电子测量与仪器（第2版） 课件 项目4 频域的测量

延时文字《电子测量与仪器》频域的测量CONTENTS内容12频域测量的概念频谱分析的概念与特点34频谱分析仪的种类与工作原理频谱仪的主要性能指标与应用频域的测量PART14.1频域测量的概念频域的测量ftA从左侧看过去时域测量、时域分析从右侧看过去频域测量、频域分析时域分析和频域分析是从时间和频率两个不同的角度观察同一信号，其结果反映了事物不同的侧面。PART24.2频谱分析的概念与特点频域的测量

1.频谱分析的概念

频谱分析就是测量信号的各频率分量，分析信号由哪些不同频率、相位和幅度的正弦波构成。信号的频谱分析包括对信号的所有频率特性的分析，如对幅度谱、相位谱、能量谱、功率谱等进行测量，从而获得信号在不同频率上的幅度、相位、功率等信息。常见信号的频谱有两种基本类型（1）离散频谱各种周期性信号频谱是离散频谱。（2）连续频谱非周期信号和各种随机噪声的频谱是连续频谱。频域的测量2.示波测试和频谱分析的特点（1）时域是唯一客观存在的域，频域是一个非真实的，遵循特定规律的数学范畴。（2）某些时域上较复杂的波形，频域上的显示可能较为简单。示波器测试图形

频谱仪测试图形频域的测量（3）对于失真很小的信号，示波器很难定量分析失真的程度。但频谱仪对于信号的基波和各次谐波能直接给出定量的结果，谱线数量清晰明了。用示波器不容易观察波形的失真用频谱仪容易观察失真信号的频率成分和幅度频域的测量（4）对于确定信号存在着傅里叶变换，将时域信号分解成正弦和余弦曲线的叠加，完成信号从时域到频域的转换，变换结果为幅度谱或相位谱。

对于随机信号不存在傅里叶变换，只就某些样本函数的统计特征值作出估算，如均值、方差等，对它们进行的是功率谱分析。PART34.3频谱分析仪的种类与工作原理频域的测量

频谱分析仪就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。1.频谱分析仪的种类

（1）按对信号的分析处理方法分类可分为模拟式频谱仪、数字式频谱仪、模拟/数字混合式频谱仪。（2）按对信号处理的实时性分类可分为实时频谱仪和非实时频谱仪。（3）按频谱仪的频率轴刻度类型分类可分为恒带宽分析式频谱仪、恒百分比带宽分析式频谱仪。此外，按工作频带分类，可分为高频频谱仪、低频频谱仪、射频频谱仪、微波频谱仪等。频域的测量2.频谱分析仪的组成及工作原理

1）模拟式频谱仪（1）并行滤波实时频谱仪信号同时加到通带互相衔接的多个带通滤波器中，各个频率同时被检波，经电子开关轮流显示在荧光屏上，实现实时测量。并行滤波实时频谱仪组成框图频域的测量（2）挡级滤波器式频谱仪其将电子开关加在检波器前，减少了检波器数量，滤波后信号经公共检波器检波后，送至荧光屏，是一种非实时测量。挡级滤波器式频谱仪组成框图频域的测量（3）外差式频谱仪将本机振荡器产生的频率可变的扫频信号与被分析信号进行差频，差频所得固定中频信号送入窄带滤波器，由后级电路进行测量分析，由此依次获得被测信号不同频率分量的幅值信息。外差式频谱仪组成框图频域的测量

2）数字式频谱仪（1）数字滤波式实时频谱仪仅用一个数字滤波器，即构成与模拟式频谱仪中并行滤波法等效的实时频谱仪。可以实现频分和时分复用，完成频谱测量。数字滤波式实时频谱仪组成框图频域的测量

（2）快速傅里叶频谱仪其核心技术是傅里叶变换（FFT分析），得到被分析信号的离散频谱，再经平方获得功率谱。快速傅里叶频谱仪的工作频段一般在低频范围，已成为低频频谱分析的主要方法。快速傅里叶频谱仪组成框图PART44.4频谱仪的主要性能指标与应用频域的测量1.主要性能指标

1）频率范围频率范围指频谱仪能达到规定性能的最大频率区间。如0.15～1050MHz、30Hz～26.5GHz。“频率”指中心频率，即位于显示频谱宽度中心的频率。

