第7章-频域测量1课件.ppt

1、图7-1 信号的三维特性频率频域电压时域时间图7-2 时域与频域的关系)cos()(tnAAtfnn1102dF(jw)e21f(t)dtf(t)e)F(jjetjew图7-3 静态频率测量原理图与结果扫 频 信 号发 生 器被 测 电 路峰 值 检 波 器Y轴放 大 器X轴放 大 器扫 描 电 压发 生 器u3u4u5u1u2ttttn 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

2、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。频测量法的原理图Uout11静态2动态fO2图7-7 为点频测量法的结果曲线2.扫频测量法扫频测量法是是利用一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

3、号，如图7-8（b）中的波形。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，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。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。另一方面，该锯齿波电压通过放大，加到示波管X偏转系统，配合Y偏转信号来显示图形。示波管的水平扫描电压，同时又用于调制扫频信号发生器形成扫频信号。因此，示波管屏幕光点

4、的水平移动，与扫频信号频率随时间的变化规律完全一致，所以水平轴也就变换成频率轴。也就是说，在屏幕上显示的波形就是是被测网络的幅频特性曲线。图7-8 扫频测量法的结果曲线n扫频测量法具有以下优点：n （1）可实现网络频率特性的自动或半自动测量，特别是在进行电路测试时，人们可以一面调节电路中的有关元件，一面观察荧光屏上频率特性曲线的变化，随时判明元件变化对幅频特性产生的影响，迅速调整，查找电路的故障。n （2）由于扫频信号的频率是连续变化的，因此，所得到的被测网络的频率特性曲线也是连续的，不会出现由于点频法中频率点离散而遗漏细节的问题，且能够观察到电路存在的各种冲激变化，如脉冲干扰等，更符合被测电

5、路的应用实际。（3）扫频测量法测量简单、速度快，可实现频率特性测量的自动化，已成为一种广泛使用的方法。图7-9 线性系统的相频特性测量正弦波发生器被测电路相位计参考信号dtetfFdeFtftjtj)()()(21)(图7-9 频谱分析原理图7-12 频谱分析法快速傅立叶变换计算方数字滤波法数字式扫频滤波法可调滤波法顺序滤波法非实时并行滤波法实时模拟式 常见的主要有：频率特性测试仪：主要用于电路频率特性的测量，如幅频特性、频带宽度、品质因数以及特性阻抗等 频谱分析仪：主要应用于测量信号的个谐波分量、频率及频率响应、谐波失真及噪声分析等 网络分析仪：主要用于测量电子网络的频率响应，包括对幅值响应

6、、相位响应以及群时延的测量，在非线性，大功率网络的测试和分析中发挥着重要的作用。并行滤波频谱仪顺序滤波频谱仪并行滤波频谱仪顺序滤波频谱仪可调滤波频谱仪扫频滤波频谱仪扫频滤波频谱仪 数字滤波式频谱仪 被检测信号经过低通滤波器滤波后，由采样保持电路和模数转换器实现从模拟量到数字量的转换，并送入数字滤波器进行滤波。数字滤波器输出的数字序列经有效值检波器检波后送显示器进行显示。在该类频谱分析仪中，数字滤波器的中心频率和采样保持器及模数转换器的工作状态由控制器控制。快速傅立叶变换式频谱仪快速傅立叶变换器频谱分析仪利用快速傅立叶变换（FFT）技术，根据被测信号的时域波形直接计算出信号的频谱或功率谱。由于其

7、频率上限受到模数转换器速度的限制，因此主要用于低频频谱分析。输入信号经过低通滤波器滤去信号中高于1/2采样率的频率，消除潜在的混叠成分后，由采样电路和模数转换器实现信号从模拟量到数字序列的变化。存储器存储接收到的数字信息并由数字信号处理器完成FFT运算，最后将频谱显示出来。BWBWFFdB60)(2VBWRBWRBWSPANkST频谱纯度表示了输出中对谐波和杂波的抑制能力。频率准确度频率准确度n 频率参考的稳定度和准确度n 本振的线性度n 扫描时间准确度n 中频带宽滤波器的中心n 剩余调频n 显示分辨率DdBfmfcMARKERD1.0 kHz-26 dBAM%=20010-（DdB/20）T

8、MARKERMARKERD10msec1.00 xDEmaxEmin5.00ms.818 X 最宽的分辨带宽 最宽的视频带宽 线性方式显示 零扫宽 fmDdBMARKER D1kHz-26dB 120PPmm m的值越小，用功率计法测调幅度的测量误差的值越小，用功率计法测调幅度的测量误差将越大；当将越大；当m30%时，测量精度可优于时，测量精度可优于1%。功功率计法通常用于调幅度测量仪的定标和计算率计法通常用于调幅度测量仪的定标和计算。)sincos()cos()(tmtVtwVtvmcmcmVm 和Wc是载波的幅值和角频，m和Wc是低频调相信号的幅值和角频。显然m是载波调相的最大相角偏差。已

9、调相载波的随时间增大的总角是)sin(tmtmCtfmffftfmffftmtmtdtdmmcmmcmmcmc222cos)coscos)sin(（和等式两端除 后式是调频的表达式，可见，已调载波既是调相波也是调频波。作为调频时，他最大的频偏（f-fc）=mfm，从而m=f/fm。其中，fm是低频调制波的频率，m称为调频系数，f称（最大）频偏。MARKERD1.0 kHz-40dB塞尔函数实例塞尔函数实例 在信号处理中的调频合成（FMsynthesis）或凯泽窗（Kaiserwindow）的定义中，都要用到贝塞尔函数。MARKERD100Hzn+1nn-139.76mv 85.7mv 99.88mv123Vn+1VnPRF T=1主瓣宽度2主瓣宽度3、时域法测脉冲调制信号