接收机有关参数的物理意义（课堂PPT）

1、1接收机有关参数的物理意义2007-11-1吕飞燕2目录v接收机原理框图v参数概述v3dB 6dB带宽v傅立叶变换的背景知识v检波:峰值准峰值,以及与扫描时间的关系v混频超外差脉冲重复率的定义34接收机的参数v根据CISPR 16(对应中文标准GB/T 6113.1)，接收机上的这些关键参数都是统一的，这些参数包括：中频带宽，检波器充放电时间常数，电表机械时间常数和过载系数。v通常EMC标准中的中频带宽都是6dB带宽，只有通信产品杂散测试需要使用3dB带宽。v对于30-1000MHz，所有EMI接收机的6dB带宽都统一为120KHz；对于150KHz-30MHz，则统一为9KHz。 53dB

2、6dB带宽的定义v3dB带宽：信号的功率谱下降到中频功率的1/2，或者信号的电平值下降到峰值的0.707 时， fH fL=B3dB。v6 dB带宽：信号的功率谱下降到中频功率的1/4 ，或者信号的电平值下降到峰值的1/2 时， fH fL=B6dB。6 fL 和和 fH 的定义的定义: 当信号频率降低或升高使得增益当信号频率降低或升高使得增益A( ) 下下降到中频增益降到中频增益A0 的的1/ 倍或倍或0.707倍时对应倍时对应的频率的频率,分别称为增益的低端截止频率分别称为增益的低端截止频率fL和和高端截止频率高端截止频率fH . 通频带通频带 f0.7 = fH fL fH 通频带的其他

3、叫法：通频带的其他叫法： 3dB带宽带宽 半功率频带半功率频带27傅立叶变换的背景知识v傅立叶变换是积分变换傅立叶变换是积分变换, ,既可以通过积分电路直接实现既可以通过积分电路直接实现, ,也可以通过信也可以通过信号取样采集并进行数据处理的方式来实现号取样采集并进行数据处理的方式来实现. .v积分电路积分电路, ,其实就是接收机上的检波电路其实就是接收机上的检波电路. .这可以实现从时域信号到单这可以实现从时域信号到单频点信号的检测频点信号的检测. .v信号处理信号处理: :先通过采样先通过采样, ,把连续的时域信号变成离散的时域信号数据把连续的时域信号变成离散的时域信号数据, ,再再通过通

4、过FFTFFT或者或者DFTDFT或者优化算法或者优化算法, ,得到频谱得到频谱. .dtethfHftj2)()(81、傅立叶变换公式v傅立叶变换可以得到时域信号的频谱：傅立叶变换可以得到时域信号的频谱：正变换正变换逆变换逆变换v 傅立叶变换的积分从负无穷到正无穷，要求已知信号的全部时域值，而傅立叶变换的积分从负无穷到正无穷，要求已知信号的全部时域值，而且是确知信号。且是确知信号。v 任一正弦信号可以表示成同频的余弦分量和同频的正弦分量之和。任一正弦信号可以表示成同频的余弦分量和同频的正弦分量之和。v 傅立叶变换的结果是复数，实部是余弦分量的幅度，虚部是正弦分量的傅立叶变换的结果是复数，实部

5、是余弦分量的幅度，虚部是正弦分量的幅度，可以得到频谱上任一点的实部和虚部，分辨率无穷高。幅度，可以得到频谱上任一点的实部和虚部，分辨率无穷高。dtethfHftj2)()(dfefHthftj2)()(图。傅立叶变换图。傅立叶变换 时域频域时间h(t)FTIFTRe(f)H(f)Im(f)ff92、时域信号到频域信号变换v为了对为了对FFT 有感性认识，下面给出几个典型的时域信号及相应的频域信号。有感性认识，下面给出几个典型的时域信号及相应的频域信号。v方波：方波：周期性信号，具有离散频谱，频谱的谱线是基频的整数倍。周期性信号，具有离散频谱，频谱的谱线是基频的整数倍。大多数信号能量在基波内。大

6、多数信号能量在基波内。如果信号有直流分量，频谱内在零频处就有一条谱线。如果信号有直流分量，频谱内在零频处就有一条谱线。Sin(x)/x函数是基波和谐波谱线的包络。函数是基波和谐波谱线的包络。( )u t图.方波的傅立叶变换()uf1/TTtf10v当方波的周期趋于无穷大，频谱中的离散谱线当方波的周期趋于无穷大，频谱中的离散谱线越来越靠近，最终得到单一脉冲对应的连续频越来越靠近，最终得到单一脉冲对应的连续频谱。谱。v单个方波的频谱可由单个方波的频谱可由Sin(x)/x函数描述。函数描述。2、时域信号到频域信号变换图5.12 单个方波脉冲的频谱( )u t1/TT()uftf11()uf2、时域信

7、号到频域信号变换v如果单一方波脉冲宽度如果单一方波脉冲宽度TP趋向于趋向于0，Sin(x)/x的的所有零点趋于无穷大。所有零点趋于无穷大。v时域中的无限窄脉冲时域中的无限窄脉冲Dirac脉冲，其傅立叶脉冲，其傅立叶变换得到的频谱是一条直线。变换得到的频谱是一条直线。v能量沿频率轴均匀分布。能量沿频率轴均匀分布。( )u t图5.13 Dirac脉冲的傅立叶变换tf12v相反，频域中零频处的一个相反，频域中零频处的一个Dirac脉冲，其傅脉冲，其傅立叶反变换得到的时域信号是直流分量。立叶反变换得到的时域信号是直流分量。()uf图5.14 一个直流电压的傅立叶变换u(t)tf2、时域信号到频域信号