2）扫描宽度扫描宽度又称分析谱宽、扫宽、频率量程、频谱跨度等，指频谱仪在一次分析过程中所显示的频率范围，扫频宽度与分析时间之比就是扫频速度。

3）扫描时间也称分析时间，指进行一次全频率范围的扫描并完成测量所需要的时间。频域的测量4）测量范围测量范围指在任何环境下可以测量的最大信号与最小信号的间隔。

5）灵敏度灵敏度指频谱仪测量微弱信号的能力，定义为显示幅度满度时，输入信号的最小电平值。

6）分辨力分辨力指分辨频谱中两个相邻分量之间的最小谱线间隔。

7）动态范围动态范围指能以规定的准确度测量同时出现在输入端的两个信号之间的最大差值。频域的测量2.频谱仪的测量领域

1）正弦信号的频谱纯度测量信号的幅度、频率，以及寄生频谱的谐波分量。

2）非正弦波的频谱测量脉冲信号、音频视频信号的频谱。3）调制信号的频谱测量调幅波的调幅系数、调频波的频偏和调频系数，以及寄生调制参数。

4）通信系统的发射机质量测量通信系统的发射机的载频频率、频率稳定性、寄生调制，以及频率牵引等。频域的测量5）放大器等的性能测试测量放大器的幅频特性、寄生振荡、谐波和互调失真等，混频器、倍频器的变换损耗等。6）噪声测试测量噪声信号的频谱，分析频谱分量。7）电磁干扰测试测量辐射干扰、传导干扰、电磁干扰。在军事领域侦察敌方电台，测试敌方施放的干扰。THANKS巧学善思精练延时文字《电子测量与仪器》GSP-830型频谱分析仪苏州工业职业技术学院黄璟CONTENTS内容12主要性能指标操作面板3显示界面PART1主要性能指标GSP-830型频谱分析仪GSP-830型频谱仪的主要性能指标（1）频率范围：9kHz～3GHz；（2）频宽范围：2kHz～3GHz在1-2-5顺序步进,全展频,零展频；（3）相位噪声：-80dBc/Hz@1GHz20kHzoffset典型值；（4）扫频时间范围：50ms～25.6s；（5）分辨率带宽：3kHz,30kHz,300kHz,4MHz；（6）视频频宽范围：10Hz～1MHz1-3步进；（7）测量范围：-103dBm～+20dBm:1MHz～15MHz,Ref.Level@-30dBm

-117dBm～+20dBm:15MHz～1GHz,Ref.Level≧-110dBm

-114dBm～+20dBm:1GHz～3GHz,Ref.Level≧-110dBm

(Span=50kHz,RBW=3kHz)GSP830型频谱分析仪（8）过载保护：Max.+30dBm,±25VDC；（9）参考电平范围：-110dBm～+20dBm；（10）精确度：±1dB@100MHz；（11）频率平坦度：±1dB；（12）幅度线性度：±1dBover70dB；（13）平均背景噪声：<-135±1dBm/Hz:1MHz～15MHz,Ref.Level@-30dBm

<-149dBm/Hz,典型-152dBm/Hz:15MHz～1GHz,Ref.Level≧-110dBm

<-146dBm/Hz,典型-149dBm/Hz:1GHz～3GHz,Ref.Level≧-110dBm（14）三阶交调失真：<-70dBcRF输入@-40dBm,Ref.Level@-30dBm；（15）协波失真：<-60dBcRF输入<-40dBm,Ref.Level@-30dBm；GSP830型频谱分析仪（16）非谐波伪噪声：<-93dBm,1MHz～15MHz,Ref.Level@-30dBm

<-107dBm～+20dBm:15MHz～1GHz,Ref.Level≧-110dBm

<-104dBm～+20dBm:1GHz～3GHz,Ref.Level≧-110dBm

(Span=50kHz,RBW=3kHz)（17）显示器：640x480高分辨率TFT彩色LCD（18）分割视窗：动态视窗:上,下或交替（19）游标：10组峰值游标:5组△游标

功能:Delta,ToPeak,ToMinimum,PeakTrack,PeakTable,PeakSortGSP830型频谱分析仪（20）轨迹侦测：3个轨迹功能：峰值,最大值保持,冻结,平均,轨迹数学运算（21）功率测量：

ACPR,OCBW,信道功率,NdB带宽和相位抖动（22）自动设定功能：自动侦测并显示（23）触发：

条件:视频,外部(正向,+5VTTL外部信号)

模式:普通,单次,连续PART2操作面板GSP830型频谱分析仪1）前面板GSP830型频谱分析仪①LCD显示器；

②F1～F6功能键；③主要功能键；④量测功能键；⑤控制键；

⑥状态键；⑦电源键；

⑧方向键；⑨飞梭旋钮；

⑩输入端子；（11）前置放大器电源供应器端子；（12）数字输入键；（13）跟踪发生器输出端子；（14）USB输出连接器。GSP830型频谱分析仪2）后面板GSP830型频谱分析仪①频率调整点；②GPIB连接器；③USB连接器；

④RS232C连接器；⑤音频输出端口；⑥电池组；⑦主电源开关；

⑧保险丝插座；⑨电源线插座；