會計學1第6章頻域測量6.1掃頻儀點頻測量法——線性系統頻率特性的經典測量法每次只能將加到被測線性系統的信號源的頻率調節到某一個頻點。依次設置調諧到各指定頻點上，分別測出各點處的參數，再將各點數據連成完整的曲線，從而得到頻率特性測量結果。所得頻率特性是靜態的，無法反映信號的連續變化；測量頻點的選擇對測量結果有很大影響，特別對某些特性曲線的銳變部分以及失常點，可能會因頻點選擇不當或不足而漏掉這些測量結果。幅頻特性測量第1頁/共28頁6.1掃頻儀

頻率源的輸出能夠在測量所需的范圍內連續掃描，因此可以連續測出各頻率點上的頻率特性結果并立即顯示特性曲線。優點：掃頻信號的頻率連續變化，掃頻測量所得的頻率特性是動態頻率特性，也不會漏掉細節。不足：如果輸入的掃頻信號頻率變化速度快于系統輸出響應時間，則頻率的響應幅度會出現不足，掃頻測量所得幅度小于點頻測量的幅度；電路中LC元件的惰性會使幅度峰值有所偏差，因此會產生頻率偏離。幅頻特性測量掃頻測量法第2頁/共28頁6.1掃頻儀兩種幅頻特性測量法的比較掃頻測量所得的動態特性曲線峰值低于點頻測量所得的靜態特性曲線。掃頻速度越快，下降越多；動態特性曲線峰值出現的水平位置（頻率）相對于靜態特性曲線有所偏離，并向頻率變化的方向移動。掃頻速度越快，偏離越大；當靜態特性曲線對稱時，隨著掃頻速度加快，動態特性曲線明顯出現不對稱，并向頻率變化的方向一側傾斜；動態特性曲線較平緩，其3dB帶寬大于靜態特性曲線的3dB帶寬；小結：測量系統動態特性，必須用掃頻法；為了得到靜態特性，必須選擇極慢的掃頻速度以得到近似的靜態特性曲線，或采用點頻法。第3頁/共28頁6.2掃頻儀工作原理掃頻源1掃頻儀電路工作原理第4頁/共28頁6.2掃頻儀工作原理2

掃頻源

典型的掃頻源應具備下列三方面功能：產生掃頻信號（通常是等幅正弦波）；產生同步輸出的掃描信號，可以是三角波、正弦波或鋸齒波等；產生同步輸出的頻率標記，可以是等頻率間隔的通用頻標、專用于某項測試的專用頻標及活動頻標。第5頁/共28頁掃頻單元6.2掃頻儀工作原理第6頁/共28頁頻標單元

頻率標記是掃頻測量中的頻率定度。產生頻標的基本方法是差頻法，利用差頻方式可產生一個或多個頻標，頻標的數目取決于和掃頻信號混頻的基準頻率的成分。6.2掃頻儀工作原理第7頁/共28頁菱形頻標利用差頻法得到，適用于測量高頻段的頻率特性。對基準頻率進行限幅、整形和微分，形成含有很多諧波成分的尖脈沖，再和掃頻信號混頻。脈沖頻標由菱形頻標變換而來的。將菱形頻標送去觸發單穩電路并產生輸出，整形后形成極窄的矩形脈沖頻標，也叫針形頻標。寬度較菱形頻標窄。線形頻標狀如一條條極細的垂直亮線，是光柵增輝式顯示器特有的頻標形式。6.2掃頻儀工作原理頻率標記的種類第8頁/共28頁6.2掃頻儀工作原理單一頻標產生的工作原理第9頁/共28頁6.2掃頻儀工作原理多個頻標產生的工作原理第10頁/共28頁6.2掃頻儀工作原理多個菱形頻標波形圖第11頁/共28頁Y通道單元6.2掃頻儀工作原理第12頁/共28頁6.3頻譜分析儀工作原理1時域和頻域的關系時域——由信號隨時間的變化情況表征頻域——由信號包含的頻率分量，即頻譜分布情況描述相互間關系：有確切的內部關系——為一傅氏變換對第13頁/共28頁6.3頻譜分析儀工作原理

