【正文】 216。電子測量原理第 130頁 測量方法（續(xù) 1）216。 電子測量原理第 128頁 調(diào)頻信號測量216。5% ，廣泛應(yīng)用于調(diào)幅度測量儀中。對為載波頻率。調(diào)幅度的定義：調(diào)幅度的定義：其中，其中， m上上 、 m下下 分別稱為上調(diào)幅度和下調(diào)幅度，分別稱為上調(diào)幅度和下調(diào)幅度， u0為為載波的幅度峰值，載波的幅度峰值， U上上 、 U下下 分別是調(diào)制信號的正、負分別是調(diào)制信號的正、負半周幅度峰值。調(diào)制是通過改變高頻載波的幅度、相位或頻率，使其跟隨基帶信號幅度的變化來實現(xiàn)的。 失真度 測量精度 ： 177。 失真度儀組成原理 測量失真度或失真系數(shù)的儀器即失真度儀，它們大多工作于 200KHz以內(nèi)的頻帶。由于電壓表已經(jīng)過校準(zhǔn)，故當(dāng)前指示值就是 D值。 白噪聲法 —— 又稱動態(tài)法，利用白噪聲作為測試信號，測出被測器件在通帶內(nèi)的各頻率分量因交調(diào)而產(chǎn)生的諧波。 與單音輸入的情況不同， 當(dāng)雙音輸入信號的幅度變化 1dB時，輸出信號的二次項幅度將變化 2dB； 三次項將變化 3dB。 單音輸入 單音信號即一個單一頻率的純正弦波 ，將它作為輸入信號并測量輸出信號的頻率成分，可進行最簡單的系統(tǒng)失真情況的測試。216。 在線性坐標(biāo)下測量信道內(nèi)所有象素點的電平，并計算 Pi=9Ai/9， 其中 Pi為線性坐標(biāo)上第 i個點上的功率測量值，單位為 W ； Ai為第 i個點上的電平測量值，單位為 dBm。216。 電子測量原理第 97頁 脈沖測量的分辨率濾波器u 獲得清晰的 脈沖線狀譜顯示的經(jīng)驗公式 ： u 獲得脈沖包絡(luò)譜的經(jīng)驗公式：獲得脈沖包絡(luò)譜的經(jīng)驗公式： 過大的 RBW 會導(dǎo)致無法分辨包絡(luò)譜的零點，因此 RBW 必須保持小于包絡(luò)譜中的零點間隔，即小于 1/τ。 諧波的總體形狀或包絡(luò)與單脈沖的付氏變換相同，呈現(xiàn)采樣函數(shù)特性，并在 1/τ的整數(shù)倍處出現(xiàn)頻譜包絡(luò)的零點。216。216。 RBW 過小 ：導(dǎo)致掃描時間過長。 電子測量原理第 88頁 相位噪聲測量過程（續(xù) 2）u 使用 采樣檢波器 代替有效值檢波器，并在很窄的視頻帶寬內(nèi)對蹤跡進行平均，所得的相位噪聲已被削弱。 RBW 的選擇216。電子測量原理第 82頁 FFT分析儀與外差式頻譜分析儀（續(xù)） 現(xiàn)代頻譜儀將外差式掃描頻譜分析技術(shù)與 FFT數(shù)字信號處理技術(shù)相結(jié)合，兼有兩種技術(shù)的優(yōu)點：前端仍采用傳統(tǒng)的外差式結(jié)構(gòu)，而在中頻處理部分采用數(shù)字結(jié)構(gòu)，中頻信號由 ADC量化， FFT則由通用微處理器或?qū)Ｓ脭?shù)字邏輯實現(xiàn) 。 M次分解構(gòu)成了從時域信號 x[n]到對應(yīng)的頻域信號 X(k) 的 M級迭代運算，每級均由 N/2個蝶形運算組成。 216。167。為防止頻譜混疊，一般采用過采樣： fS fmax ， 其中 fmax為待分析信號的最高頻率。