8、变换13v周期为周期为T的一序列的一序列Dirac脉冲的频谱是一序列周脉冲的频谱是一序列周期为期为1/T的离散的离散Dirac脉冲谱线脉冲谱线vDirac脉冲序列是分析信号采样的有用工具。脉冲序列是分析信号采样的有用工具。模拟信号的采样是与模拟信号的采样是与Dirac脉冲序列的卷积脉冲序列的卷积。2、时域信号到频域信号变换u(t)tf-TT1/T1/T()uf图5.15 Dirac脉冲序列的傅立叶变换14v正弦信号的频谱正弦信号的频谱v正弦信号的傅立叶变换是在正弦信号的傅立叶变换是在fs和和fs频率处的频率处的Dirac脉冲。脉冲。2、时域信号到频域信号变换图5.16 正弦信号的傅立叶变换u(

9、t)T-1/T1/TtfU(f)15检波方式v由于民用的电磁兼容产品族标准都是从CISPR标准转化过来的，这些标准都是为了保证通信和广播的畅通而编制的，因此骚扰对通信和广播的影响最终是有人的主观听觉效果来判断，平均值检波和峰值检波都不足以描述脉冲的幅度，宽度和频度对视觉造成的影响，而必须用准峰值检波，只有准峰值检波才比较符合人耳对声音的反应规律。16几种检波方式的特点v1. 平均值检波：其最大特点是检波器的充放电时间常数平均值检波：其最大特点是检波器的充放电时间常数相同，特别适用于对连续波的测量。相同，特别适用于对连续波的测量。v2. 峰值检波：充电时间常数很小，即使是很窄的脉冲也峰值检波：充

10、电时间常数很小，即使是很窄的脉冲也能很快充电到稳定值，当中频信号消失后，由于电路的放电能很快充电到稳定值，当中频信号消失后，由于电路的放电时间常数很大，检波的输出电压可在很长一段时间内保持在时间常数很大，检波的输出电压可在很长一段时间内保持在峰值上。峰值检波的特点首先在军用设备的骚扰发射试验中峰值上。峰值检波的特点首先在军用设备的骚扰发射试验中被优先采用，因为好多军用装备只要单次脉冲的激励就可以被优先采用，因为好多军用装备只要单次脉冲的激励就可以造成爆炸或数字设备的误动作，而无需像音响设备那样讲究造成爆炸或数字设备的误动作，而无需像音响设备那样讲究时间的积累。时间的积累。v3. 准峰值检波：这

11、种检波器的冲放点时间常数介于平均准峰值检波：这种检波器的冲放点时间常数介于平均值于峰值之间，在测量周期内的检波器输出既与脉冲幅度有值于峰值之间，在测量周期内的检波器输出既与脉冲幅度有关，又与脉冲重复频率有关，其输出与干扰对听觉造成的效关，又与脉冲重复频率有关，其输出与干扰对听觉造成的效果相一致。果相一致。17接收机的测量周期接收机的测量时间直接跟检波器的冲放电时间有关。用准峰值检波方式进行测试的主要问题是测量时间长。下面是准峰值检波和峰值检波的测试时间比较。采用准峰值检波测量50Hz干扰信号的最小扫描时间（测量周期为1s）频率范围带宽步长步数最小扫描时间150kHz30MHz9kHz5kHz5

12、9705970s=1b40min30MHz1000MHz120kHz50kHz1940019400s=5b23min采用峰值检波法正确测量50Hz干扰信号的最小扫描时间（测量周期为20ms）频率范围带宽步长步数最小扫描时间150kHz30MHz9kHz5kHz59701194s=2min30MHz1000MHz120kHz50kHz19400388s=6min18混频v无论EMI接收机或是频谱分析仪均采用超外差结构。在这类配置中，频率转换（从高输入信号转换到较低的中频（IF）,需要将输入信号与来自接收机或分析仪内部精密本振LO实现混频。v混频电路,实质上是一个乘法电路.混频输出的电流,其频率成

13、分除了本振fL之外,还有fLfc.通过中频滤波器fI=fL-fc,就把fL-fc的成分取了出来。再经过第二次混频和第二次中频滤波,才把有用信号fc取出来.19什么是超外差v利用本地产生的振荡波与输入信号混频，将输入信号频率变利用本地产生的振荡波与输入信号混频，将输入信号频率变换为某个预定的频率的电路。换为某个预定的频率的电路。v超外差这种方法是为了适应远程通信对高频率、弱信号接收超外差这种方法是为了适应远程通信对高频率、弱信号接收的需要，在外差原理的基础上发展而来的。外差方法是将输的需要，在外差原理的基础上发展而来的。外差方法是将输入信号频率变换为音频，这种方法是将输入信号变换为超音入信号频率

14、变换为音频，这种方法是将输入信号变换为超音频，所以称之为超外差。频，所以称之为超外差。v超外差电路的典型应用是超外差接收机，其优点是：超外差电路的典型应用是超外差接收机，其优点是：容易容易得到足够大而且比较稳定的放大量。得到足够大而且比较稳定的放大量。具有较高的选择性和具有较高的选择性和较好的频率特性。较好的频率特性。容易调整。容易调整。v缺点是电路比较复杂，同时也存在着一些特殊的干扰，如像缺点是电路比较复杂，同时也存在着一些特殊的干扰，如像频干扰、组合频率干扰和中频干扰等。频干扰、组合频率干扰和中频干扰等。20频谱仪的分辨率带宽/视频带宽/脉冲重复率v把检波方式设置为峰值检波并最大值保持，分辨率带宽设为把检波方式设置为峰值检波并最大值保持，分辨率带宽设为1MHz