信號的時域與頻域描述圖A(幅值)tfAtAf一般為幅度譜或功率譜第14頁/共28頁6.3頻譜分析儀工作原理2頻譜分析儀的分類非實時頻譜分析儀實時頻譜分析儀工作原理多通道（信道）濾波式時基壓縮式掃頻超外差式相關存儲濾波式快速傅里葉變換（FFT）式第15頁/共28頁6.3頻譜分析儀工作原理

實時頻譜儀和非實時頻譜儀實時分析應達到的速度與被分析信號的帶寬及所要求的頻率分辨率有關。一般認為，實時分析是指在長度為T的時段內，完成頻率分辨率達到1/T的譜分析；或者待分析信號的帶寬小于儀器能夠同時分析的最大帶寬。在一定頻率范圍數據分析速度與數據采集速度相匹配，不發生積壓現象，這樣的分析就是實時的；如果待分析的信號帶寬超過這個頻率范圍，則是非實時分析。第16頁/共28頁6.3頻譜分析儀工作原理基本框圖濾波器輸入檢波顯示器BPF正比于該頻率分量幅度的直流信號某一頻率3工作原理用很多窄帶濾波器把各頻率分量濾出第17頁/共28頁6.3頻譜分析儀工作原理并行濾波法

輸入電路輸入BPFｎBPF1……

每個濾波器之后都有各自的檢波器，無需電子開關切換及檢波建立時間，因此速度快，能夠滿足實時分析的需要。但是可顯示的頻譜分量數目取決于濾波器的數目，所以需要大量的濾波器。多通道（信道）濾波式第18頁/共28頁6.3頻譜分析儀工作原理輸入BPFｎBPF1……順序濾波法

由多個通帶互相銜接的帶通濾波器和共用檢波器構成。用多個頻率固定且相鄰的窄帶帶通濾波器陣列來區分被測信號的各種頻率成分，因此得以全面記錄被測信號。第19頁/共28頁6.3頻譜分析儀工作原理特點：順序分析，硬件少?？烧{BPF通常調諧頻率范圍不寬。

目前只用于窄帶頻譜分析。掃描濾波法

輸入BPF可調中心頻率可調第20頁/共28頁6.3頻譜分析儀工作原理外差掃頻式本機振蕩fL中頻放大器掃描放大器濾波器混頻器fxxyfx第21頁/共28頁6.3頻譜分析儀工作原理FFT型實時頻譜儀第22頁/共28頁6.3頻譜分析儀工作原理掃頻超外差式頻譜儀第23頁/共28頁6.3頻譜分析儀工作原理5技術性能指標

輸入頻率范圍頻譜儀能正常工作的最大頻率區間，由掃描本振的頻率范圍決定。現代頻譜儀的頻率范圍通?？蓮牡皖l段至射頻段，甚至微波段，如1KHz~4GHz。頻率掃描寬度（Span）另有分析譜寬、掃寬、頻率量程、頻譜跨度等不同叫法。通常根據測試需要自動調節，或人為設置。掃描寬度表示頻譜儀在一次測量（也即一次頻率掃描）過程中所顯示的頻率范圍，可以小于或等于輸入頻率范圍。第24頁/共28頁6.3頻譜分析儀工作原理掃描時間（SweepTime，簡作ST）即進行一次全頻率范圍的掃描、并完成測量所需的時間，也叫分析時間。通常掃描時間越短越好，但為保證測量精度，掃描時間必須適當。與掃描時間相關的因素主要有頻率掃描范圍、分辨率帶寬、視頻濾波?，F代頻譜儀通常有多檔掃描時間可選擇，最小掃描時間由測量通道的電路響應時間決定。第25頁/共28頁6.3頻譜分析儀工作原理相位噪聲/頻譜純度相位噪聲簡稱相噪，是頻率短期穩定度的指標之一，反映了極短期內的頻率變化程度，表現為載波邊帶，所以也稱邊帶噪聲。通常用在源頻率的某一頻偏上相對于載波幅度下降的dBc數值表示，如在9KHz頻偏處＜－90dBc。相噪由本振信號頻率或相位不穩定引起，還與分辨率帶寬有關：RBW減小，相噪相應降低。有效設置頻譜儀參數可使相噪達到最小，但無法消除。相噪也是影響頻譜儀分辨不等幅信號的因素之一。第26頁/共28頁6.3頻譜分析儀工作原理

動態范圍（DynamicRange）即同時可測的最大與最小信號的幅度比。動態范圍受限于輸入混頻器的失真特性、