信号分析和频域测量

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1、电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第1页第十章第十章 信号分析和频域测量信号分析和频域测量q 9.1 9.1 信号的频谱信号的频谱信号的频谱信号的频谱q 9.2 9.2 扫描式频谱仪扫描式频谱仪扫描式频谱仪扫描式频谱仪q 9.3 9.3 付里叶分析仪付里叶分析仪付里叶分析仪付里叶分析仪q 9.4 9.4 频谱仪在频域测试中的应用频谱仪在频域测试中的应用频谱仪在频域测试中的应用频谱仪在频域测试中的应用q 9.5 9.5 谐波失真度测量谐波失真度测量谐波失真度测量谐波失真度测量q 9. 9.6 6 调制度测量调制度测量调制度测量调制度测量电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原

2、理第2页9.1 信号的频谱信号的频谱u 信号分析和信号频谱的概念信号分析和信号频谱的概念信号分析和信号频谱的概念信号分析和信号频谱的概念u9.1.2 9.1.2 周期信号的频谱周期信号的频谱周期信号的频谱周期信号的频谱u9.1.3 9.1.3 非周期信号的频谱非周期信号的频谱非周期信号的频谱非周期信号的频谱u9.1.4 9.1.4 离散时域信号的频谱离散时域信号的频谱离散时域信号的频谱离散时域信号的频谱u9.1.5 9.1.5 快速付氏变换快速付氏变换快速付氏变换快速付氏变换u9.1.6 9.1.6 信号的频谱分析技术信号的频谱分析技术信号的频谱分析技术信号的频谱分析技术电子测量原理电子测量原

3、理电子测量原理电子测量原理第3页9.1.1 信号分析和信号频谱的概念信号分析和信号频谱的概念u 信号的定义及种类信号的定义及种类信号的定义及种类信号的定义及种类 信信信信号号号号的的的的概概概概念念念念广广广广泛泛泛泛出出出出现现现现于于于于各各各各领领领领域域域域中中中中。这这这这里里里里所所所所说说说说的的的的均均均均指指指指电电电电信信信信号号号号，一一一一般般般般可可可可表表表表示示示示为为为为一一一一个个个个或或或或多多多多个个个个变变变变量量量量的的的的函函函函数数数数。按按按按照信号随时间变化的特点，可分为照信号随时间变化的特点，可分为照信号随时间变化的特点，可分为照信号随时间变

4、化的特点，可分为确定信号与随机信号确定信号与随机信号确定信号与随机信号确定信号与随机信号连续时间信号与离散时间信号连续时间信号与离散时间信号连续时间信号与离散时间信号连续时间信号与离散时间信号 周期信号与非周期信号周期信号与非周期信号周期信号与非周期信号周期信号与非周期信号 其其其其它它它它分分分分类类类类如如如如：奇奇奇奇信信信信号号号号与与与与偶偶偶偶信信信信号号号号，调调调调制制制制信信信信号号号号与与与与载载载载波波波波信号，能量有限信号与功率有限信号信号，能量有限信号与功率有限信号信号，能量有限信号与功率有限信号信号，能量有限信号与功率有限信号 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电

5、子测量原理第4页频谱分析的基本概念频谱分析的基本概念u广广广广义义义义上上上上，信信信信号号号号频频频频谱谱谱谱是是是是指指指指组组组组成成成成信信信信号号号号的的的的全全全全部部部部频频频频率率率率分分分分量量量量的的的的总总总总集集集集；狭狭狭狭义义义义上上上上，一一一一般般般般的的的的频频频频谱谱谱谱测测测测量量量量中中中中常常常常将将将将随随随随频频频频率率率率变化的幅度谱称为频谱。变化的幅度谱称为频谱。变化的幅度谱称为频谱。变化的幅度谱称为频谱。u频频频频谱谱谱谱测测测测量量量量：在在在在频频频频域域域域内内内内测测测测量量量量信信信信号号号号的的的的各各各各频频频频率率率率分分分分

6、量量量量，以以以以获获获获得得得得信信信信号号号号的的的的多多多多种种种种参参参参数数数数。频频频频谱谱谱谱测测测测量量量量的的的的基基基基础础础础是是是是付付付付里里里里叶叶叶叶变换。变换。变换。变换。 u频谱的两种基本类型频谱的两种基本类型频谱的两种基本类型频谱的两种基本类型离离离离散散散散频频频频谱谱谱谱（线线线线状状状状谱谱谱谱），各各各各条条条条谱谱谱谱线线线线分分分分别别别别代代代代表表表表某某某某个个个个频率分量的幅度，每两条谱线之间的间隔相等频率分量的幅度，每两条谱线之间的间隔相等频率分量的幅度，每两条谱线之间的间隔相等频率分量的幅度，每两条谱线之间的间隔相等连连连连续续续续频

7、频频频谱谱谱谱，可可可可视视视视为为为为谱谱谱谱线线线线间间间间隔隔隔隔无无无无穷穷穷穷小小小小，如如如如非非非非周周周周期期期期信号和各种随机噪声的频谱信号和各种随机噪声的频谱信号和各种随机噪声的频谱信号和各种随机噪声的频谱电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第5页9.1.2 周期信号的频谱周期信号的频谱周期信号的付氏变换周期信号的付氏变换周期信号的付氏变换周期信号的付氏变换周期信号的频谱特性周期信号的频谱特性周期信号的频谱特性周期信号的频谱特性脉冲宽度和频带宽度脉冲宽度和频带宽度脉冲宽度和频带宽度脉冲宽度和频带宽度重复周期变化对频谱的影响重复周期变化对频谱的影响重复周期变化对频

8、谱的影响重复周期变化对频谱的影响信号的能量谱信号的能量谱信号的能量谱信号的能量谱信号的功率谱信号的功率谱信号的功率谱信号的功率谱电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第6页周期信号的付氏变换周期信号的付氏变换 一个周期为一个周期为一个周期为一个周期为T T的信号的信号的信号的信号f f( (t t) )可以用复指数级数展开表可以用复指数级数展开表可以用复指数级数展开表可以用复指数级数展开表示为：示为：示为：示为：其中其中cn称称为为周周期期信信号号f(t)的的付付氏氏级级数数系系数数，或或f(t)的的频频谱谱系系数数。付氏级数明确地表现了信号的频域特性。付氏级数明确地表现了信号的频域

9、特性。 对应的周期信号付氏变换式为：对应的周期信号付氏变换式为：频谱密度函数频谱密度函数简称频谱简称频谱电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第7页周期信号的频谱特性周期信号的频谱特性u频频频频谱谱谱谱密密密密度度度度由由由由无无无无穷穷穷穷个个个个冲冲冲冲激激激激函函函函数数数数组组组组成成成成，位位位位于于于于谐谐谐谐波波波波频频频频率率率率nn0 0处处处处冲冲冲冲激激激激函函函函数数数数的的的的强强强强度度度度是是是是第第第第n n个个个个付付付付氏氏氏氏级级级级数数数数系系系系数数数数的的的的2 2 倍。倍。倍。倍。u离离离离散散散散性性性性：频频频频谱谱谱谱是是是是离离离

10、离散散散散的的的的，由由由由无无无无穷穷穷穷多多多多个个个个冲冲冲冲激激激激函函函函数数数数组组组组成；成；成；成；u谐谐谐谐波波波波性性性性：谱谱谱谱线线线线只只只只在在在在基基基基波波波波频频频频率率率率的的的的整整整整数数数数倍倍倍倍上上上上出出出出现现现现，即即即即谱谱谱谱线线线线代代代代表表表表的的的的是是是是基基基基波波波波及及及及其其其其高高高高次次次次谐谐谐谐波波波波分分分分量量量量的的的的幅幅幅幅度度度度或或或或相相相相位信息；位信息；位信息；位信息；u收收收收敛敛敛敛性性性性：各各各各次次次次谐谐谐谐波波波波的的的的幅幅幅幅度度度度随随随随着着着着谐谐谐谐波波波波次次次次数

11、数数数的的的的增增增增大大大大而而而而逐渐减小。逐渐减小。逐渐减小。逐渐减小。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第8页脉冲宽度和频带宽度脉冲宽度和频带宽度 周周周周期期期期信信信信号号号号的的的的脉脉脉脉冲冲冲冲宽宽宽宽度度度度和和和和频频频频带带带带宽宽宽宽度度度度是是是是两两两两个个个个不不不不同同同同的的的的概概概概念。有效频带宽度与脉冲宽度成反比。念。有效频带宽度与脉冲宽度成反比。念。有效频带宽度与脉冲宽度成反比。念。有效频带宽度与脉冲宽度成反比。u 脉脉脉脉冲冲冲冲宽宽宽宽度度度度是是是是时时时时域域域域概概概概念念念念，指指指指在在在在一一一一个个个个周周周周期期期期

12、内内内内脉脉脉脉冲冲冲冲波波波波形形形形的两个零点之间的时间间隔；的两个零点之间的时间间隔；的两个零点之间的时间间隔；的两个零点之间的时间间隔；u 频频频频带带带带宽宽宽宽度度度度（带带带带宽宽宽宽）是是是是频频频频域域域域概概概概念念念念，通通通通常常常常规规规规定定定定：在在在在周周周周期期期期信信信信号号号号频频频频谱谱谱谱中中中中，从从从从零零零零频频频频率率率率到到到到需需需需要要要要考考考考虑虑虑虑的的的的最最最最高高高高次次次次谐谐谐谐波波波波频频频频率率率率之之之之间间间间的的的的频频频频段段段段即即即即为为为为该该该该信信信信号号号号的的的的有有有有效效效效占占占占有有有有带

13、带带带宽宽宽宽，亦亦亦亦称称称称频频频频带带带带宽宽宽宽度度度度。实实实实际际际际应应应应用用用用中中中中，常常常常把把把把零零零零频频频频到到到到频频频频谱谱谱谱包包包包络络络络线线线线第第第第一一一一个个个个零零零零点间的频段作为频带宽带。点间的频段作为频带宽带。点间的频段作为频带宽带。点间的频段作为频带宽带。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第9页脉冲宽度和频带宽度（续脉冲宽度和频带宽度（续1）u 脉冲宽度与频带宽度对周期信号频谱的影响脉冲宽度与频带宽度对周期信号频谱的影响脉冲宽度与频带宽度对周期信号频谱的影响脉冲宽度与频带宽度对周期信号频谱的影响-T1T1 连续方波信号的

14、波形如上图所示，它在一个周连续方波信号的波形如上图所示，它在一个周期内的时域表达式为期内的时域表达式为其中其中T0为方波的周期，脉冲宽度为为方波的周期，脉冲宽度为2T1。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第10页脉冲宽度和频带宽度（续脉冲宽度和频带宽度（续2）u在在在在T T1 1T T0 0/4/4、T T1 1T T0 0/8/8、T T1 1T T0 0/16/16情况下的方波情况下的方波情况下的方波情况下的方波频谱图如下：频谱图如下：频谱图如下：频谱图如下：电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第11页 可可可可见见见见：当当当当方方方方波波波波的的的的周周周

