第六章 頻域測(cè)量?jī)x器原理及應(yīng)用

1、電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第1頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第2頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第3頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第4頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第5頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第6頁(yè) ntjnnectf0)( 其中其中cn稱(chēng)為周期信號(hào)稱(chēng)為周期信號(hào)f(t)的付氏級(jí)數(shù)系數(shù)，或的付氏級(jí)數(shù)系數(shù)，或f(t)的的頻譜系頻譜系數(shù)數(shù)。付氏級(jí)數(shù)明確地表現(xiàn)了信號(hào)的頻域特性。付氏級(jí)數(shù)明確地表現(xiàn)了信號(hào)的頻域特性。 對(duì)應(yīng)的周期信號(hào)付氏變換式為：對(duì)應(yīng)的周期信號(hào)付氏變換式為：dtetfTcTTTtjnn 2/2/00)(1 ,2 nnncjF02 頻譜密度函數(shù)頻譜密度函數(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)頻譜簡(jiǎn)稱(chēng)頻譜電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第7頁(yè)電子測(cè)量

2、原理電子測(cè)量原理第8頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第9頁(yè)-T1T1 連續(xù)方波信號(hào)的波形如上圖所示，它在一個(gè)周連續(xù)方波信號(hào)的波形如上圖所示，它在一個(gè)周期內(nèi)的時(shí)域表達(dá)式為期內(nèi)的時(shí)域表達(dá)式為其中其中T0為方波的周期，脈沖寬度為為方波的周期，脈沖寬度為2T1。 2 0 1)(011TtTTttx電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第10頁(yè)00w0w-0wncn00w0w-0wncn00w-0wncn0wT1=T0/4T1=T0/8T1=T0/16電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第11頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第12頁(yè)dttfE 2)()( 當(dāng)當(dāng)E() 有限時(shí)，有限時(shí)，f(t)被稱(chēng)為能量有限信號(hào)，簡(jiǎn)稱(chēng)被稱(chēng)為能量有限信號(hào)，簡(jiǎn)稱(chēng)能

3、能量信號(hào)量信號(hào)。 由帕斯瓦爾公式由帕斯瓦爾公式可知，可知，信號(hào)經(jīng)過(guò)付氏變換之后能量保持不變信號(hào)經(jīng)過(guò)付氏變換之后能量保持不變。即令。即令 djFdttf22)(21)( 2)(1)( jFS dSE 0)()(，因此得到：，因此得到： 能量密度譜，簡(jiǎn)稱(chēng)能量譜或能譜，能量密度譜，簡(jiǎn)稱(chēng)能量譜或能譜，表示單位頻帶內(nèi)所含能量。任何帶寬表示單位頻帶內(nèi)所含能量。任何帶寬內(nèi)的信號(hào)能量均與能量譜曲線(xiàn)下相應(yīng)內(nèi)的信號(hào)能量均與能量譜曲線(xiàn)下相應(yīng)的面積成正比的面積成正比 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第13頁(yè) 222)(1lim)(TTTdttfTP 當(dāng)當(dāng)P()有限時(shí)，有限時(shí)，f(t)為功率有限信號(hào)，簡(jiǎn)稱(chēng)為功率有限信號(hào)，簡(jiǎn)稱(chēng)功

4、率信功率信號(hào)號(hào)。由于信號(hào)的平均功率時(shí)間定義為。由于信號(hào)的平均功率時(shí)間定義為T(mén)，顯，顯然一切能量有限信號(hào)的平均功率都為零。因此，然一切能量有限信號(hào)的平均功率都為零。因此，一一般的功率有限信號(hào)必定不是能量信號(hào)般的功率有限信號(hào)必定不是能量信號(hào)。 由帕斯瓦爾公式得由帕斯瓦爾公式得 ，令，令 dTjFPT2)(lim21)( TjFSTp2)(lim1)( ，則有，則有 dSPp 0)()(功率密度譜，簡(jiǎn)稱(chēng)功率譜，表示單位功率密度譜，簡(jiǎn)稱(chēng)功率譜，表示單位頻帶內(nèi)單位頻帶內(nèi)的功率頻帶內(nèi)單位頻帶內(nèi)的功率 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第14頁(yè) dtetfjFtj )()(其反變換或逆變換為：其反變換或逆變換為： t

5、jejFtf )(21)(頻譜頻譜電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第15頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第16頁(yè) nnjjenfeF )(其反變換為：其反變換為： deeFnfnjj)(21頻譜頻譜電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第17頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第18頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第19頁(yè)時(shí)域時(shí)域周期周期非周期非周期連續(xù)連續(xù)離散離散頻域頻域周期周期非周期非周期連續(xù)連續(xù)離散離散付付氏氏變變換換電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第20頁(yè)在頻域內(nèi)對(duì)元器件、在頻域內(nèi)對(duì)元器件、電路或系統(tǒng)的特性電路或系統(tǒng)的特性進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，顯進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，顯示示頻率特性曲線(xiàn)頻率特性曲線(xiàn).可對(duì)信號(hào)的頻可對(duì)信號(hào)的頻譜進(jìn)行分析，譜進(jìn)行分析，顯示顯

