , 2log202log2032電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第80頁(yè) ttcttcttcttcttcttctctctctctctccVout121212112110