電子測量與儀器（第2版） 課件 項目4 頻域的測量

延時文字《電子測量與儀器》頻域的測量CONTENTS內(nèi)容12頻域測量的概念頻譜分析的概念與特點34頻譜分析儀的種類與工作原理頻譜儀的主要性能指標(biāo)與應(yīng)用頻域的測量PART14.1頻域測量的概念頻域的測量ftA從左側(cè)看過去時域測量、時域分析從右側(cè)看過去頻域測量、頻域分析時域分析和頻域分析是從時間和頻率兩個不同的角度觀察同一信號，其結(jié)果反映了事物不同的側(cè)面。PART24.2頻譜分析的概念與特點頻域的測量

1.頻譜分析的概念

頻譜分析就是測量信號的各頻率分量，分析信號由哪些不同頻率、相位和幅度的正弦波構(gòu)成。信號的頻譜分析包括對信號的所有頻率特性的分析，如對幅度譜、相位譜、能量譜、功率譜等進(jìn)行測量，從而獲得信號在不同頻率上的幅度、相位、功率等信息。常見信號的頻譜有兩種基本類型（1）離散頻譜各種周期性信號頻譜是離散頻譜。（2）連續(xù)頻譜非周期信號和各種隨機(jī)噪聲的頻譜是連續(xù)頻譜。頻域的測量2.示波測試和頻譜分析的特點（1）時域是唯一客觀存在的域，頻域是一個非真實的，遵循特定規(guī)律的數(shù)學(xué)范疇。（2）某些時域上較復(fù)雜的波形，頻域上的顯示可能較為簡單。示波器測試圖形

頻譜儀測試圖形頻域的測量（3）對于失真很小的信號，示波器很難定量分析失真的程度。但頻譜儀對于信號的基波和各次諧波能直接給出定量的結(jié)果，譜線數(shù)量清晰明了。用示波器不容易觀察波形的失真用頻譜儀容易觀察失真信號的頻率成分和幅度頻域的測量（4）對于確定信號存在著傅里葉變換，將時域信號分解成正弦和余弦曲線的疊加，完成信號從時域到頻域的轉(zhuǎn)換，變換結(jié)果為幅度譜或相位譜。

對于隨機(jī)信號不存在傅里葉變換，只就某些樣本函數(shù)的統(tǒng)計特征值作出估算，如均值、方差等，對它們進(jìn)行的是功率譜分析。PART34.3頻譜分析儀的種類與工作原理頻域的測量

頻譜分析儀就是使用不同方法在頻域內(nèi)對信號的電壓、功率、頻率等參數(shù)進(jìn)行測量并顯示的儀器。1.頻譜分析儀的種類

（1）按對信號的分析處理方法分類可分為模擬式頻譜儀、數(shù)字式頻譜儀、模擬/數(shù)字混合式頻譜儀。（2）按對信號處理的實時性分類可分為實時頻譜儀和非實時頻譜儀。（3）按頻譜儀的頻率軸刻度類型分類可分為恒帶寬分析式頻譜儀、恒百分比帶寬分析式頻譜儀。此外，按工作頻帶分類，可分為高頻頻譜儀、低頻頻譜儀、射頻頻譜儀、微波頻譜儀等。頻域的測量2.頻譜分析儀的組成及工作原理

1）模擬式頻譜儀（1）并行濾波實時頻譜儀信號同時加到通帶互相銜接的多個帶通濾波器中，各個頻率同時被檢波，經(jīng)電子開關(guān)輪流顯示在熒光屏上，實現(xiàn)實時測量。并行濾波實時頻譜儀組成框圖頻域的測量（2）擋級濾波器式頻譜儀其將電子開關(guān)加在檢波器前，減少了檢波器數(shù)量，濾波后信號經(jīng)公共檢波器檢波后，送至熒光屏，是一種非實時測量。擋級濾波器式頻譜儀組成框圖頻域的測量（3）外差式頻譜儀將本機(jī)振蕩器產(chǎn)生的頻率可變的掃頻信號與被分析信號進(jìn)行差頻，差頻所得固定中頻信號送入窄帶濾波器，由后級電路進(jìn)行測量分析，由此依次獲得被測信號不同頻率分量的幅值信息。外差式頻譜儀組成框圖頻域的測量

2）數(shù)字式頻譜儀（1）數(shù)字濾波式實時頻譜儀僅用一個數(shù)字濾波器，即構(gòu)成與模擬式頻譜儀中并行濾波法等效的實時頻譜儀?？梢詫崿F(xiàn)頻分和時分復(fù)用，完成頻譜測量。數(shù)字濾波式實時頻譜儀組成框圖頻域的測量

（2）快速傅里葉頻譜儀其核心技術(shù)是傅里葉變換（FFT分析），得到被分析信號的離散頻譜，再經(jīng)平方獲得功率譜?？焖俑道锶~頻譜儀的工作頻段一般在低頻范圍，已成為低頻頻譜分析的主要方法。快速傅里葉頻譜儀組成框圖PART44.4頻譜儀的主要性能指標(biāo)與應(yīng)用頻域的測量1.主要性能指標(biāo)

1）頻率范圍頻率范圍指頻譜儀能達(dá)到規(guī)定性能的最大頻率區(qū)間。如0.15～1050MHz、30Hz～26.5GHz?！邦l率”指中心頻率，即位于顯示頻譜寬度中心的頻率。

2）掃描寬度掃描寬度又稱分析譜寬、掃寬、頻率量程、頻譜跨度等，指頻譜儀在一次分析過程中所顯示的頻率范圍，掃頻寬度與分析時間之比就是掃頻速度。

3）掃描時間也稱分析時間，指進(jìn)行一次全頻率范圍的掃描并完成測量所需要的時間。頻域的測量4）測量范圍測量范圍指在任何環(huán)境下可以測量的最大信號與最小信號的間隔。