6、示信號(hào)的頻信號(hào)的頻譜分布圖譜分布圖。電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第21頁(yè)網(wǎng)絡(luò)輸出端的網(wǎng)絡(luò)輸出端的電壓幅度指示電壓幅度指示器器網(wǎng)絡(luò)輸入端網(wǎng)絡(luò)輸入端的電壓幅度的電壓幅度指示器指示器輸入信號(hào)源，提供頻率和電壓輸入信號(hào)源，提供頻率和電壓幅度均可調(diào)整的正弦信號(hào)幅度均可調(diào)整的正弦信號(hào)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第22頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第23頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第24頁(yè)掃 頻 信 號(hào)發(fā) 生 器被 測(cè) 電 路峰 值 檢 波 器Y 軸放 大 器X 軸放 大 器掃 描 電 壓發(fā) 生 器u3u4u5u1u2tttt示波器示波器電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第25頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第26頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量

7、原理第27頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第28頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第29頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第30頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第31頁(yè)BT3GIII電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第32頁(yè)BT-3GIII頻率特性測(cè)試儀的面板布置頻率特性測(cè)試儀的面板布置調(diào)節(jié)掃描線(xiàn)和水調(diào)節(jié)掃描線(xiàn)和水平線(xiàn)重合平線(xiàn)重合調(diào)節(jié)掃描線(xiàn)調(diào)節(jié)掃描線(xiàn)明暗明暗使掃描線(xiàn)光使掃描線(xiàn)光滑清晰滑清晰常接檢波探常接檢波探頭輸出頭輸出改變改變y增益增益及掃描曲及掃描曲線(xiàn)高度線(xiàn)高度調(diào)節(jié)頻率標(biāo)調(diào)節(jié)頻率標(biāo)記大小記大小可使需要中可使需要中心頻率位于心頻率位于屏幕中心屏幕中心外接輸入選外接輸入選定的頻率信定的頻率信號(hào)號(hào)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第33頁(yè)電子

8、測(cè)量原理電子測(cè)量原理第34頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第35頁(yè) 將頻標(biāo)選擇旋鈕置于將頻標(biāo)選擇旋鈕置于10/110/1位置，中心頻率置于起始處，此位置，中心頻率置于起始處，此時(shí)屏幕中出現(xiàn)不同于菱形頻標(biāo)的特殊標(biāo)識(shí)，稱(chēng)作零拍。時(shí)屏幕中出現(xiàn)不同于菱形頻標(biāo)的特殊標(biāo)識(shí)，稱(chēng)作零拍。 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)中心頻率旋鈕，會(huì)發(fā)現(xiàn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)中心頻率旋鈕，會(huì)發(fā)現(xiàn)0 0拍及右面的大小頻標(biāo)逐拍及右面的大小頻標(biāo)逐漸左移。其中幅度大的為漸左移。其中幅度大的為10MHz10MHz頻標(biāo)，幅度小的為頻標(biāo)，幅度小的為1MHz1MHz頻標(biāo)，頻標(biāo)，如圖如圖.3（a a）所示。）所示。準(zhǔn)備準(zhǔn)備頻標(biāo)識(shí)別頻標(biāo)識(shí)別電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第

9、36頁(yè)Y Y輸入端輸入端外接頻標(biāo)外接頻標(biāo)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第37頁(yè)測(cè)量通頻帶和增益測(cè)量通頻帶和增益電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第38頁(yè)注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第39頁(yè)雙調(diào)諧回路幅頻特性雙調(diào)諧回路幅頻特性電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第40頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第41頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第42頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第43頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第44頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第45頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第46頁(yè)視視頻頻濾濾波波X放放大大Y放放大大fx檢檢波波掃掃描描信信號(hào)號(hào)發(fā)發(fā)生生器器LOfLIF濾濾波波中中頻頻信信號(hào)號(hào)處處理理輸輸入入電電路路電子測(cè)量原理電子

10、測(cè)量原理第47頁(yè) 付里葉分析儀付里葉分析儀將輸入信號(hào)數(shù)字化，再對(duì)將輸入信號(hào)數(shù)字化，再對(duì)時(shí)域數(shù)字信息進(jìn)行時(shí)域數(shù)字信息進(jìn)行FFT變換以獲得頻域表征，變換以獲得頻域表征，屬于數(shù)字式頻譜儀。屬于數(shù)字式頻譜儀。由于采用微處理器或?qū)Ｓ捎诓捎梦⑻幚砥骰驅(qū)Ｓ眉呻娐罚俣让黠@超過(guò)傳統(tǒng)的模擬式掃用集成電路，速度明顯超過(guò)傳統(tǒng)的模擬式掃描頻譜儀，能進(jìn)行描頻譜儀，能進(jìn)行實(shí)時(shí)分析實(shí)時(shí)分析；但它同時(shí)受；但它同時(shí)受A/D轉(zhuǎn)換器件的指標(biāo)限制，通常帶寬是有限的，轉(zhuǎn)換器件的指標(biāo)限制，通常帶寬是有限的，工作頻段較低。工作頻段較低。 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第48頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第49頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第50頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第51頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第5