15、周期期期期T T0 0固固固固定定定定不不不不变变变变时时时时，频频频频域域域域中中中中各各各各条条条条谱谱谱谱线线线线之之之之间间间间的的的的间间间间隔隔隔隔 0 0也也也也是是是是固固固固定定定定的的的的。随随随随着着着着T T1 1（即即即即脉脉脉脉冲冲冲冲宽宽宽宽度度度度）的的的的减减减减小小小小，谱谱谱谱线线线线从从从从集集集集中中中中分分分分布布布布在在在在纵纵纵纵轴轴轴轴附附附附近近近近渐渐渐渐渐渐渐渐变变变变得得得得向向向向两两两两边边边边“ “拉拉拉拉开开开开” ”，即即即即频频频频带带带带宽宽宽宽度度度度逐逐逐逐渐渐渐渐增增增增大大大大，而而而而且幅度逐渐变低。且幅度逐渐变

16、低。且幅度逐渐变低。且幅度逐渐变低。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第12页重复周期变化对频谱的影响重复周期变化对频谱的影响 仍仍仍仍考考考考虑虑虑虑上上上上述述述述周周周周期期期期方方方方波波波波的的的的例例例例子子子子：保保保保持持持持脉脉脉脉冲冲冲冲宽宽宽宽度度度度2 2T T1 1不不不不变变变变，随随随随着着着着周周周周期期期期T T0 0的的的的增增增增加加加加，谱谱谱谱线线线线间间间间隔隔隔隔 0 0将将将将减减减减小小小小，频频频频谱谱谱谱的的的的包包包包络络络络线线线线被被被被越越越越来来来来越越越越密密密密集集集集的的的的频频频频率率率率间间间间隔隔隔隔取取

17、取取样样样样；T T0 0趋趋趋趋于于于于无无无无穷穷穷穷大大大大，原原原原来来来来的的的的连连连连续续续续方方方方波波波波就就就就近近近近似似似似为为为为一一一一个个个个矩矩矩矩形形形形单单单单脉脉脉脉冲冲冲冲，频谱也相应趋近于连续的取样函数。频谱也相应趋近于连续的取样函数。频谱也相应趋近于连续的取样函数。频谱也相应趋近于连续的取样函数。 可可可可见见见见，时时时时域域域域内内内内的的的的重重重重复复复复周周周周期期期期与与与与频频频频域域域域内内内内谱谱谱谱线线线线的的的的间间间间隔隔隔隔成成成成反反反反比比比比：周周周周期期期期越越越越大大大大，谱谱谱谱线线线线越越越越密密密密集集集集。

18、当当当当时时时时域域域域内内内内的的的的波波波波形形形形向向向向非非非非周周周周期期期期信信信信号号号号渐渐渐渐变变变变时时时时，频频频频域域域域内内内内的的的的离离离离散散散散谱谱谱谱线线线线会会会会逐逐逐逐渐渐渐渐演演演演变成连续频谱。变成连续频谱。变成连续频谱。变成连续频谱。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第13页信号的能量谱信号的能量谱 能量谱表述信号的能量随着频率而变化的情况。能量谱表述信号的能量随着频率而变化的情况。能量谱表述信号的能量随着频率而变化的情况。能量谱表述信号的能量随着频率而变化的情况。信号信号信号信号f f( (t t) )的能量定义为：的能量定义为

19、：的能量定义为：的能量定义为：当当E() 有限时，有限时，f(t)被称为能量有限信号，简称被称为能量有限信号，简称能能量信号量信号。 由帕斯瓦尔公式由帕斯瓦尔公式可知，可知，信号经过付氏变换之后能量保持不变信号经过付氏变换之后能量保持不变。即令。即令，因此得到：，因此得到： 能量密度谱，简称能量谱或能谱，能量密度谱，简称能量谱或能谱，表示单位频带内所含能量。任何带宽表示单位频带内所含能量。任何带宽内的信号能量均与能量谱曲线下相应内的信号能量均与能量谱曲线下相应的面积成正比的面积成正比 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第14页信号的功率谱信号的功率谱 信号信号信号信号f f( (

20、t t) )的功率定义为：的功率定义为：的功率定义为：的功率定义为： 当当P()有有限限时时，f(t)为为功功率率有有限限信信号号，简简称称功功率率信信号号。由由于于信信号号的的平平均均功功率率时时间间定定义义为为T，显显然然一一切切能能量量有有限限信信号号的的平平均均功功率率都都为为零零。因因此此，一一般般的的功率有限信号必定不是能量信号功率有限信号必定不是能量信号。 由帕斯瓦尔公式得由帕斯瓦尔公式得 ，令，令 ，则有，则有功率密度谱，简称功率谱，表示单位功率密度谱，简称功率谱，表示单位频带内单位频带内的功率频带内单位频带内的功率 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第15页9.

21、1.3 非周期信号的频谱非周期信号的频谱非周期信号的付氏变换非周期信号的付氏变换非周期信号的付氏变换非周期信号的付氏变换 付付付付氏氏氏氏级级级级数数数数表表表表示示示示仅仅仅仅限限限限于于于于周周周周期期期期信信信信号号号号。如如如如果果果果把把把把非非非非周周周周期期期期信信信信号号号号视视视视为为为为周周周周期期期期无无无无穷穷穷穷大大大大的的的的周周周周期期期期信信信信号号号号，则则则则非非非非周周周周期期期期信信信信号号号号可可可可通过付氏变换表示在频域中通过付氏变换表示在频域中通过付氏变换表示在频域中通过付氏变换表示在频域中。 一个时域非周期信号的付氏变换定义为：一个时域非周期信号

22、的付氏变换定义为：一个时域非周期信号的付氏变换定义为：一个时域非周期信号的付氏变换定义为： 其反变换或逆变换为：其反变换或逆变换为： 频谱频谱电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第16页非周期信号的频谱特性非周期信号的频谱特性u频频频频谱谱谱谱密密密密度度度度函函函函数数数数F F ( (jj) )是是是是 的的的的连连连连续续续续函函函函数数数数，即即即即非非非非周周周周期期期期信号的频谱是连续的信号的频谱是连续的信号的频谱是连续的信号的频谱是连续的。 u当当当当f f ( (t t) )为为为为实实实实函函函函数数数数时时时时，有有有有F F( (jj) ) = = F*F*(

23、- (-jj) ) 。且且且且频频频频谱谱谱谱的实部的实部的实部的实部R R( ( ) )是偶函数、虚部是偶函数、虚部是偶函数、虚部是偶函数、虚部X X( ( ) )是奇函数；是奇函数；是奇函数；是奇函数；u当当当当f f ( (t t) )为为为为虚虚虚虚函函函函数数数数时时时时，有有有有F F( (jj) ) = = - -F*F*(- (-jj) ) 。且且且且R R( ( ) )是奇函数、是奇函数、是奇函数、是奇函数、X X( ( ) )是偶函数；是偶函数；是偶函数；是偶函数； u无无无无论论论论f f ( (t t) )为为为为实实实实函函函函数数数数或或或或虚虚虚虚函函函函数数数数

24、，幅幅幅幅度度度度谱谱谱谱| |F F( (jj)| )|关关关关于于于于纵轴对称，相位谱纵轴对称，相位谱纵轴对称，相位谱纵轴对称，相位谱e e j j( ( ) )关于原点对称关于原点对称关于原点对称关于原点对称。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第17页9.1.4 离散时域信号的频谱离散时域信号的频谱离散时域信号的付氏变换（离散时域信号的付氏变换（离散时域信号的付氏变换（离散时域信号的付氏变换（DFTDFT） 又又又又称称称称为为为为序序序序列列列列的的的的付付付付氏氏氏氏变变变变换换换换：以以以以e e j j n n作作作作为为为为完完完完备备备备正正正正交交交交函函函

25、函数数数数集集集集，对对对对给给给给定定定定序序序序列列列列做做做做正正正正交交交交展展展展开开开开，很很很很多多多多特特特特性性性性与与与与连连连连续续续续信号的付氏变换相似。信号的付氏变换相似。信号的付氏变换相似。信号的付氏变换相似。 一个非周期离散时间序列的付氏变换定义为：一个非周期离散时间序列的付氏变换定义为：一个非周期离散时间序列的付氏变换定义为：一个非周期离散时间序列的付氏变换定义为： 其反变换为：其反变换为：频谱频谱电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第18页9.1.5 快速付氏变换快速付氏变换快快快快速速速速付付付付氏氏氏氏变变变变换换换换（FFTFFT）：实实实实

26、现现现现离离离离散散散散付付付付氏氏氏氏变变变变换换换换、进进进进行时行时行时行时- -频域分析的一种极迅捷有效的算法。频域分析的一种极迅捷有效的算法。频域分析的一种极迅捷有效的算法。频域分析的一种极迅捷有效的算法。FFTFFT算算算算法法法法经经经经过过过过仔仔仔仔细细细细选选选选择择择择和和和和重重重重新新新新排排排排列列列列中中中中间间间间计计计计算算算算结结结结果果果果，完完完完成成成成计计计计算算算算的的的的速速速速度度度度比比比比离离离离散散散散付付付付氏氏氏氏变变变变换换换换有有有有明明明明显显显显提提提提高高高高，因因因因而在数字式频谱仪等仪器中得到广泛应用。而在数字式频谱仪等

27、仪器中得到广泛应用。而在数字式频谱仪等仪器中得到广泛应用。而在数字式频谱仪等仪器中得到广泛应用。最最最最常常常常见见见见的的的的FFTFFT算算算算法法法法：基基基基2 2的的的的时时时时间间间间抽抽抽抽取取取取法法法法，即即即即蝶蝶蝶蝶形形形形算算算算法法法法。若若若若频频频频谱谱谱谱分分分分析析析析的的的的记记记记录录录录长长长长度度度度为为为为N N（N N常常常常取取取取2 2的的的的幂幂幂幂次次次次），进进进进行行行行离离离离散散散散付付付付氏氏氏氏变变变变换换换换所所所所需需需需的的的的计计计计算算算算次次次次数数数数约约约约为为为为N N2 2，蝶蝶蝶蝶形算法需要的次数为形算法需

28、要的次数为形算法需要的次数为形算法需要的次数为N N loglog2 2N N。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第19页9.1.6 信号的频谱分析技术信号的频谱分析技术 频频频频谱谱谱谱分分分分析析析析以以以以付付付付里里里里叶叶叶叶分分分分析析析析为为为为理理理理论论论论基基基基础础础础，可可可可对对对对不不不不同同同同频频频频段的信号进行线性或非线性分析。段的信号进行线性或非线性分析。段的信号进行线性或非线性分析。段的信号进行线性或非线性分析。信号频谱分析的内容：信号频谱分析的内容：信号频谱分析的内容：信号频谱分析的内容：对对对对信信信信号号号号本本本本身身身身的的的的频频