5）靈敏度靈敏度指頻譜儀測量微弱信號的能力，定義為顯示幅度滿度時，輸入信號的最小電平值。

6）分辨力分辨力指分辨頻譜中兩個相鄰分量之間的最小譜線間隔。

7）動態(tài)范圍動態(tài)范圍指能以規(guī)定的準(zhǔn)確度測量同時出現(xiàn)在輸入端的兩個信號之間的最大差值。頻域的測量2.頻譜儀的測量領(lǐng)域

1）正弦信號的頻譜純度測量信號的幅度、頻率，以及寄生頻譜的諧波分量。

2）非正弦波的頻譜測量脈沖信號、音頻視頻信號的頻譜。3）調(diào)制信號的頻譜測量調(diào)幅波的調(diào)幅系數(shù)、調(diào)頻波的頻偏和調(diào)頻系數(shù)，以及寄生調(diào)制參數(shù)。

4）通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)質(zhì)量測量通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)的載頻頻率、頻率穩(wěn)定性、寄生調(diào)制，以及頻率牽引等。頻域的測量5）放大器等的性能測試測量放大器的幅頻特性、寄生振蕩、諧波和互調(diào)失真等，混頻器、倍頻器的變換損耗等。6）噪聲測試測量噪聲信號的頻譜，分析頻譜分量。7）電磁干擾測試測量輻射干擾、傳導(dǎo)干擾、電磁干擾。在軍事領(lǐng)域偵察敵方電臺，測試敵方施放的干擾。THANKS巧學(xué)善思精練延時文字《電子測量與儀器》GSP-830型頻譜分析儀蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院黃璟CONTENTS內(nèi)容12主要性能指標(biāo)操作面板3顯示界面PART1主要性能指標(biāo)GSP-830型頻譜分析儀GSP-830型頻譜儀的主要性能指標(biāo)（1）頻率范圍：9kHz～3GHz；（2）頻寬范圍：2kHz～3GHz在1-2-5順序步進(jìn),全展頻,零展頻；（3）相位噪聲：-80dBc/Hz@1GHz20kHzoffset典型值；（4）掃頻時間范圍：50ms～25.6s；（5）分辨率帶寬：3kHz,30kHz,300kHz,4MHz；（6）視頻頻寬范圍：10Hz～1MHz1-3步進(jìn)；（7）測量范圍：-103dBm～+20dBm:1MHz～15MHz,Ref.Level@-30dBm

-117dBm～+20dBm:15MHz～1GHz,Ref.Level≧-110dBm

-114dBm～+20dBm:1GHz～3GHz,Ref.Level≧-110dBm

(Span=50kHz,RBW=3kHz)GSP830型頻譜分析儀（8）過載保護(hù)：Max.+30dBm,±25VDC；（9）參考電平范圍：-110dBm～+20dBm；（10）精確度：±1dB@100MHz；（11）頻率平坦度：±1dB；（12）幅度線性度：±1dBover70dB；（13）平均背景噪聲：<-135±1dBm/Hz:1MHz～15MHz,Ref.Level@-30dBm

<-149dBm/Hz,典型-152dBm/Hz:15MHz～1GHz,Ref.Level≧-110dBm

<-146dBm/Hz,典型-149dBm/Hz:1GHz～3GHz,Ref.Level≧-110dBm（14）三階交調(diào)失真：<-70dBcRF輸入@-40dBm,Ref.Level@-30dBm；（15）協(xié)波失真：<-60dBcRF輸入<-40dBm,Ref.Level@-30dBm；GSP830型頻譜分析儀（16）非諧波偽噪聲：<-93dBm,1MHz～15MHz,Ref.Level@-30dBm

<-107dBm～+20dBm:15MHz～1GHz,Ref.Level≧-110dBm

<-104dBm～+20dBm:1GHz～3GHz,Ref.Level≧-110dBm

(Span=50kHz,RBW=3kHz)（17）顯示器：640x480高分辨率TFT彩色LCD（18）分割視窗：動態(tài)視窗:上,下或交替（19）游標(biāo)：10組峰值游標(biāo):5組△游標(biāo)

功能:Delta,ToPeak,ToMinimum,PeakTrack,PeakTable,PeakSortGSP830型頻譜分析儀（20）軌跡偵測：3個軌跡功能：峰值,最大值保持,凍結(jié),平均,軌跡數(shù)學(xué)運(yùn)算（21）功率測量：

ACPR,OCBW,信道功率,NdB帶寬和相位抖動（22）自動設(shè)定功能：自動偵測并顯示（23）觸發(fā)：

條件:視頻,外部(正向,+5VTTL外部信號)

模式:普通,單次,連續(xù)PART2操作面板GSP830型頻譜分析儀1）前面板GSP830型頻譜分析儀①LCD顯示器；

②F1～F6功能鍵；③主要功能鍵；④量測功能鍵；⑤控制鍵；

⑥狀態(tài)鍵；⑦電源鍵；

⑧方向鍵；⑨飛梭旋鈕；

⑩輸入端子；（11）前置放大器電源供應(yīng)器端子；（12）數(shù)字輸入鍵；（13）跟蹤發(fā)生器輸出端子；（14）USB輸出連接器。GSP830型頻譜分析儀2）后面板GSP830型頻譜分析儀①頻率調(diào)整點；②GPIB連接器；③USB連接器；

④RS232C連接器；⑤音頻輸出端口；⑥電池組；⑦主電源開關(guān)；

⑧保險絲插座；⑨電源線插座；