电子测量技术课chapter72015.ppt

1、第7章频谱分析器原理，1，概述2，信号(时频匹配)3，频谱分析器分类4，顺序滤波频谱分析器5，FFT分析器6，杂差频谱分析器，1，概述，频域测试和时域测试的关系频域测试主要内容信号的频谱分析基波，谐波，和频谱分析器也称为信号分析器网络分析器，是分析电子网络频率响应特性的失真分析器，用于测量音频电路的失真无线功率计，准确测量音频和微波信号的功率水平。 1，概述(继续)，第8章频谱分析原理，2，信号，1，时域和频域关系，时域：横坐标是时间线，频域徐璐从其他角度描述信号的特征。相同的频谱两个信号在一段时间内徐璐不同波形的信号，第八章频谱分析原理，第八章频谱分析原理，第二章信号的傅里叶分析(综述)，傅

2、里叶变换和逆变换，第八章频谱分析原理周期信号是频域期间不连续的谱线非周期信号，频域中连续的频谱线，第八章频谱分析原理，共同信号的频谱，第八章频谱分析原理，第三章频谱分析器的分类是从频率范围-音频范围(AF)到1MHz左右-无线频率范围(RF)到3GHz左右-微波范围到40GHz左右-毫米波范围超过40GHz的实现方法-顺序滤波器-FFT分析器-外部频谱分析器4，顺序滤波器频谱分析器，顺序滤波器如果两个频谱间距小于100Hz，则无法区分。在牙齿情况下，“谱线”指示100Hz波段内的总能量是否可以通过数字过滤器提高分辨率。如何解决过滤器数量过多、调节不一致问题中心频率的模拟过滤器？FFT分析？外差

3、频谱分析器？第230页扫频滤波器频谱分析器，问题：中心频率可以调整，但范围大、一致性好的滤波器很难实现。第8章频谱分析原理，放大器，过滤器，显示器，检波器，放大器，输入，传记信号，5，FFT分析器设置采样率采样通过FFT计算以图形方式显示结果，第8章频谱分析原理，FFT分析器的理论基础，第8章频谱分析原理，频率分量，离散傅里叶变换(2)观察时间必须是采样信号周期T0的整数倍数。FFT分析器的采样至少为输入信号最大频率的两倍，根据奈奎斯特采样定律，信号可以在不失真的情况下恢复。否则，生成混叠。，第8章频谱分析原理，前低通滤波器Fs大于2.56 fc，有限子采样窗口，无限采样不可用，有限子采样与矩

4、形窗口相同，泄漏现象发生，振幅和频率的误差使用不同的窗口函数或频率校正算法，第8章频谱分析原理，FFT分析器的性能指标，(1)频率分辨率频率间隔为FS/N，(2)振幅特性动态范围由AD中的位数确定，数字和转换速度矛盾。如果动态范围与最大输入频率相矛盾，例如：在100KHz带宽下，动态范围包括100dB灵敏度和精度、本机噪声、量化噪声、计算误差等1.5dB、27-120dBV、第8章频谱分析原理、FFT分析器的性能指标、(3)分析速度为(4) 为了避免放大器镜像信号的缺点，没有混合电路：中心频率可曹征，曹征范围广的窄带滤波器难以实现，操作频带窄，灵敏度低。 解决方法：外差频谱分析器，第8章频谱分

5、析原理，第2章，外差频谱分析器，输入频谱，FXI扫频振荡器fL(t)(变量)，fo=fL(t)-fxn，第8章频谱分析原理这是优于顺序方法的特征之一。频谱分析仪性能好，基本振荡器的频率稳定性和直接相关，因此采用锁相频率合成技术稳定基本振荡器频率。、整个机器频谱分析器的频率范围可以大大提高。第八章频谱分析原理、典型异质频谱分析器的方框图、(2)异质频谱分析器的主要参数、频率显示范围(起始频率和终止频率)级别显示范围(参考级)分辨率带宽(中频滤波器的3dB带宽)扫描时间、(；a，输入电路输入阻抗：75或50射频衰减器：060dB步进输入过滤器：低通，镜像干扰抑制，b，混频器，如果fin=fLO f

6、IF或fin=fLO -fIF，则无法分辨。这称为镜像频率，解决方法，混合前过滤器，镜像频率之间的频率差为2fIF。，中频选择：低中频和高中频、低中频、频率范围大于2倍以上的中频时重叠、高中频、C、本振、可变容量二极管(连续)扫描宽度小磁调制(连续)扫描宽度大锁相环或直接数字合成频率合成器(连续)一般RBW:10Hz、30Hz、100Hz、300Hz、1kHz、3kHz、10kHz、30kHz、100kHz、300kHz、1MHz、3MHz、决定动态特性和静态特性的关系也随着扫描速度的加快而减少得越多，动态特性曲线的最大发生频率偏离谐振频率fo，向频率F增量的变化方向移动，从而增加加速度(即K

7、减小)偏差。第八章频谱分析原理，动态特性与静态特性的关系结论(继续)，动态特性曲线不对称，振动现象动态特性曲线比静态特性曲线迟钝，带宽大，第八章频谱分析原理，B，灵敏度和动态范围，灵敏度：光谱弱的信号显示能力取决于仪器的内部噪音。动态范围：表相频谱将大信号和小信号频谱能力上限设置为非线性失真，下限设置为频谱分析器的噪声电平大于60dB，8章频谱分析原理，图7-3-19频谱分析器的动态范围，各种带宽和衰减下的噪声均衡化，图7-3-19，分析时间：频谱分析其中K是与中频滤波器的通带形状相关的系数。对于高斯过滤器，k值介于23和23之间。未达到最小扫描时间，中频或视频滤波无法达到稳定状态，导致显示器信号的振幅失真和频率偏移。如图所示，扫描时间设置不正确的测量结果是图的右侧曲线，与左侧的准确测量结果一起，振幅和频率出现误差。如果扫描时间设置不正确，频谱分析器的显示器上通常会显示“UNCAL”警告消息，表示信号测量未校准。通常，扫描时间和RBW、VBW通常是连接的。需要衰减大信号，以防止参考级和射频衰减、过载或破坏后续电路。射频衰减器ARF和中频增益GIF可用作参考级的函数自动调节。第8章频谱分析原理，频谱分析器的一般技术参数，频率测量范围：9KHz-3.6GHz振幅