29、频频率率率率特特特特性性性性分分分分析析析析，如如如如对对对对幅幅幅幅度度度度谱谱谱谱、相相相相位位位位谱谱谱谱、能能能能量量量量谱谱谱谱、功功功功率率率率谱谱谱谱等等等等进进进进行行行行测测测测量量量量，从从从从而而而而获获获获得得得得信信信信号号号号不同频率处的幅度、相位、功率等信息；不同频率处的幅度、相位、功率等信息；不同频率处的幅度、相位、功率等信息；不同频率处的幅度、相位、功率等信息；对对对对线线线线性性性性系系系系统统统统非非非非线线线线性性性性失失失失真真真真的的的的测测测测量量量量，如如如如测测测测量量量量噪噪噪噪声声声声、失失失失真度、调制度等。真度、调制度等。真度、调制度等

30、。真度、调制度等。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第20页频谱分析仪的基本原理频谱分析仪的基本原理 频频频频谱谱谱谱分分分分析析析析仪仪仪仪是是是是使使使使用用用用不不不不同同同同方方方方法法法法在在在在频频频频域域域域内内内内对对对对信信信信号号号号的的的的电电电电压压压压、功功功功率率率率、频频频频率率率率等等等等参参参参数数数数进进进进行行行行测测测测量量量量并并并并显显显显示示示示的的的的仪仪仪仪器器器器。一一一一般般般般有有有有FFTFFT分分分分析析析析（实实实实时时时时分分分分析析析析）法法法法、非非非非实实实实时时时时分分分分析析析析法两种实现方法。法两种实现方

31、法。法两种实现方法。法两种实现方法。 FFTFFT分分分分析析析析法法法法：在在在在特特特特定定定定时时时时段段段段中中中中对对对对时时时时域域域域数数数数字字字字信信信信号号号号进进进进行行行行FFTFFT变变变变换换换换，得得得得到到到到频频频频域域域域信信信信息息息息并并并并获获获获取取取取相相相相对对对对于于于于频频频频率率率率的的的的幅幅幅幅度度度度、相相相相位位位位信信信信息息息息。可可可可充充充充分分分分利利利利用用用用数数数数字字字字技技技技术术术术和和和和计计计计算算算算机机机机技技技技术术术术，非非非非常常常常适适适适于于于于非非非非周周周周期期期期信信信信号号号号和和和和

32、持持持持续续续续时时时时间间间间很很很很短短短短的的的的瞬瞬瞬瞬态态态态信信信信号号号号的频谱测量。的频谱测量。的频谱测量。的频谱测量。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第21页离散时域信号的频谱特性离散时域信号的频谱特性u离散付氏变换的频谱离散付氏变换的频谱离散付氏变换的频谱离散付氏变换的频谱F F( (e ej j ) )是是是是 的周期函数，周期的周期函数，周期的周期函数，周期的周期函数，周期为为为为22，即，即，即，即离散时间序列的频谱是周期性的离散时间序列的频谱是周期性的离散时间序列的频谱是周期性的离散时间序列的频谱是周期性的。u如果离散时间序列如果离散时间序列如果离散

33、时间序列如果离散时间序列是周期性的，在频域内的频谱是周期性的，在频域内的频谱是周期性的，在频域内的频谱是周期性的，在频域内的频谱一定是离散的一定是离散的一定是离散的一定是离散的，反之亦然；，反之亦然；，反之亦然；，反之亦然；u若离散时间序列若离散时间序列若离散时间序列若离散时间序列是非周期的，在频域内的频谱一是非周期的，在频域内的频谱一是非周期的，在频域内的频谱一是非周期的，在频域内的频谱一定是连续的定是连续的定是连续的定是连续的，反之亦然。，反之亦然。，反之亦然。，反之亦然。时域时域周期周期非周期非周期连续连续离散离散频域频域周期周期非周期非周期连续连续离散离散付付氏氏变变换换电子测量原理电

34、子测量原理电子测量原理电子测量原理第22页频谱分析仪的基本原理（续）频谱分析仪的基本原理（续）非实时分析法非实时分析法非实时分析法非实时分析法 在在在在任任任任意意意意瞬瞬瞬瞬间间间间只只只只有有有有一一一一个个个个频频频频率率率率成成成成分分分分能能能能被被被被测测测测量量量量，无无无无法法法法得得得得到相位信息。适用于连续信号和周期信号的频谱测量。到相位信息。适用于连续信号和周期信号的频谱测量。到相位信息。适用于连续信号和周期信号的频谱测量。到相位信息。适用于连续信号和周期信号的频谱测量。扫频式扫频式扫频式扫频式分析：使分析滤波器的频率响应在频率轴分析：使分析滤波器的频率响应在频率轴分析：

35、使分析滤波器的频率响应在频率轴分析：使分析滤波器的频率响应在频率轴上扫描。上扫描。上扫描。上扫描。 差频式差频式差频式差频式分析（外差式分析）：利用超外差接收机分析（外差式分析）：利用超外差接收机分析（外差式分析）：利用超外差接收机分析（外差式分析）：利用超外差接收机的原理，将频率可变的扫频信号与被分析信号进行的原理，将频率可变的扫频信号与被分析信号进行的原理，将频率可变的扫频信号与被分析信号进行的原理，将频率可变的扫频信号与被分析信号进行差频，再对所得的固定频率信号进行测量分析，由差频，再对所得的固定频率信号进行测量分析，由差频，再对所得的固定频率信号进行测量分析，由差频，再对所得的固定频率

36、信号进行测量分析，由此此此此依次获得被测信号不同频率成分的幅度信息依次获得被测信号不同频率成分的幅度信息依次获得被测信号不同频率成分的幅度信息依次获得被测信号不同频率成分的幅度信息。这。这。这。这是频谱仪最常采用的方法。是频谱仪最常采用的方法。是频谱仪最常采用的方法。是频谱仪最常采用的方法。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第23页频谱分析仪的分类频谱分析仪的分类u按按按按分分分分析析析析处处处处理理理理方方方方法法法法分分分分类类类类：模模模模拟拟拟拟式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪、数数数数字字字字式式式式频谱仪、模拟频谱仪、模拟频谱仪、模拟频谱仪、模拟/ /数字混合式频谱

37、仪；数字混合式频谱仪；数字混合式频谱仪；数字混合式频谱仪；u按按按按基基基基本本本本工工工工作作作作原原原原理理理理分分分分类类类类：扫扫扫扫描描描描式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪、非非非非扫扫扫扫描描描描式频谱仪；式频谱仪；式频谱仪；式频谱仪；u按按按按处处处处理理理理的的的的实实实实时时时时性性性性分分分分类类类类：实实实实时时时时频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪、非非非非实实实实时时时时频频频频谱仪；谱仪；谱仪；谱仪；u按按按按频频频频率率率率轴轴轴轴刻刻刻刻度度度度分分分分类类类类：恒恒恒恒带带带带宽宽宽宽分分分分析析析析式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪、恒恒恒恒百分比带宽分析式频谱仪；百分

38、比带宽分析式频谱仪；百分比带宽分析式频谱仪；百分比带宽分析式频谱仪；u按按按按输入通道数目输入通道数目输入通道数目输入通道数目分类：单通道、多通道频谱仪；分类：单通道、多通道频谱仪；分类：单通道、多通道频谱仪；分类：单通道、多通道频谱仪；u按按按按工作频带工作频带工作频带工作频带分类：高频、射频、低频等频谱仪。分类：高频、射频、低频等频谱仪。分类：高频、射频、低频等频谱仪。分类：高频、射频、低频等频谱仪。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第24页频谱分析仪的分类（续频谱分析仪的分类（续1）u 模拟式频谱仪与数字式频谱仪模拟式频谱仪与数字式频谱仪模拟式频谱仪与数字式频谱仪模拟式频谱

39、仪与数字式频谱仪 模模模模拟拟拟拟式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪：以以以以扫扫扫扫描描描描式式式式为为为为基基基基础础础础构构构构成成成成，采采采采用用用用滤滤滤滤波波波波器器器器或或或或混混混混频频频频器器器器将将将将被被被被分分分分析析析析信信信信号号号号中中中中各各各各频频频频率率率率分分分分量量量量逐逐逐逐一一一一分分分分离离离离。所所所所有有有有早早早早期期期期的的的的频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪几几几几乎乎乎乎都都都都属属属属于于于于模模模模拟拟拟拟滤滤滤滤波波波波式式式式或或或或超超超超外外外外差差差差结结结结构构构构，并并并并被被被被沿沿沿沿用至今用至今用至今用至今 数数数数字字

40、字字式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪：非非非非扫扫扫扫描描描描式式式式，以以以以数数数数字字字字滤滤滤滤波波波波器器器器或或或或FFTFFT变变变变换换换换为为为为基基基基础础础础构构构构成成成成。精精精精度度度度高高高高、性性性性能能能能灵灵灵灵活活活活，但但但但受受受受到到到到数数数数字字字字系系系系统统统统工工工工作作作作频频频频率率率率的的的的限限限限制制制制。目目目目前前前前单单单单纯纯纯纯的的的的数数数数字字字字式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪一一一一般般般般用用用用于于于于低低低低频频频频段段段段的的的的实实实实时时时时分分分分析析析析，尚尚尚尚达达达达不不不不到到到到宽宽宽宽频

41、频频频带带带带高高高高精精精精度频谱分析度频谱分析度频谱分析度频谱分析电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第25页频谱分析仪的分类（续频谱分析仪的分类（续2）u 实时频谱仪和非实时频谱仪实时频谱仪和非实时频谱仪实时频谱仪和非实时频谱仪实时频谱仪和非实时频谱仪 实实实实时时时时分分分分析析析析应应应应达达达达到到到到的的的的速速速速度度度度与与与与被被被被分分分分析析析析信信信信号号号号的的的的带带带带宽宽宽宽及及及及所所所所要要要要求求求求的的的的频频频频率率率率分分分分辨辨辨辨率率率率有有有有关关关关。一一一一般般般般认认认认为为为为，实实实实时时时时分分分分析析析析是是是是指指

42、指指在在在在长长长长度度度度为为为为T T的的的的时时时时段段段段内内内内，完完完完成成成成频频频频率率率率分分分分辨辨辨辨率率率率达达达达到到到到1/1/T T的的的的谱谱谱谱分分分分析析析析；或或或或者者者者待待待待分分分分析析析析信信信信号号号号的的的的带带带带宽宽宽宽小小小小于于于于仪仪仪仪器器器器能能能能够够够够同同同同时时时时分析的最大带宽。分析的最大带宽。分析的最大带宽。分析的最大带宽。 在在在在一一一一定定定定频频频频率率率率范范范范围围围围数数数数据据据据分分分分析析析析速速速速度度度度与与与与数数数数据据据据采采采采集集集集速速速速度度度度相相相相匹匹匹匹配配配配，不不不不

