近代电子测量技术-频谱仪课件.ppt

《近代电子测量技术-频谱仪课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、频域测量——频谱分析仪频谱分析仪是使用不同方法在频域内对信号的电压、功率、频率等参数进行测量并显示的仪器。时间幅度(功率)频率时域测量频域测量频率与时域的关系以频谱形式显示出所测信号分解的每个正弦波的幅度随频率变化的情况就是频域测量。频谱分析的基本概念广义上，信号频谱是指组成信号的全部频率分量的总集；狭义上，一般的频谱测量中常将随频率变化的幅度谱称为频谱。频谱测量：在频域内测量信号的各频率分量，以获得信号的多种参数。频谱测量的基础是付里叶变换。频谱的两种基本类型离散频谱（线状谱），各条谱线分别代表某个频率分量的幅度，每两条谱线之间的间隔相等连续频谱，可视为谱线间隔无穷

2、小，如非周期信号和各种随机噪声的频谱.调制失真噪声频谱分析的类型频谱分析仪的分类按分析处理方法：模拟式频谱仪、数字式频谱仪、模拟/数字混合式频谱仪；按基本工作原理：扫描式频谱仪、非扫描式频谱仪；按处理的实时性：实时频谱仪、非实时频谱仪；按频率轴刻度：恒带宽分析式频谱仪、恒百分比带宽分析式频谱仪；按输入通道数目：单通道、多通道频谱仪；按工作频带：高频、射频、低频等频谱仪。频段分配频谱分析仪是使用不同方法在频域内对信号的电压、功率、频率等参数进行测量并显示的仪器。一般有实时分析法、非实时分析法两种实现方法。实时分析法实时分析法又包括：并行滤波式（模拟）FFT分析法（数字）

3、频谱仪的实时与非实时分析并行滤波式每个滤波器之后都有各自的检波器，无需电子开关切换及检波建立时间，因此速度快，能够满足实时分析的需要。但是可显示的频谱分量数目取决于滤波器的数目，所以需要大量的滤波器。带通滤波器的性能指标（一）带宽通常是指3dB带宽，或称半功率带宽分辨率带宽（RBW）反映了滤波器区分两个相同幅度、不同频率的信号的能力RBW带通滤波器的性能指标（二）波形因子波型因子反映了区分两个不等幅信号的能力，也称带宽选择性波形因子定义为滤波器60dB带宽与3dB带宽之比。也可用40dB带宽与3dB带宽之比表示。波形因子较小的滤波器的特性曲线更接近于矩形，故波形因子也

4、称矩形系数带通滤波器的性能指标（三）滤波器响应时间（建立时间）信号从加到滤波器输入端到获得稳定输出所需的时间。通常用达到稳幅幅度的90％所需的时间TR来表述，它与绝对带宽B成反比：TR∝1/B。宽带滤波器的响应时间短，测量速度快；窄带滤波器建立时间较长，但频率分辨率更高、信噪比好。响应时间限制了频谱仪的扫描分析速度，影响实时频谱分析的实现。并行滤波器组处理（基于模拟滤波器或FFT－数字滤波）在特定时段中对时域数字信号进行FFT变换，得到频域信息并获取相对于频率的幅度、相位信息。可充分利用数字技术和计算机技术，非常适于非周期信号和持续时间很短的瞬态信号的频谱测量。但其分

5、析速率带宽受ADC采样速率限制，适合分析窄带信号。FFT分析法实时(FFT)分析仪方框图非实时分析法在任意瞬间只有一个频率成分能被测量，无法得到相位信息。适用于连续信号和周期信号的频谱测量。扫频式分析：使分析滤波器的频率响应在频率轴上扫描。差频式分析（外差式分析）：利用超外差接收机的原理，将频率可变的扫频信号与被分析信号进行差频，再对所得的固定频率信号进行测量分析，由此依次获得被测信号不同频率成分的幅度信息。这是频谱仪最常采用的方法。扫频外差方式频谱仪的实时与非实时分析（二）现代频谱仪将外差式扫描频谱分析技术与FFT数字信号处理技术相结合，兼有两种技术的优点：前端仍采

6、用传统的外差式结构，而在中频处理部分采用数字结构，中频信号由ADC量化，FFT则由通用微处理器或专用数字逻辑实现。这种方案充分利用了外差式频谱仪的频率范围和FFT优秀的频率分辨率，使得在很高的频率上进行极窄带宽的频谱分析成为可能，整机性能大大提高。滤波器扫描测试外差式频谱仪外差式频谱仪的组成输入通道中频信号预处理检波器视频滤波器踪迹处理主要技术参数参数之间的相互关系外差式频谱仪的频率变换原理与超外差式收音机相同：利用无线电接收机中普遍使用的自动调谐方式，通过改变扫频本振的频率来捕获待测信号的不同频率分量。也称扫频外差式频谱仪。扫频外差式方案是实施频谱分析的传统途径，在

7、高频段占据优势地位。外差式频谱分析仪频率范围宽、灵敏度高、频率分辨率可变，是目前频谱仪中数量最大的一种。由于被分析的频谱依次被顺序采样，因而不能进行实时分析。这种分析仪只能提供幅度谱，不能提供相位谱。外差式频谱仪的组成包括输入通道、混频电路、中频处理电路、检波和视频滤波等部分。输入通道（一）输入通道也称前端，主要由输入衰减、低噪声放大、低通滤波及混频等几部分组成，功能上相当于一台宽频段、窄带宽的外差式自动选频接收机。用于控制加到仪器后续部分的信号电平，并对输入信号取差频以获得固定的中频。输入衰减：一方面避免因信号电平过高而引起的失真，同时起到阻抗匹配