電子測量原理第 74頁 FFT分析儀的特點（續(xù) 4）167。電子測量原理第 71頁 FFT分析儀原理框圖電子測量原理第 72頁 FFT分析儀的特點（續(xù) 2）167。 FFT的基本特性 FFT是一種面向記錄的算法。 最大輸入電平 反映了頻譜儀可正常工作的最大限度，它的值一般由通道中第一個關(guān)鍵器件決定： 0dB衰減時，第一混頻是最大輸入電平的決定性因素；衰減量大于 0dB時，最大輸入電平的值反映了衰減器的負載能力。本底噪聲會導(dǎo)致輸入信號信噪比下降，它在頻譜圖中表現(xiàn)為接近顯示器底部的噪聲基線，常以下降，它在頻譜圖中表現(xiàn)為接近顯示器底部的噪聲基線，常以dBm為單位。 本振直通 /直流響應(yīng) 因頻譜儀 本振饋通 而產(chǎn)生的直流響應(yīng)。 儀器在出廠前要經(jīng)過校準(zhǔn)，各種誤差已被分別記錄下來并用于對實測數(shù)據(jù)進行修正，顯示出來的幅度精度已有所提高。 相位噪聲 /頻譜純度 相位噪聲簡稱相噪，是頻率短期穩(wěn)定度的指標(biāo)之一，反映了極短期內(nèi)的頻率變化程度，表現(xiàn)為載波邊帶，所以也稱邊帶噪聲。 頻率精度 即頻譜儀頻率軸的讀數(shù)精度，與參考頻率（本振頻率）穩(wěn)定度、掃描寬度 Span、 分辨率帶寬 RBW 等多項因素有關(guān)：其中： Δf—— 絕對頻率精度，單位 Hz； γref—— 參考頻率（本振頻率）相對精度； fx—— 頻率讀數(shù)； N—— 完成一次掃描所需的頻率點數(shù)； A%——Span的精度， B%——RBW 的精度， C—— 頻率常數(shù)。電子測量原理第 59頁 頻率指標(biāo)（續(xù) 1）216。 本底噪聲本底噪聲216。 頻率分辨率216。用戶會根據(jù)不同需要選擇最大顯示電平（參考電平），輸入衰減、中頻增益是兩個決定性因素。 VBW 越大，視頻濾波器的響應(yīng)越短，ST相應(yīng)也越小， VBW 與 ST成線性反比。 掃描時間、掃描寬度、頻率分辨率、視頻帶寬 由于使用了濾波器，掃描時間受限于中頻濾波器和視頻濾波器的響應(yīng)時間。電子測量原理第 50頁 蹤跡處理（續(xù) 1）u 兩種蹤跡平均216。u 基本原理 ：視頻濾波器實質(zhì)是低通濾波器，它決定了驅(qū)動顯示器垂直方向的視頻電路帶寬。頻譜儀的分辨率帶寬由最后一個中頻濾波器的帶寬決定。因此 用固定調(diào)諧的低通濾波器在混頻之前濾去鏡頻即可電子測量原理第 45頁 輸入通道（續(xù) 3）u 多級混 頻 高中頻很難實現(xiàn)窄帶帶通濾波和性能良好的檢波，需要進行多級變頻（混頻）處理。電子測量原理第 42頁 輸 入 通 道 輸入通道也稱前端，主要由 輸入衰減 、 低噪聲放大 、 低通濾波及混頻 等幾部分組成，功能上相當(dāng)于一臺寬頻段、窄帶寬的外差式自動選頻接收機 。掃頻外差式方案是實施頻譜分析的傳統(tǒng)途徑，在高頻段占據(jù)優(yōu)勢地位。 外差式頻譜儀的組成216。 在對數(shù)刻度下，恒百分比帶寬濾波器的頻率特性曲線關(guān)于其中心頻率 f0對稱。電子測量原理第 33頁 利用數(shù)字濾波器可以實現(xiàn)頻分或時分復(fù)用，因此利用數(shù)字濾波器可以實現(xiàn)頻分或時分復(fù)用，因此僅僅 用一個數(shù)字濾波器就可以實現(xiàn)與并行濾波式等效的用一個數(shù)字濾波器就可以實現(xiàn)與并行濾波式等效的實時頻譜儀實時頻譜儀 。