43、发发发发生生生生积积积积压压压压现现现现象象象象，这这这这样样样样的的的的分分分分析析析析就就就就是是是是实实实实时时时时的的的的；如如如如果果果果待待待待分分分分析析析析的的的的信信信信号号号号带带带带宽宽宽宽超超超超过过过过这这这这个个个个频频频频率率率率范范范范围围围围，则则则则是是是是非非非非实时分析。实时分析。实时分析。实时分析。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第26页频谱分析仪的分类（续频谱分析仪的分类（续3）u 恒带宽与恒百分比带宽分析式频谱仪恒带宽与恒百分比带宽分析式频谱仪恒带宽与恒百分比带宽分析式频谱仪恒带宽与恒百分比带宽分析式频谱仪 恒恒恒恒带带带带宽宽宽宽

44、分分分分析析析析式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪：频频频频率率率率轴轴轴轴为为为为线线线线性性性性刻刻刻刻度度度度，信信信信号号号号的的的的基基基基频频频频分分分分量量量量和和和和各各各各次次次次谐谐谐谐波波波波分分分分量量量量在在在在横横横横轴轴轴轴上上上上等等等等间间间间距距距距排排排排列列列列，适用于周期信号和波形失真的分析。适用于周期信号和波形失真的分析。适用于周期信号和波形失真的分析。适用于周期信号和波形失真的分析。 恒恒恒恒百百百百分分分分比比比比带带带带宽宽宽宽分分分分析析析析式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪：频频频频率率率率轴轴轴轴采采采采用用用用对对对对数数数数刻刻刻刻度度度

45、度，频频频频率率率率范范范范围围围围覆覆覆覆盖盖盖盖较较较较宽宽宽宽，能能能能兼兼兼兼顾顾顾顾高高高高、低低低低频频频频段段段段的的的的频频频频率分辨率，适用于噪声类广谱随机信号的分析。率分辨率，适用于噪声类广谱随机信号的分析。率分辨率，适用于噪声类广谱随机信号的分析。率分辨率，适用于噪声类广谱随机信号的分析。 目目目目前前前前许许许许多多多多数数数数字字字字式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪可可可可以以以以方方方方便便便便地地地地实实实实现现现现不不不不同同同同带带带带宽宽宽宽的的的的FFTFFT分分分分析析析析以以以以及及及及两两两两种种种种频频频频率率率率刻刻刻刻度度度度的的的的显显显显示

46、示示示，故故故故这这这这种种种种分分分分类方法并不适用于数字式频谱仪。类方法并不适用于数字式频谱仪。类方法并不适用于数字式频谱仪。类方法并不适用于数字式频谱仪。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第27页9.2 扫描式频谱仪扫描式频谱仪u9.2.1 滤波式频谱分析技术滤波式频谱分析技术u9.2.2 外差式频谱仪外差式频谱仪u9.2.3 外差式频谱仪的主要性能指标外差式频谱仪的主要性能指标电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第28页9.2.1 滤波式频谱分析技术滤波式频谱分析技术 滤波式频谱分析仪原理及分类滤波式频谱分析仪原理及分类滤波式频谱分析仪原理及分类滤波式频谱分

47、析仪原理及分类 基基基基本本本本原原原原理理理理：先先先先用用用用带带带带通通通通滤滤滤滤波波波波器器器器选选选选出出出出待待待待分分分分析析析析信信信信号号号号，然然然然后后后后用用用用检检检检波波波波器器器器将将将将该该该该频频频频率率率率分分分分量量量量变变变变为为为为直直直直流流流流信信信信号号号号，再再再再送送送送到到到到显显显显示示示示器器器器将将将将直直直直流流流流信信信信号号号号的的的的幅幅幅幅度度度度显显显显示示示示出出出出来来来来。为为为为显显显显示示示示输输输输入入入入信信信信号号号号的的的的各各各各频率分量，带通滤波器的中心频率是多个或可变的。频率分量，带通滤波器的中心

48、频率是多个或可变的。频率分量，带通滤波器的中心频率是多个或可变的。频率分量，带通滤波器的中心频率是多个或可变的。 档级滤波式频谱仪档级滤波式频谱仪档级滤波式频谱仪档级滤波式频谱仪并行滤波式频谱仪并行滤波式频谱仪并行滤波式频谱仪并行滤波式频谱仪扫频滤波式频谱仪扫频滤波式频谱仪扫频滤波式频谱仪扫频滤波式频谱仪数字滤波式频谱仪数字滤波式频谱仪数字滤波式频谱仪数字滤波式频谱仪电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第29页档级滤波式频谱仪档级滤波式频谱仪 也也也也叫叫叫叫顺顺顺顺序序序序滤滤滤滤波波波波频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪，由由由由多多多多个个个个通通通通带带带带互互互互相相相相衔衔衔衔接

49、接接接的的的的带带带带通通通通滤滤滤滤波波波波器器器器和和和和共共共共用用用用检检检检波波波波器器器器构构构构成成成成。用用用用多多多多个个个个频频频频率率率率固固固固定定定定且且且且相相相相邻邻邻邻的的的的窄窄窄窄带带带带带带带带通通通通滤滤滤滤波波波波器器器器阵阵阵阵列列列列来来来来区区区区分分分分被被被被测测测测信信信信号号号号的的的的各各各各种种种种频频频频率率率率成成成成分，因此得以全面记录被测信号。分，因此得以全面记录被测信号。分，因此得以全面记录被测信号。分，因此得以全面记录被测信号。 这这这这种种种种方方方方法法法法简简简简单单单单易易易易行行行行，但但但但在在在在频频频频带带

50、带带较较较较宽宽宽宽或或或或较较较较高高高高频频频频段段段段的的的的情情情情况况况况下下下下需需需需要要要要大大大大量量量量滤滤滤滤波波波波器器器器，仪仪仪仪器器器器体体体体积积积积过过过过大大大大；由由由由于于于于通通通通带带带带窄窄窄窄，分分分分辨辨辨辨力力力力和和和和灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度都都都都不不不不是是是是很很很很高高高高。一一一一般般般般用用用用于于于于低低低低频频频频段段段段的的的的音音音音频频频频测试等场合测试等场合测试等场合测试等场合。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第30页并行滤波式频谱仪并行滤波式频谱仪 与与与与档档档档级级级级滤滤滤滤波波波波式式式式

51、的的的的区区区区别别别别在在在在于于于于每每每每个个个个滤滤滤滤波波波波器器器器之之之之后后后后都都都都有有有有各各各各自自自自的的的的检检检检波波波波器器器器，无无无无需需需需电电电电子子子子开开开开关关关关切切切切换换换换及及及及检检检检波波波波建建建建立立立立时时时时间间间间，因因因因此此此此速速速速度度度度快快快快，能能能能够够够够满满满满足足足足实实实实时时时时分分分分析析析析的的的的需需需需要要要要。但但但但是是是是可可可可显显显显示示示示的的的的频频频频谱谱谱谱分分分分量量量量数数数数目目目目取取取取决决决决于于于于滤滤滤滤波波波波器器器器的的的的数数数数目目目目，所所所所以以以

52、以需需需需要要要要大量的滤波器。大量的滤波器。大量的滤波器。大量的滤波器。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第31页扫频滤波式频谱仪扫频滤波式频谱仪 实实实实质质质质是是是是一一一一个个个个中中中中心心心心频频频频率率率率在在在在整整整整个个个个宽宽宽宽带带带带频频频频率率率率范范范范围围围围内内内内可可可可调调调调谐谐谐谐的的的的窄窄窄窄带带带带滤滤滤滤波波波波器器器器。当当当当它它它它的的的的谐谐谐谐振振振振频频频频率率率率改改改改变变变变时时时时，滤滤滤滤波波波波器器器器就就就就分离出特定的频率分量。分离出特定的频率分量。分离出特定的频率分量。分离出特定的频率分量。 扫扫扫

53、扫频频频频滤滤滤滤波波波波式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪与与与与档档档档级级级级滤滤滤滤波波波波式式式式一一一一样样样样，是是是是一一一一种种种种非非非非实实实实时时时时频频频频谱谱谱谱测测测测量量量量。结结结结构构构构简简简简单单单单，价价价价格格格格低低低低廉廉廉廉。缺缺缺缺点点点点是是是是电电电电调调调调谐谐谐谐滤滤滤滤波波波波器器器器损损损损耗耗耗耗大大大大、调调调调谐谐谐谐范范范范围围围围窄窄窄窄、频频频频率率率率特特特特性性性性不不不不均均均均匀匀匀匀、分辨率差，目前这种方法只适用于窄带频谱分析。分辨率差，目前这种方法只适用于窄带频谱分析。分辨率差，目前这种方法只适用于窄带频谱分

54、析。分辨率差，目前这种方法只适用于窄带频谱分析。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第32页数字滤波式频谱仪数字滤波式频谱仪 数数数数字字字字滤滤滤滤波波波波式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪在在在在现现现现代代代代频频频频谱谱谱谱分分分分析析析析仪仪仪仪中中中中占占占占有有有有重重重重要要要要地地地地位位位位。数数数数字字字字滤滤滤滤波波波波器器器器的的的的形形形形状状状状因因因因子子子子较较较较小小小小，因因因因而而而而提提提提高高高高了了了了频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪的的的的频频频频率率率率分分分分辨辨辨辨率率率率；具具具具有有有有数数数数字字字字信信信信号号号号处处处处理理理理

55、的的的的高高高高精精精精度度度度、高高高高稳稳稳稳定定定定性性性性、可可可可重重重重复复复复性性性性和和和和可可可可编编编编程程程程性等普遍优点。性等普遍优点。性等普遍优点。性等普遍优点。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第33页 利利利利用用用用数数数数字字字字滤滤滤滤波波波波器器器器可可可可以以以以实实实实现现现现频频频频分分分分或或或或时时时时分分分分复复复复用用用用，因因因因此此此此仅仅仅仅用用用用一一一一个个个个数数数数字字字字滤滤滤滤波波波波器器器器就就就就可可可可以以以以实实实实现现现现与与与与并并并并行行行行滤滤滤滤波波波波式式式式等等等等效效效效的的的的实实实实

56、时时时时频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪。用用用用单单单单个个个个数数数数字字字字滤滤滤滤波波波波器器器器代代代代替替替替多多多多个个个个模模模模拟拟拟拟滤滤滤滤波波波波器器器器之之之之后后后后，滤滤滤滤波波波波器器器器的的的的中中中中心心心心频频频频率率率率由由由由时时时时基基基基电电电电路路路路控控控控制制制制使使使使之之之之顺顺顺顺序序序序改改改改变。变。变。变。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第34页带通滤波器的性能指标带通滤波器的性能指标u带宽带宽带宽带宽通常是指通常是指3dB带宽带宽，或称半功率带宽或称半功率带宽 分分辨辨率率带带宽宽（RBW）反反映映了了滤滤波波器器区区分

