第5章频域测量ppt课件.ppt

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1、第5章频域测量5.1频谱分析的基本概念5.2扫描式频谱仪5.3傅里叶分析仪5.4相位噪声测量5.5小结哈尔滨工业大学电气学院梁军第5章频域测量5.1频谱分析的基本概念5.2扫描式频谱仪5.3傅里叶分析仪5.4相位噪声测量5.5小结信号频谱：信号的全部频率分量组成的幅度谱时间幅度(功率)频率时域测量频域测量频谱的两种基本类型：连续频谱、离散频谱Ot)(1tvLLOw()wj1V离散频谱Ot)(1tvOw()wj1V频域时域连续频谱时频关系时域信号频域频谱变换方式连续周期离散非周期傅立叶级数连续非周期连续非周期傅立叶变换离散非周期连续周期序列的傅立叶变换离散周期离散周期离散傅立叶级数结论：周期

2、离散非周期连续频谱仪模拟式（扫描式）数字式（非扫描式）滤波式外差式FFT计算法数字滤波法第5章频域测量5.1频谱分析的基本概念5.2扫描式频谱仪5.3傅里叶分析仪5.4相位噪声测量5.5小结第5章频域测量5.2扫描式频谱仪5.2.1滤波式频谱分析技术5.2.2外差式频谱仪第5章频域测量5.2扫描式频谱仪5.2.1滤波式频谱分析技术5.2.2外差式频谱仪滤波式频谱分析的基本原理带通滤波器检波器显示器滤波式频谱仪有以下几种：档级滤波式频谱仪并行滤波式频谱仪扫频滤波式频谱仪数字滤波式频谱仪中心频率多个或可变档级滤波式频谱仪x前置放大器窄带滤波器窄带滤波器窄带滤波器窄带滤波器门门门门脉冲分配器脉冲

3、发生器阶梯波发生器X放大Y放大u检波并行滤波，串行检波测量的实时性差体积大、分辨力不高适用于低频段的音频测试滤波器组：中心频率固定、相邻，通带互相衔接并行滤波式频谱仪Y放大前置放大器窄带滤波器窄带滤波器窄带滤波器窄带滤波器检波器检波器检波器检波器电子扫描开关扫描发生器X放大ux同时测量Aff1f2并行滤波，并行检波速度快，测量的实时性强体积大扫频滤波式频谱仪视频检波器X放大Y放大ux电调谐滤波器锯齿波发生器……中心频率可调的窄带滤波器测量的实时性差结构简单、价格低廉损耗大，调谐范围窄，分辨力差数字滤波式频谱仪uxA/D数据缓存数字滤波器数字检波平均显示时基地址控制等效多个模拟滤波器中心频率

4、由时基电路控制改变频率分辨力高处理精度高第5章频域测量5.2扫描式频谱仪5.2.1滤波式频谱分析技术5.2.2外差式频谱仪基本原理：与超外差式收音机相同RFLOIF中心频率固定为混频器衰减放大低通滤波混频器中频滤波检波视频滤波本振斜波发生X放大Y放大被测信号经衰减、放大、低通滤波，加到混频器扫描锯齿波驱动本振，产生本振扫频信号两信号混频，产生丰富的频率分量中频滤波器将分量滤出，即中频信号中频信号经检波、视频滤波、放大，加到垂直偏转板扫描锯齿波加到水平偏转板，形成频率轴组成和工作过程频率变换原理RFLOIF有两个频率成分都可通过中频滤波器需要的不需要的镜像频率，记为当测量频率成分的幅值时，频

5、率成分的幅值会迭加在其上，引起测量误差频率变换测量误差解决方法：提高中频频率，从而增加镜像频率fimag和频率分量fX的频率间距交叠高中频频率变换频率变换输入频率范围本振频率范围镜像频率范围低通滤波A多级混频---将高中频信号降低到固定低中频低通滤波带通滤波带通滤波射频输入100KHz~3GHz第一本振4GHz~6.9GHz3.9GHz第二本振第三本振3.56GHz340MHz329.3MHz10.7MHz主要性能指标输入频率范围频谱仪可以测量的最大频率区间主要由扫描本振的频率范围决定频率扫描宽度（Span）一次测量（一次频率扫描）所显示的频率范围小于或等于输入频率范围可手动设置或自动调节

6、频率分辨力（Resolution）将最靠近的两个频率分量区分开的能力由中频滤波器的分辨带宽（RBW）决定显示分辨带宽3dBLO混频器锯齿波检波器输入频谱3dB10kHz10kHzRBW频率精度频率轴读数的精度与本振频率稳定度、扫描宽度、分辨带宽等因素有关扫描时间（SweepTime，ST）完成一次扫描测量所需的时间，也叫分析时间扫描时间和测量精度应综合考虑扫描时间与频率扫描宽度、分辨带宽、视频滤波带宽相关相位噪声理想本振信号频谱实际本振信号频谱本振信号频率短期稳定度指标偏离本振频率某一个频偏处，相对于本振幅度下降的dBc数相噪由本振信号频率或相位不稳定引起本振越稳定，分辨带宽越窄，相噪越小

7、绝对幅度（dBm）相对幅度（dB）相对频率绝对频率幅度测量精度动态范围动态范围可同时测量的最大与最小信号的幅值之比本底噪声（NoiseFloor）来自频谱仪内部的热噪声导致信噪比下降，频谱图中为接近显示底部的噪声基线灵敏度/噪声电平可测最小信号电平的能力信号电平1dB压缩点1dB压缩1dB压缩点确定放大器的线性工作区1dB压缩点输入输出最大输入电平正常工作时输入电平的最大限度由衰减器、第一级混频器决定第5章频域测量5.1