電子測量與儀器PPT教學(xué)課件-第7章 頻域測量1

1、圖7-1 信號的三維特性頻率頻域電壓時域時間圖7-2 時域與頻域的關(guān)系)cos()(tnAAtfnn1102dF(jw)e21f(t)dtf(t)e)F(jjetjew圖7-3 靜態(tài)頻率測量原理圖與結(jié)果掃 頻 信 號發(fā) 生 器被 測 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將每個頻率點(diǎn)及對應(yīng)的輸出電壓描點(diǎn)，再連成光滑曲線的幅頻特性曲線，即可得到被測網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性曲線。Uout11靜態(tài)2動態(tài)fO2圖7-7 為點(diǎn)頻測量法的結(jié)果曲線2. 掃頻測量法掃頻測量法是是利用一個掃頻信號發(fā)生器取代了點(diǎn)頻法中的正弦信號發(fā)生器，用示波器取代了點(diǎn)頻法中

2、的電壓表組成的。其根本工作原理如圖6-3所示。圖7-8中掃頻信號發(fā)生器中的掃頻振蕩器是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它產(chǎn)生一個幅度恒定且頻率隨時間線性連續(xù)變化的信號作為被測網(wǎng)絡(luò)的輸入信號，通常稱為掃頻信號，如圖7-8b中的波形。這個掃頻信號經(jīng)過被測電路后就不再是等幅的，而是幅度按照被測網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性做相應(yīng)變化，如圖7-8b中的波形，這個包絡(luò)線的形狀就是被測電路的幅頻特性。最后經(jīng)過Y通道圖7-8 掃頻測量法的結(jié)果曲線正 弦 波發(fā) 生 器被 測 電 路相 位 計(jì)參 考 信 號dtetfFdeFtftjtj)()()(21)(圖7-9 頻譜分析原理圖7-12 頻譜分析法快速傅立葉變換計(jì)算方數(shù)字濾波法數(shù)字式掃頻濾波法可調(diào)

3、濾波法順序?yàn)V波法非實(shí)時并行濾波法實(shí)時模擬式 常見的主要有： 頻率特性測試儀：主要用于電路頻率特性的測量，如幅頻特性、頻帶寬度、品質(zhì)因數(shù)以及特性阻抗等 頻譜分析儀：主要應(yīng)用于測量信號的個諧波分量、頻率及頻率響應(yīng)、諧波失真及噪聲分析等 網(wǎng)絡(luò)分析儀：主要用于測量電子網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)，包括對幅值響應(yīng)、相位響應(yīng)以及群時延的測量，在非線性，大功率網(wǎng)絡(luò)的測試和分析中發(fā)揮著重要的作用。并行濾波頻譜儀順序?yàn)V波頻譜儀可調(diào)濾波頻譜儀掃頻濾波頻譜儀 數(shù)字濾波式頻譜儀 被檢測信號經(jīng)過低通濾波器濾波后，由采樣保持電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)從模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，并送入數(shù)字濾波器進(jìn)行濾波。數(shù)字濾波器輸出的數(shù)字序列經(jīng)有效值檢波器檢波

4、后送顯示器進(jìn)行顯示。在該類頻譜分析儀中，數(shù)字濾波器的中心頻率和采樣保持器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)由控制器控制。 快速傅立葉變換式頻譜儀快速傅立葉變換器頻譜分析儀利用快速傅立葉變換FFT技術(shù)，根據(jù)被測信號的時域波形直接計(jì)算出信號的頻譜或功率譜。由于其頻率上限受到模數(shù)轉(zhuǎn)換器速度的限制，因此主要用于低頻頻譜分析。輸入信號經(jīng)過低通濾波器濾去信號中高于1/2采樣率的頻率，消除潛在的混疊成分后，由采樣電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)信號從模擬量到數(shù)字序列的變化。存儲器存儲接收到的數(shù)字信息并由數(shù)字信號處理器完成FFT運(yùn)算，最后將頻譜顯示出來。BWBWFFdB60)(2VBWRBWRBWSPANkST頻譜純度表示了輸出中對

5、諧波和雜波的抑制能力 。DdBfmfcMARKERD1.0 kHz-26 dBAM%=20010- （DdB/20）TMARKERMARKERD10msec1.00 xDEmaxEmin5.00ms.818 X 最寬的分辨帶寬 最寬的視頻帶寬 線性方式顯示 零掃寬 fmDdBMARKER D1kHz-26dB 120PPmm m的值越小，用功率計(jì)法測調(diào)幅度的測量誤差的值越小，用功率計(jì)法測調(diào)幅度的測量誤差將越大；當(dāng)將越大；當(dāng)m30%時，測量精度可優(yōu)于時，測量精度可優(yōu)于1%。功功率計(jì)法通常用于調(diào)幅度測量儀的定標(biāo)和計(jì)算率計(jì)法通常用于調(diào)幅度測量儀的定標(biāo)和計(jì)算。 )sincos()cos()(tmtVt

6、wVtvmcmcmVm 和Wc是載波的幅值和角頻，m和Wc是低頻調(diào)相信號的幅值和角頻。顯然m是載波調(diào)相的最大相角偏差。已調(diào)相載波的隨時間增大的總角是)sin(tmtmCtfmffftfmffftmtmtdtdmmcmmcmmcmc222cos)coscos)sin(（和等式兩端除 后式是調(diào)頻的表達(dá)式，可見，已調(diào)載波既是調(diào)相波也是調(diào)頻波。作為調(diào)頻時，他最大的頻偏f-fc=mfm，從而m=f/fm。 其中，fm是低頻調(diào)制波的頻率，m稱為調(diào)頻系數(shù)，f稱最大頻偏。MARKERD1.0 kHz-40dB塞爾函數(shù)實(shí)例塞爾函數(shù)實(shí)例 在信號處理中的調(diào)頻合成FMsynthesis或凱澤窗Kaiserwindow