57、分两两个个相相同同幅幅度、不同频率的信号的能力度、不同频率的信号的能力电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第35页带通滤波器的性能指标（续带通滤波器的性能指标（续1）u波形因子波形因子波形因子波形因子 波型因子反映了区分两个不等波型因子反映了区分两个不等幅信号的能力，也称幅信号的能力，也称带宽选择性带宽选择性波形因子定义为滤波器波形因子定义为滤波器60dB带宽带宽与与3dB带宽之比：带宽之比： 也也可可用用40dB带带宽宽与与3dB带带宽宽之之比比表表示示。波波形形因因子子较较小小的的滤滤波波器器的的特特性性曲曲线线更更接接近近于于矩矩形，故波形因子也称形，故波形因子也称矩形系数矩

58、形系数电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第36页 等等绝绝对对带带宽宽或或等等信信息息量量带带宽宽：外外差差式式频频谱谱仪仪在在一一次次分分析析过过程程中中所所用用的的分分析析滤滤波波器器带带宽宽恒恒定定。恒恒带带宽宽滤滤波波器器的的特特性性曲曲线线在在线线性性频频率率刻刻度度下下，关关于于滤滤波波器器的的中中心心频率频率f0对称对称带通滤波器的性能指标（续带通滤波器的性能指标（续2）u恒带宽与恒百分比带宽恒带宽与恒百分比带宽恒带宽与恒百分比带宽恒带宽与恒百分比带宽电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第37页 恒恒百百分分比比带带宽宽滤滤波波器器的的绝绝对对带带宽宽B

59、与与中中心心频频率率f0的的比比值值（即即相相对对带带宽宽）是是常常数数。扫扫描描式式频频谱谱仪仪、档档级级滤滤波波式式频频谱谱仪仪及及并并行行滤滤波波式式频频谱谱仪仪大大多多采采用用恒恒百分比带宽分析。百分比带宽分析。 在在对对数数刻刻度度下下，恒恒百百分分比比带带宽宽滤滤波波器器的的频频率率特特性性曲曲线线关关于于其其中中心心频频率率f0对对称称。常常用用“倍倍频频程程选选择择性性”表表示示远远离离中中心心频频率率一一倍倍频频率率处处（f0和和2f0）的的滤滤波器衰减量。波器衰减量。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第38页带通滤波器的性能指标（续带通滤波器的性能指标（续3）

60、u 滤波器响应时间滤波器响应时间滤波器响应时间滤波器响应时间（建立时间）建立时间）建立时间）建立时间） 信信信信号号号号从从从从加加加加到到到到滤滤滤滤波波波波器器器器输输输输入入入入端端端端到到到到获获获获得得得得稳稳稳稳定定定定输输输输出出出出所所所所需需需需的的的的时时时时间间间间。通通通通常常常常用用用用达达达达到到到到稳稳稳稳幅幅幅幅幅幅幅幅度度度度的的的的9090所所所所需需需需的的的的时时时时间间间间T TR R来表述，它与绝对带宽来表述，它与绝对带宽来表述，它与绝对带宽来表述，它与绝对带宽B B成反比：成反比：成反比：成反比：T TR R1/1/B B。 对对对对恒恒恒恒百百百

61、百分分分分比比比比带带带带宽宽宽宽滤滤滤滤波波波波器器器器，一一一一般般般般用用用用达达达达到到到到稳稳稳稳态态态态输输输输出出出出所所所所需需需需的的的的信信信信号号号号周周周周期期期期数数数数来来来来代代代代表表表表：n nR Rf f0 0 T TR RT TR R/ /T T0 0，表表表表示示示示响应时间内的周期数。响应时间内的周期数。响应时间内的周期数。响应时间内的周期数。 宽宽宽宽带带带带滤滤滤滤波波波波器器器器的的的的响响响响应应应应时时时时间间间间短短短短，测测测测量量量量速速速速度度度度快快快快；窄窄窄窄带带带带滤滤滤滤波波波波器器器器建建建建立立立立时时时时间间间间较较较

62、较长长长长，但但但但频频频频率率率率分分分分辨辨辨辨率率率率更更更更高高高高、信信信信噪噪噪噪比比比比好好好好。响响响响应应应应时时时时间间间间限限限限制制制制了了了了频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪的的的的扫扫扫扫描描描描分分分分析析析析速速速速度度度度，影影影影响响响响实时频谱分析的实现。实时频谱分析的实现。实时频谱分析的实现。实时频谱分析的实现。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第39页9.2.2 外差式频谱仪外差式频谱仪外差式频谱仪的组成外差式频谱仪的组成外差式频谱仪的组成外差式频谱仪的组成输入通道输入通道输入通道输入通道中频信号预处理中频信号预处理中频信号预处理中频信号预处理检

63、波器检波器检波器检波器视频滤波器视频滤波器视频滤波器视频滤波器踪迹处理踪迹处理踪迹处理踪迹处理参数之间的相互关系参数之间的相互关系参数之间的相互关系参数之间的相互关系电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第40页 外外外外差差差差式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪的的的的频频频频率率率率变变变变换换换换原原原原理理理理与与与与超超超超外外外外差差差差式式式式收收收收音音音音机机机机相相相相同同同同：利利利利用用用用无无无无线线线线电电电电接接接接收收收收机机机机中中中中普普普普遍遍遍遍使使使使用用用用的的的的自自自自动动动动调调调调谐谐谐谐方方方方式式式式，通通通通过过过过改改改改变变

64、变变扫扫扫扫频频频频本本本本振振振振的的的的频频频频率率率率来来来来捕捕捕捕获获获获待待待待测测测测信信信信号号号号的的的的不不不不同同同同频频频频率率率率分分分分量量量量。也也也也称称称称扫扫扫扫频频频频外外外外差差差差式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪。扫扫扫扫频频频频外外外外差差差差式式式式方方方方案案案案是是是是实实实实施施施施频频频频谱谱谱谱分分分分析析析析的的的的传传传传统途径，在高频段占据优势地位。统途径，在高频段占据优势地位。统途径，在高频段占据优势地位。统途径，在高频段占据优势地位。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第41页外差式频谱仪的组成外差式频谱仪的组成

65、主主主主要要要要包包包包括括括括输输输输入入入入通通通通道道道道、混混混混频频频频电电电电路路路路、中中中中频频频频处处处处理理理理电电电电路路路路、检波和视频滤波等部分。检波和视频滤波等部分。检波和视频滤波等部分。检波和视频滤波等部分。 外外外外差差差差式式式式频频频频谱谱谱谱分分分分析析析析仪仪仪仪频频频频率率率率范范范范围围围围宽宽宽宽、灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度高高高高、频频频频率率率率分分分分辨辨辨辨率率率率可可可可变变变变，是是是是目目目目前前前前频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪中中中中数数数数量量量量最最最最大大大大的的的的一一一一种种种种。由由由由于于于于被被被被分分分分析析析析的的的的

66、频频频频谱谱谱谱依依依依次次次次被被被被顺顺顺顺序序序序采采采采样样样样，因因因因而而而而不不不不能能能能进进进进行行行行实实实实时时时时分分分分析析析析。这这这这种种种种分分分分析析析析仪仪仪仪只只只只能能能能提提提提供供供供幅幅幅幅度度度度谱谱谱谱，不不不不能能能能提提提提供供供供相位谱。相位谱。相位谱。相位谱。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第42页输输 入入 通通 道道 输输输输入入入入通通通通道道道道也也也也称称称称前前前前端端端端，主主主主要要要要由由由由输输输输入入入入衰衰衰衰减减减减、低低低低噪噪噪噪声声声声放放放放大大大大、低低低低通通通通滤滤滤滤波波波波及及

67、及及混混混混频频频频等等等等几几几几部部部部分分分分组组组组成成成成，功功功功能能能能上上上上相相相相当当当当于于于于一一一一台台台台宽宽宽宽频频频频段段段段、窄窄窄窄带带带带宽宽宽宽的的的的外外外外差差差差式式式式自自自自动动动动选选选选频频频频接接接接收收收收机机机机。用用用用于于于于控控控控制制制制加加加加到到到到仪仪仪仪器器器器后后后后续续续续部部部部分分分分的的的的信信信信号号号号电电电电平平平平，并并并并对对对对输输输输入入入入信号取差频以获得固定的中频。信号取差频以获得固定的中频。信号取差频以获得固定的中频。信号取差频以获得固定的中频。 输输输输入入入入衰衰衰衰减减减减：一一一一

68、方方方方面面面面避避避避免免免免因因因因信信信信号号号号电电电电平平平平过过过过高高高高而而而而引引引引起起起起的的的的失失失失真真真真，同同同同时时时时起起起起到到到到阻阻阻阻抗抗抗抗匹匹匹匹配配配配的的的的功功功功能能能能，尽尽尽尽可可可可能能能能降降降降低低低低源源源源负负负负载与混频器之间的失配误差载与混频器之间的失配误差载与混频器之间的失配误差载与混频器之间的失配误差 低低低低噪噪噪噪声声声声放放放放大大大大：对对对对输输输输入入入入电电电电平平平平进进进进行行行行调调调调整整整整，保保保保证证证证混混混混频频频频器器器器输入电平满足一定的幅度要求，获得较佳混频效果输入电平满足一定的

69、幅度要求，获得较佳混频效果输入电平满足一定的幅度要求，获得较佳混频效果输入电平满足一定的幅度要求，获得较佳混频效果电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第43页输入通道（续输入通道（续1）u外差式频率变换原理外差式频率变换原理外差式频率变换原理外差式频率变换原理| fL fX | = fI 如如果果输输入入频频率率的的范范围围大大于于2fI，将将与与镜镜频频在在本本振振处处交交叠叠。通通常常的的频频谱谱仪仪输输入入频频率率非非常常宽宽，一一般般的的抑抑制制镜镜频频滤滤波波器器难难以以实实现现调调谐谐。解解决决办办法法是是选选择择高高中中频频，本本振振频频率率也相应提高也相应提高电子测

70、量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第44页输入通道（续输入通道（续2）u抑制镜频的抑制镜频的抑制镜频的抑制镜频的高中频解决方案高中频解决方案高中频解决方案高中频解决方案镜镜频频范范围围远远在在输输入入频频率率范范围围之之上上，两两者者不不会会交交叠叠；中中频频频频率率越越高高，镜镜频频距距本本振振越越远远，可可避避免免因因交交叠叠而而带带来来的的滤滤波波器器实实现现问问题题。因因此此用用固固定定调调谐谐的的低低通通滤滤波波器器在在混混频频之之前滤去镜频前滤去镜频即可即可电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第45页输入通道（续输入通道（续3）u多级混频多级混频多级混频多级混频

71、 高高中中频频很很难难实实现现窄窄带带带带通通滤滤波波和和性性能能良良好好的的检检波波，需需要要进进行行多多级级变变频频（混混频频）处处理理。第第一一混混频频实实现现高高中中频频频频率率变变换换，再再由由第第二二、三三级级甚甚至至第第四四级级混混频频将将固固定定的的中中频频逐逐渐渐降降低低。每每级级混混频频之之后后有有相相应应的的带通滤波器抑制高次谐波交调分量。带通滤波器抑制高次谐波交调分量。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第46页中频信号预处理中频信号预处理 中中中中频频频频信信信信号号号号预预预预处处处处理理理理主主主主要要要要是是是是在在在在被被被被检检检检测测测测之之之