結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。 這種方法簡單易行，但在頻帶較寬或較高頻段的這種方法簡單易行，但在頻帶較寬或較高頻段的情況下需要大量濾波器，儀器體積過大；由于通帶窄情況下需要大量濾波器，儀器體積過大；由于通帶窄，分辨力和靈敏度都不是很高。 濾波式頻譜分析儀原理及分類 基本原理：先用帶通濾波器選出待分析信號，然后用檢波器將該頻率分量變?yōu)橹绷餍盘枺偎偷斤@示器將直流信號的幅度顯示出來。目前單純的數(shù)字式頻譜。 差頻式 分析（外差式分析）：利用超外差接收機的原理，將頻率可變的掃頻信號與被分析信號進行差頻，再對所得的固定頻率信號進行測量分析，由此 依次獲得被測信號不同頻率成分的幅度信息 。電子測量原理第 21頁 離散時域信號的頻譜特性u 離散付氏變換的頻譜 F(ej?)是 ?的周期函數(shù)，周期為 2π， 即 離散時間序列的頻譜是周期性的 。 信號頻譜分析的內(nèi)容：252。 快速付氏變換（ FFT）： 實現(xiàn)離散付氏變換、進行時 頻域分析的一種極迅捷有效的算法。如果 把非周期信號視為周期無窮大的周期信號，則非周期信號可通過付氏變換表示在頻域中 。信號 f(t)的能量定義為：當(dāng) E(ω) 有限時， f(t)被稱為能量有限信號，簡稱 能量信號 。實際應(yīng)用中，常把零頻到頻譜包絡(luò)線第一個零點間的頻段作為頻帶寬帶。 信號的能量譜216。頻譜測量的基礎(chǔ)是付里葉變換。電子測量原理第 1頁 第十章 信號分析和頻域測量q 信號的頻譜信號的頻譜q 掃描式頻譜儀掃描式頻譜儀q 付里葉分析儀付里葉分析儀q 頻譜儀在頻域測試中的應(yīng)用頻譜儀在頻域測試中的應(yīng)用q 諧波失真度測量諧波失真度測量q 調(diào)制度測量調(diào)制度測量電子測量原理第 2頁 信號的頻譜u 信號分析和信號頻譜的概念u 周期信號的頻譜u 非周期信號的頻譜u 離散時域信號的頻譜u 快速付氏變換u 信號的頻譜分析技術(shù)電子測量原理第 3頁 信號分析和信號頻譜的概念u 信號的定義及種類 信號的概念廣泛出現(xiàn)于各領(lǐng)域中。 u 頻譜的兩種基本類型216。 信號的功率譜電子測量原理第 6頁 周期信號的付氏變換 一個周期為 T的信號 f(t)可以用復(fù)指數(shù)級數(shù)展開表示為：其中稱為周期信號 f(t)的付氏級數(shù)系數(shù)，或 f(t)的 頻譜系數(shù) 。電子測量原理第 9頁 脈沖寬度和頻帶寬度（續(xù) 1）u 脈沖寬度與頻帶寬度對周期信號頻譜的影響T1 T1 連續(xù)方波信號的波形如上圖所示，它在一個周期內(nèi)的時域表達式為其中 T0為方波的周期，脈沖寬度為 2T1。 由帕斯瓦爾公式可知， 信號經(jīng)過付氏變換之后能量保持不變 。 一個時域非周期信號的付氏變換定義為： 其反變換或逆變換為： 頻譜電子測量原理第 16頁 非周期信號的頻譜特性u 頻譜密度函數(shù) F (jω)是 ω的連續(xù)函數(shù)，即 非周期信號的頻譜是連續(xù)的 。216。 對 信號本身的頻率特性分析 ，如對幅度譜、相位譜、能量譜、功率譜等進行測量，從而獲得信號不同頻率處的幅度、相位、功率等信息；252。u 如果離散時間序列 是周期性的，在頻域內(nèi)的頻譜一定是離散的 ，反之亦然；u 若離散時間序列 是非周期的，在頻域內(nèi)的頻譜一定是連續(xù)的 ，反之亦然。