72、之前前前前完完完完成成成成对对对对固固固固定定定定中中中中频频频频信信信信号号号号的的的的自自自自动动动动增增增增益益益益放放放放大大大大、分分分分辨辨辨辨率率率率滤滤滤滤波波波波等等等等处处处处理理理理。中中中中频频频频滤波器的带宽通常可程控，以提供不同的频率分辨率。滤波器的带宽通常可程控，以提供不同的频率分辨率。滤波器的带宽通常可程控，以提供不同的频率分辨率。滤波器的带宽通常可程控，以提供不同的频率分辨率。u 中中中中频频频频信信信信号号号号幅幅幅幅度度度度调调调调节节节节：由由由由自自自自动动动动增增增增益益益益电电电电路路路路完完完完成成成成。末末末末级级级级混混混混频频频频的的的的增

73、增增增益益益益必必必必须须须须能能能能够够够够以以以以小小小小步步步步进进进进精精精精密密密密调调调调节节节节，以以以以保保保保持持持持后后后后续续续续电路中的最大信号电平固定而不受前端的影响。电路中的最大信号电平固定而不受前端的影响。电路中的最大信号电平固定而不受前端的影响。电路中的最大信号电平固定而不受前端的影响。u 中中中中频频频频滤滤滤滤波波波波器器器器：用用用用于于于于减减减减小小小小噪噪噪噪声声声声带带带带宽宽宽宽、分分分分辨辨辨辨各各各各频频频频率率率率分分分分量量量量。频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪的的的的分分分分辨辨辨辨率率率率带带带带宽宽宽宽由由由由最最最最后后后后一一一一个个个

74、个中中中中频频频频滤滤滤滤波波波波器器器器的的的的带带带带宽宽宽宽决决决决定定定定。数数数数字字字字滤滤滤滤波波波波器器器器选选选选择择择择性性性性较较较较好好好好、没没没没有有有有漂漂漂漂移移移移，能能能能够够够够实实实实现现现现极极极极稳定的窄分辨率带宽。稳定的窄分辨率带宽。稳定的窄分辨率带宽。稳定的窄分辨率带宽。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第47页检检 波波 器器 在在在在模模模模拟拟拟拟式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪中中中中，采采采采用用用用检检检检波波波波器器器器来来来来产产产产生生生生与与与与中中中中频频频频交交交交流流流流信信信信号号号号的的的的电电电电平平

75、平平成成成成正正正正比比比比的的的的直直直直流流流流电电电电平平平平，以以以以获获获获取取取取待待待待测测测测信信信信号的幅度信息。常用包络检波器。号的幅度信息。常用包络检波器。号的幅度信息。常用包络检波器。号的幅度信息。常用包络检波器。 最最最最简简简简单单单单的的的的包包包包络络络络检检检检波波波波器器器器由由由由一一一一个个个个二二二二极极极极管管管管和和和和一一一一个个个个并并并并联联联联RCRC电电电电路路路路串串串串接接接接而而而而成成成成。只只只只要要要要恰恰恰恰当当当当地地地地选选选选择择择择检检检检波波波波器器器器的的的的R R、C C值值值值，就就就就可可可可获获获获得得得

76、得合合合合适适适适的的的的时时时时间间间间常常常常数数数数以以以以确确确确保保保保检检检检波波波波器器器器跟跟跟跟随随随随中中中中频频频频信信信信号号号号的的的的包包包包络络络络变变变变化化化化而而而而变变变变化化化化。频频频频率率率率扫扫扫扫描描描描速速速速度度度度的的的的快快快快慢慢慢慢也也也也会会会会对对对对检检检检波波波波输输输输出出出出产产产产生生生生影影影影响响响响，扫扫扫扫速速速速太太太太快快快快会会会会使使使使检检检检波波波波器器器器来来来来不不不不及响应。及响应。及响应。及响应。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第48页视频滤波器视频滤波器 视视视视频频频频滤

77、滤滤滤波波波波器器器器用用用用于于于于对对对对显显显显示示示示结结结结果果果果进进进进行行行行平平平平滑滑滑滑或或或或平平平平均均均均，以以以以减小噪声对信号幅度的影响。减小噪声对信号幅度的影响。减小噪声对信号幅度的影响。减小噪声对信号幅度的影响。u 基基基基本本本本原原原原理理理理：视视视视频频频频滤滤滤滤波波波波器器器器实实实实质质质质是是是是低低低低通通通通滤滤滤滤波波波波器器器器，它它它它决决决决定定定定了了了了驱驱驱驱动动动动显显显显示示示示器器器器垂垂垂垂直直直直方方方方向向向向的的的的视视视视频频频频电电电电路路路路带带带带宽宽宽宽。当当当当视视视视频频频频滤滤滤滤波波波波器器器

78、器的的的的截截截截止止止止频频频频率率率率小小小小于于于于分分分分辨辨辨辨率率率率带带带带宽宽宽宽时时时时，视视视视频频频频系系系系统统统统跟跟跟跟不不不不上上上上中中中中频频频频信信信信号号号号包包包包络络络络的的的的快快快快速速速速变变变变化化化化，因因因因此此此此使使使使信信信信号号号号的的的的起起起起伏伏伏伏被被被被“ “平平平平滑滑滑滑” ”掉。掉。掉。掉。u 应应应应用用用用：主主主主要要要要应应应应用用用用于于于于噪噪噪噪声声声声测测测测量量量量，特特特特别别别别是是是是在在在在分分分分辨辨辨辨率率率率带带带带宽宽宽宽 （ RBWRBW） 较较较较 大大大大 时时时时 。 减减减

79、减 小小小小 视视视视 频频频频 滤滤滤滤 波波波波 器器器器 的的的的 带带带带 宽宽宽宽（VBWVBW）将将将将削削削削弱弱弱弱或或或或平平平平滑滑滑滑噪噪噪噪声声声声峰峰峰峰- -峰峰峰峰值值值值的的的的变变变变化化化化，当当当当VBW/RBW 0.01 VBW/RBW RBWVBWRBW时时时时：STST不不不不受受受受视视视视频频频频滤滤滤滤波波波波器器器器的的的的影影影影响响响响。此此此此时时时时，中频滤波器的响应时间仅与中频滤波器的响应时间仅与中频滤波器的响应时间仅与中频滤波器的响应时间仅与RBWRBW2 2成反比成反比成反比成反比：其其中中K为为比比例例因因子子，取取值值与与滤

80、滤波波器器类类型型及及其其响响应应误误差差有有关关。例例如如：4级级或或5级级级级联联的的模模拟拟滤滤波波器器，K取取；高高斯数字滤波器，斯数字滤波器，K可取值可取值1甚至小于甚至小于1 VBW2.56 2.56 f fmaxmax ，其其其其中中中中f fmaxmax为为为为待待待待分分分分析析析析信号的最高频率。最高信号的最高频率。最高信号的最高频率。最高信号的最高频率。最高f fS S由由由由ADCADC的性能决定。的性能决定。的性能决定。的性能决定。 频频频频率率率率分分分分辨辨辨辨率率率率：采采采采样样样样频频频频率率率率一一一一定定定定时时时时，FFTFFT的的的的点点点点数数数数

81、越越越越多多多多，频频频频率率率率分分分分辨辨辨辨率率率率越越越越高高高高。频频频频率率率率分分分分辨辨辨辨率率率率 f f、采采采采样样样样频频频频率率率率f fS S和和和和分分分分析点数析点数析点数析点数N N三者之间的关系为三者之间的关系为三者之间的关系为三者之间的关系为ff= =f fS S/ /N N。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第76页FFT分析仪的性能指标（续分析仪的性能指标（续1） 幅度特性幅度特性幅度特性幅度特性 动动动动态态态态范范范范围围围围：取取取取决决决决于于于于ADCADC的的的的位位位位数数数数、数数数数字字字字数数数数据据据据运运运运算算算

82、算的的的的字长或精度。字长或精度。字长或精度。字长或精度。 灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度：取取取取决决决决于于于于本本本本底底底底噪噪噪噪声声声声，主主主主要要要要由由由由前前前前置置置置放放放放大大大大器器器器噪噪噪噪声决定。声决定。声决定。声决定。 幅幅幅幅度度度度读读读读数数数数精精精精度度度度：幅幅幅幅度度度度谱谱谱谱线线线线的的的的误误误误差差差差来来来来源源源源包包包包括括括括计计计计算算算算处处处处理理理理误误误误差差差差、频频频频谱谱谱谱混混混混叠叠叠叠误误误误差差差差、频频频频谱谱谱谱泄泄泄泄漏漏漏漏误误误误差差差差以以以以及及及及每每每每次次次次单单单单个个个个记记记记录录录录

83、分分分分析析析析所所所所含含含含的的的的统统统统计计计计误误误误差差差差等等等等。其其其其中中中中统统统统计计计计误误误误差差差差与与与与信信信信号号号号处处处处理理理理方方方方法法法法、谱谱谱谱估估估估计计计计方方方方法法法法、统统统统计计计计平平平平均均均均方方方方法法法法及及及及次次次次数数数数有有有有关关关关，往往往往往往往往需需需需要要要要在在在在改改改改变变变变设设设设置置置置和和和和多多多多次次次次分分分分析析析析之之之之后后后后才才才才能能能能获获获获得得得得较好结果。较好结果。较好结果。较好结果。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第77页FFT分析仪的性能指标（

84、续分析仪的性能指标（续2） 分析速度分析速度分析速度分析速度 主主主主要要要要取取取取决决决决于于于于N N点点点点FFTFFT的的的的运运运运算算算算时时时时间间间间、平平平平均均均均运运运运行行行行时时时时间间间间及及及及结结结结果果果果处处处处理理理理时时时时间间间间，实实实实时时时时频频频频谱谱谱谱分分分分析析析析的的的的频频频频率率率率上上上上限限限限可可可可由由由由FFTFFT的的的的速速速速度度度度推推推推算算算算而而而而得得得得。若若若若是是是是实实实实信信信信号号号号的的的的功功功功率谱计算，则速度可以提高一倍。率谱计算，则速度可以提高一倍。率谱计算，则速度可以提高一倍。率谱

85、计算，则速度可以提高一倍。 其他特性其他特性其他特性其他特性 可可可可选选选选的的的的窗窗窗窗函函函函数数数数种种种种类类类类；数数数数据据据据触触触触发发发发方方方方式式式式；显显显显示示示示方方方方式；结果存储、输入式；结果存储、输入式；结果存储、输入式；结果存储、输入/ /输出功能等。输出功能等。输出功能等。输出功能等。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第78页9.3.2 FFT分析仪的实现分析仪的实现 FFTFFT分析的硬件实现分析的硬件实现分析的硬件实现分析的硬件实现可选方案：可选方案：可选方案：可选方案：ASICASIC、FPGAFPGA、DSPDSP选择准则：选择

86、准则：选择准则：选择准则：可编程性、集成度、开发周期、性能、功耗可编程性、集成度、开发周期、性能、功耗可编程性、集成度、开发周期、性能、功耗可编程性、集成度、开发周期、性能、功耗可编程性可编程性可编程性可编程性集成度集成度集成度集成度开发周期开发周期开发周期开发周期性能性能性能性能功耗功耗功耗功耗ASICASIC低低低低较低较低较低较低短短短短最佳最佳最佳最佳中中中中FPGAFPGA较高较高较高较高高高高高最长最长最长最长两者两者两者两者相当相当相当相当低低低低DSPDSP最高最高最高最高高高高高较长较长较长较长高高高高电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第79页FFT的硬件实现（

87、续）的硬件实现（续）u 选用哪种方案实现频谱分析？选用哪种方案实现频谱分析？选用哪种方案实现频谱分析？选用哪种方案实现频谱分析？ ASICASIC：提提提提供供供供有有有有限限限限的的的的可可可可编编编编程程程程性性性性和和和和集集集集成成成成水水水水平平平平，通通通通常常常常可为某项固定功能提供最佳解决方案；可为某项固定功能提供最佳解决方案；可为某项固定功能提供最佳解决方案；可为某项固定功能提供最佳解决方案； FPGAFPGA：可可可可为为为为高高高高度度度度并并并并行行行行或或或或涉涉涉涉及及及及线线线线性性性性处处处处理理理理的的的的高高高高速速速速信信信信号处理提供最佳解决方案，如数字

88、滤波器等的设计；号处理提供最佳解决方案，如数字滤波器等的设计；号处理提供最佳解决方案，如数字滤波器等的设计；号处理提供最佳解决方案，如数字滤波器等的设计； DSPDSP：可可可可为为为为复复复复杂杂杂杂决决决决策策策策分分分分析析析析等等等等功功功功能能能能提提提提供供供供最最最最佳佳佳佳可可可可编编编编程程程程解决方案，如解决方案，如解决方案，如解决方案，如FFTFFT这样具有顺序特性的信号处理。这样具有顺序特性的信号处理。这样具有顺序特性的信号处理。这样具有顺序特性的信号处理。结结结结论论论论：鉴鉴鉴鉴于于于于频频频频谱谱谱谱分分分分析析析析通通通通常常常常需需需需要要要要较较较较高高高高

89、的的的的可可可可编编编编程程程程性性性性，因因因因此此此此使使使使用用用用DSPDSP实实实实现现现现FFTFFT，而而而而使使使使用用用用FPGAFPGA实实实实现现现现数数数数字字字字滤滤滤滤波波波波、抽取等其他数字信号处理。抽取等其他数字信号处理。抽取等其他数字信号处理。抽取等其他数字信号处理。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第80页FFT的软件实现的软件实现基基基基2 2的时间抽取的时间抽取的时间抽取的时间抽取DFTDFT算法（蝶形算法）算法（蝶形算法）算法（蝶形算法）算法（蝶形算法）基本原理基本原理基本原理基本原理 对对对对任任任任何何何何一一一一个个个个2 2的的的

90、的整整整整数数数数次次次次幂幂幂幂N N = = 2 2MM，总总总总可可可可以以以以通通通通过过过过MM次次次次分分分分解解解解成成成成为为为为2 2点点点点DFTDFT计计计计算算算算。MM次次次次分分分分解解解解构构构构成成成成了了了了从从从从时时时时域域域域信信信信号号号号x x n n 到到到到对对对对应应应应的的的的频频频频域域域域信信信信号号号号X X( (k k) ) 的的的的MM级级级级迭迭迭迭代代代代运运运运算算算算，每每每每级均由级均由级均由级均由N N/2/2个蝶形运算组成。计算方程如下：个蝶形运算组成。计算方程如下：个蝶形运算组成。计算方程如下：个蝶形运算组成。计算方

91、程如下： 基基2的的N点点FFT计算步骤计算步骤将将输输入入数数据据做做位位倒倒序序进进行行蝶蝶形形运运算算计计算算xn的的频频谱：谱： 由频谱求平方得功率谱由频谱求平方得功率谱 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第81页9.3.3 FFT分析仪与外差式频谱分析仪分析仪与外差式频谱分析仪 FFTFFT分分分分析析析析仪仪仪仪比比比比外外外外差差差差式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪测测测测量量量量速速速速度度度度快快快快。外外外外差差差差式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪的的的的测测测测量量量量速速速速度度度度受受受受限限限限于于于于分分分分辨辨辨辨率率率率带带带带宽宽宽宽，在在在在

92、较较较较低低低低频频频频段段段段区区区区分分分分紧紧紧紧邻邻邻邻的的的的谱谱谱谱线线线线需需需需要要要要很很很很窄窄窄窄的的的的RBWRBW，因因因因此此此此导导导导致致致致扫扫扫扫描描描描时时时时间间间间可可可可能能能能会会会会长长长长到到到到无无无无法法法法忍忍忍忍受受受受。而而而而FFTFFT分分分分析析析析仪仪仪仪的的的的速速速速度度度度仅仅仅仅取取取取决决决决于于于于量量量量化化化化和和和和FFTFFT计计计计算算算算所所所所需需需需的的的的时时时时间间间间，在在在在相相相相等等等等的的的的频频频频率率率率分辨率下，分辨率下，分辨率下，分辨率下，FFTFFT分析仪较外差式频谱仪快得多

93、。分析仪较外差式频谱仪快得多。分析仪较外差式频谱仪快得多。分析仪较外差式频谱仪快得多。 由由由由于于于于FFTFFT分分分分析析析析仪仪仪仪需需需需使使使使用用用用高高高高速速速速ADCADC进进进进行行行行过过过过采采采采样样样样，可可可可分分分分析析析析的的的的频频频频率率率率范范范范围围围围受受受受限限限限于于于于A/DA/D器器器器件件件件的的的的速速速速度度度度，因因因因而而而而在在在在频频频频率覆盖范围上率覆盖范围上率覆盖范围上率覆盖范围上FFTFFT分析仪不及外差式频谱仪分析仪不及外差式频谱仪分析仪不及外差式频谱仪分析仪不及外差式频谱仪。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测

94、量原理第82页FFT分析仪与外差式频谱分析仪（续）分析仪与外差式频谱分析仪（续） 现现现现代代代代频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪将将将将外外外外差差差差式式式式扫扫扫扫描描描描频频频频谱谱谱谱分分分分析析析析技技技技术术术术与与与与FFTFFT数数数数字字字字信信信信号号号号处处处处理理理理技技技技术术术术相相相相结结结结合合合合，兼兼兼兼有有有有两两两两种种种种技技技技术术术术的的的的优优优优点点点点：前前前前端端端端仍仍仍仍采采采采用用用用传传传传统统统统的的的的外外外外差差差差式式式式结结结结构构构构，而而而而在在在在中中中中频频频频处处处处理理理理部部部部分分分分采采采采用用用用数数数数字字

95、字字结结结结构构构构，中中中中频频频频信信信信号号号号由由由由ADCADC量量量量化化化化，FFTFFT则则则则由由由由通通通通用用用用微微微微处处处处理理理理器器器器或或或或专专专专用用用用数数数数字字字字逻逻逻逻辑辑辑辑实实实实现现现现。这这这这种种种种方方方方案案案案充充充充分分分分利利利利用用用用了了了了外外外外差差差差式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪的的的的频频频频率率率率范范范范围围围围和和和和FFTFFT优优优优秀秀秀秀的的的的频频频频率率率率分分分分辨辨辨辨率率率率，使使使使得得得得在在在在很很很很高高高高的的的的频频频频率率率率上上上上进进进进行行行行极极极极窄窄窄窄带带带带

96、宽宽宽宽的的的的频频频频谱谱谱谱分分分分析成为可能，整机性能大大提高。析成为可能，整机性能大大提高。析成为可能，整机性能大大提高。析成为可能，整机性能大大提高。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第83页9.4 频谱分析仪在频域测试中的应用频谱分析仪在频域测试中的应用u9.4.1 相位噪声测量相位噪声测量u9.4.2 脉冲信号测量脉冲信号测量u9.4.3 信道和邻道功率测量信道和邻道功率测量 除除了了完完成成幅幅度度谱谱、功功率率谱谱等等一一般般的的测测量量功功能能外外，频频谱谱仪仪还还能能够够用用于于对对如如相相位位噪噪声声、邻邻道道功功率率、非非线线性失真、调制度等频域参数进行

97、测量。性失真、调制度等频域参数进行测量。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第84页9.4.1 相位噪声测量相位噪声测量 信信信信号号号号源源源源的的的的确确确确定定定定性性性性频频频频率率率率变变变变化化化化具具具具有有有有性性性性质质质质确确确确定定定定的的的的变变变变化化化化规规规规律律律律或或或或变变变变化化化化量量量量，而而而而随随随随机机机机性性性性频频频频率率率率变变变变化化化化的的的的相相相相位位位位不不不不稳稳稳稳定定定定度度度度是是是是随随随随机机机机的的的的，故故故故被被被被称称称称为为为为相相相相位位位位噪噪噪噪声声声声。相相相相位位位位噪噪噪噪声声声声是是

98、是是本本本本振振振振短短短短期期期期稳稳稳稳定定定定度度度度的的的的表表表表征征征征，也也也也是是是是频频频频谱谱谱谱纯纯纯纯度度度度的的的的一一一一个个个个重重重重要要要要度度度度量量量量指指指指标标标标。它它它它通通通通常常常常会会会会引引引引起起起起波波波波形形形形在在在在零零零零点点点点处处处处的的的的抖抖抖抖动动动动，在在在在时时时时域域域域中中中中不不不不易易易易辨辨辨辨别别别别，而而而而在在在在频频频频域域域域中中中中表表表表现现现现为为为为载载载载波波波波的的的的边边边边带带带带，所所所所以以以以常常常常在频域内进行测量。在频域内进行测量。在频域内进行测量。在频域内进行测量。

99、测量过程测量过程测量过程测量过程RBWRBW的选择的选择的选择的选择动态范围动态范围动态范围动态范围电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第85页相位噪声测量过程相位噪声测量过程 用用用用频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪测测测测量量量量相相相相位位位位噪噪噪噪声声声声是是是是一一一一种种种种直直直直接接接接测测测测量量量量。相相相相对对对对于于于于频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪的的的的扫扫扫扫描描描描时时时时间间间间，被被被被测测测测件件件件DUTDUT必必必必须须须须具具具具有有有有较较较较小小小小的的的的频频频频率率率率漂漂漂漂移移移移，否否否否则则则则测测测测得得得得的的的的本本本本振振振振