這是頻譜儀最常采用的方法。目前單純的數(shù)字式頻譜儀一般用于低頻段的實時儀一般用于低頻段的實時分析，尚達不到寬頻帶高分析，尚達不到寬頻帶高精度頻譜分析精度頻譜分析電子測量原理第 25頁 頻譜分析儀的分類（續(xù) 2）u 實時頻譜儀和非實時頻譜儀 實時分析應(yīng)達到的速度與被分析信號的帶寬及所要求的頻率分辨率有關(guān)。為顯示輸入信號的各頻率分量，帶通濾波器的中心頻率是多個或可變的。分辨力和靈敏度都不是很高。缺點是電。用單個數(shù)字濾波器代替多個模擬濾波器。常用 “倍頻程選擇性 ”表示遠離中心頻率一倍頻率處（ 2f0）的濾波器衰減量。 輸入通道216。 電子測量原理第 41頁 外差式頻譜儀的組成 主要包括輸入通道、混頻電路、中頻處理電路、檢波和視頻濾波等部分。用于控制加到儀器后續(xù)部分的信號電平，并對輸入信號取差頻以獲得固定的中頻。 第一混頻實現(xiàn)高中頻頻率變換，再由第二、三級甚至第四級混頻將固定的中頻逐漸降低。 數(shù)字濾波器選擇性較好、沒有漂移，能夠?qū)崿F(xiàn)極穩(wěn)定的窄分辨率帶寬。當(dāng)視頻濾波器的截止頻率小于分辨率帶寬時，視頻系統(tǒng)跟不上中頻信號包絡(luò)的快速變化，因此使信號的起伏被 “平滑 ”掉。 線性加權(quán)蹤跡平均 ：即 算術(shù)平均，采用相同的加權(quán)系數(shù)，是一種最便捷的數(shù)據(jù)加權(quán)計算。若不滿足所需的最短掃描時間，濾波器未達到穩(wěn)態(tài)，會導(dǎo)致信號的幅度損耗和頻率偏移。電子測量原理第 54頁 參數(shù)之間的相互關(guān)系（續(xù) 2）167。電子測量原理第 56頁 參數(shù)之間的相互關(guān)系（續(xù) 4） 輸入信號過大可能導(dǎo)致第一混頻受損，因此高電平輸入必須衰減，衰減量取決于第一混頻及其后續(xù)部分的動態(tài)范圍。 頻率精度216。 1dB壓縮點和最大輸入電平壓縮點和最大輸入電平頻率指標(biāo)幅度指標(biāo)電子測量原理第 58頁 頻率指標(biāo)216。 頻率分辨率（ Resolution） 表征了將最靠近的兩個相鄰頻譜分量分辨出來的能力。不同的頻譜儀有不同的 A、 B、 C值。通常用在源頻率的某一頻偏上相對于載波幅度下降的 dBc數(shù)值表示，如在 9KHz頻偏處＜－ 90dBc。電子測量原理第 64頁 幅度指標(biāo)（續(xù) 1）216。對這種零頻響應(yīng)的電平，通常用相對于滿刻度響應(yīng)的 dB數(shù)度量。為單位。電子測量原理第 67頁 付里葉分析儀u FFT分析儀的原理u FFT分析儀的實現(xiàn)u FFT分析儀與外差式頻譜分析儀 付里葉分析儀將輸入信號數(shù)字化，再對時域數(shù)字信息進行 FFT變換以獲得頻域表征，屬于數(shù)字式頻譜儀。將 N個采樣點作為時間記錄輸入，得到 N個節(jié)點的頻譜輸出，輸出記錄的復(fù)數(shù)值同時包含幅度、相位信息。 分析頻帶的搬移 a： ADC之后待測中頻信號的頻譜；b： 數(shù)字正弦波的頻譜c： 數(shù)字混頻器輸出頻譜 可見，原來的中頻帶限信號被搬移到了基帶，因此這個過程也叫數(shù)字下變頻（ DDC） 。 頻譜泄漏及其處理 FFT在原理上是采用有限長的時間記錄進行付氏變換，并在總體上不斷重復(fù)以代表對無限長實際序