100、频频频频偏偏偏偏将将将将过过过过大大大大以以以以致致致致测测测测量量量量结结结结果果果果无无无无效效效效。从从从从这这这这个个个个意意意意义义义义上上上上讲讲讲讲，频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪适适适适合合合合于于于于测测测测量量量量锁锁锁锁定定定定状态下的合成频率源相噪状态下的合成频率源相噪状态下的合成频率源相噪状态下的合成频率源相噪，而不适于失锁的情况。，而不适于失锁的情况。，而不适于失锁的情况。，而不适于失锁的情况。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第86页 晶晶晶晶振振振振的的的的单单单单边边边边带带带带相相相相位位位位噪噪噪噪声声声声通通通通常常常常指指指指在在在在载载载载波

101、波波波频频频频率率率率的的的的某某某某一一一一固固固固定定定定频频频频偏偏偏偏处处处处，在在在在1Hz1Hz带带带带宽宽宽宽内内内内相相相相对对对对于于于于载载载载波波波波电电电电平平平平的的的的幅幅幅幅度度度度，单单单单位位位位为为为为dBcdBc（1Hz1Hz）或或或或dBc/HzdBc/Hz。因因因因此此此此，用用用用频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪测测测测量量量量相相相相位位位位噪噪噪噪声声声声分分分分两两两两步步步步进行进行进行进行： 测量载波电平幅度测量载波电平幅度测量载波电平幅度测量载波电平幅度A AC C 测测测测量量量量频频频频偏偏偏偏f foffoff处处处处的的的的相相相相位位位

102、位噪噪噪噪声幅度声幅度声幅度声幅度A APNPN 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第87页相位噪声测量过程（续相位噪声测量过程（续1）u 使用使用使用使用有效值检波器有效值检波器有效值检波器有效值检波器检波后，相位噪声计算式为：检波后，相位噪声计算式为：检波后，相位噪声计算式为：检波后，相位噪声计算式为：其中：其中：其中：其中：A APN PN ( (f foffoff)在在在在距距距距载载载载波波波波频频频频偏偏偏偏f foffoff处处处处1Hz1Hz带带带带宽宽宽宽内内内内的的的的噪噪噪噪声声声声电电电电平，单位平，单位平，单位平，单位dBmdBm；A APN,rmsPN

103、,rms( (f foffoff)在在在在噪噪噪噪声声声声带带带带宽宽宽宽B BN,IFN,IF内内内内使使使使用用用用有有有有效效效效值值值值检检检检波波波波器器器器测得的噪声电平，单位测得的噪声电平，单位测得的噪声电平，单位测得的噪声电平，单位dBmdBm；B BN,IFN,IF分辨率带宽滤波器的噪声带宽，单位分辨率带宽滤波器的噪声带宽，单位分辨率带宽滤波器的噪声带宽，单位分辨率带宽滤波器的噪声带宽，单位HzHz。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第88页相位噪声测量过程（续相位噪声测量过程（续2）u 使使使使用用用用采采采采样样样样检检检检波波波波器器器器代代代代替替替替

104、有有有有效效效效值值值值检检检检波波波波器器器器，并并并并在在在在很很很很窄窄窄窄的的的的视视视视频频频频带带带带宽宽宽宽内内内内对对对对踪踪踪踪迹迹迹迹进进进进行行行行平平平平均均均均，所所所所得得得得的的的的相相相相位位位位噪声已被削弱。此时的计算式为噪声已被削弱。此时的计算式为噪声已被削弱。此时的计算式为噪声已被削弱。此时的计算式为 ：其其其其中中中中，A APN,smpPN,smp( (f foffoff) )表表表表示示示示在在在在噪噪噪噪声声声声带带带带宽宽宽宽B BN,IFN,IF处处处处用用用用采采采采样检波器测得的平均噪声电平，单位为样检波器测得的平均噪声电平，单位为样检波器

105、测得的平均噪声电平，单位为样检波器测得的平均噪声电平，单位为dBmdBm。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第89页相位噪声测量过程（续相位噪声测量过程（续3）uu 在在在在1Hz1Hz带带带带宽宽宽宽内内内内的的的的相相相相位位位位噪噪噪噪声声声声就就就就是是是是相相相相对对对对于于于于载载载载波波波波电电电电平平平平的的的的幅度幅度幅度幅度 ：其其其其中中中中A A( (f foffoff)在在在在距距距距载载载载波波波波频频频频偏偏偏偏f foffoff处处处处1Hz1Hz带带带带宽宽宽宽内内内内的的的的相相相相对对对对噪声电平噪声电平噪声电平噪声电平，单位为，单位为，单位

106、为，单位为dBcdBc（1Hz1Hz）；）；）；）；A AC C载波电平，单位为载波电平，单位为载波电平，单位为载波电平，单位为dBmdBm；A APN PN ( (f foffoff)在在在在距距距距载载载载波波波波频频频频偏偏偏偏f foffoff处处处处1Hz1Hz带带带带宽宽宽宽内内内内的的的的噪噪噪噪声声声声电平，单位为电平，单位为电平，单位为电平，单位为dBmdBm。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第90页RBW的选择的选择 相相相相位位位位噪噪噪噪声声声声总总总总是是是是在在在在一一一一定定定定频频频频偏偏偏偏处处处处进进进进行行行行测测测测量量量量，所所所所以

107、以以以通通通通常需要选择较小分辨率带宽。常需要选择较小分辨率带宽。常需要选择较小分辨率带宽。常需要选择较小分辨率带宽。 RBWRBW过过过过大大大大：中中中中频频频频滤滤滤滤波波波波器器器器无无无无法法法法抑抑抑抑制制制制频频频频偏偏偏偏f foffoff处处处处的的的的载载载载波波波波功功功功率率率率，造造造造成成成成进进进进入入入入检检检检波波波波器器器器的的的的内内内内部部部部噪噪噪噪声声声声电电电电平平平平大大大大于于于于被被被被测测测测相相相相位位位位噪噪噪噪声声声声电电电电平平平平，因因因因而而而而无无无无法法法法测测测测量量量量。所所所所允允允允许许许许的的的的最最最最大大大大R

108、BWRBW取取取取决决决决于于于于载载载载波波波波的的的的频频频频偏偏偏偏以以以以及及及及中中中中频频频频滤滤滤滤波波波波器器器器本本本本身身身身的的的的波波波波形因子，通常并没有固定的关系式。形因子，通常并没有固定的关系式。形因子，通常并没有固定的关系式。形因子，通常并没有固定的关系式。 RBWRBW过过过过小小小小：导导导导致致致致扫扫扫扫描描描描时时时时间间间间过过过过长长长长。为为为为了了了了达达达达到到到到高高高高分分分分辨辨辨辨率率率率带带带带宽宽宽宽，在在在在使使使使用用用用宽宽宽宽带带带带中中中中频频频频滤滤滤滤波波波波器器器器的的的的情情情情况况况况下下下下可可可可以以以以采

109、采采采用多级中频滤波器级联，分步降低用多级中频滤波器级联，分步降低用多级中频滤波器级联，分步降低用多级中频滤波器级联，分步降低RBWRBW的方法。的方法。的方法。的方法。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第91页动态范围动态范围 频频谱谱仪仪的的热热噪噪声声和和系系统统固固有有的的相相位位噪噪声声总总是是交交织织在在一一起起，同同时时影影响响着着频频谱谱仪仪的的动动态态范围范围。通常很难区分。通常很难区分。当当输输入入信信号号大大到到足足以以忽忽略略频频谱谱仪仪的的热热噪噪声声效效应应时时，则则在在较较小小的的载载波波频频偏偏处处，系系统统的的动动态态范围只取决于本振相位噪声范

110、围只取决于本振相位噪声；系系统统固固有有相相噪噪会会随随载载波波频频偏偏的的增增加加而而减减小小，因因而而在在较较大大频频偏偏处处，动动态态范范围围更更多多地地受受热热噪噪声的影响声的影响。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第92页动态范围（续）动态范围（续） 为为了了尽尽可可能能降降低低热热噪噪声声对对系系统统性性能能的的限限制制，尽尽量量提提高高第第一一混混频频的的输输入入电电平平可可以以获获得得较高的信噪比较高的信噪比。 信信号号电电平平过过高高会会引引入入谐谐波波。如如果果输输入入信信号号的的频频率率大大于于所所能能测测量量的的相相位位噪噪声声的的最最大大频频偏偏值值，谐

111、谐波波就就会会落落在在感感兴兴趣趣的的频频段段之之外外，不不致致造成任何影响。造成任何影响。 如如果果输输入入信信号号电电平平超超出出了了仪仪器器的的动动态态范范围围，就必须进行适当的衰减了。就必须进行适当的衰减了。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第93页9.4.2 脉冲信号测量脉冲信号测量 脉脉脉脉冲冲冲冲信信信信号号号号是是是是雷雷雷雷达达达达和和和和数数数数字字字字通通通通信信信信系系系系统统统统中中中中的的的的一一一一类类类类重重重重要要要要信信信信号号号号，它它它它的的的的测测测测量量量量比比比比连连连连续续续续波波波波形形形形困困困困难难难难。如如如如果果果果采采采

112、采用用用用窄窄窄窄分分分分辨辨辨辨带带带带宽宽宽宽进进进进行行行行频频频频谱谱谱谱测测测测量量量量，将将将将呈呈呈呈现现现现出出出出离离离离散散散散的的的的谱谱谱谱线线线线；如如如如果果果果采采采采用用用用较较较较宽宽宽宽的的的的分分分分辨辨辨辨带带带带宽宽宽宽，这这这这些些些些谱谱谱谱线线线线就就就就会会会会连连连连成成成成一一一一片片片片。可可可可见见见见，不不不不同同同同的的的的频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪设设设设置置置置可可可可能能能能对对对对同一个脉冲信号的测量结果产生不同影响。同一个脉冲信号的测量结果产生不同影响。同一个脉冲信号的测量结果产生不同影响。同一个脉冲信号的测量结果产生不同影

113、响。测量原理测量原理测量原理测量原理线状谱与包络谱线状谱与包络谱线状谱与包络谱线状谱与包络谱脉冲测量的分辨率滤波器脉冲测量的分辨率滤波器脉冲测量的分辨率滤波器脉冲测量的分辨率滤波器电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第94页脉冲信号测量原理脉冲信号测量原理u 单脉冲的付氏变换具有采样函数的曲线形状：单脉冲的付氏变换具有采样函数的曲线形状：单脉冲的付氏变换具有采样函数的曲线形状：单脉冲的付氏变换具有采样函数的曲线形状：其其其其中中中中 为为为为脉脉脉脉冲冲冲冲宽宽宽宽度度度度。频频频频谱谱谱谱的的的的零零零零点点点点发发发发生生生生在在在在1/1/的的的的整整整整数数数数倍倍倍倍处处

114、处处，频谱幅度与脉冲宽度成正比，即脉冲越宽，能量越大。频谱幅度与脉冲宽度成正比，即脉冲越宽，能量越大。频谱幅度与脉冲宽度成正比，即脉冲越宽，能量越大。频谱幅度与脉冲宽度成正比，即脉冲越宽，能量越大。u 将将将将单单单单个个个个脉脉脉脉冲冲冲冲周周周周期期期期性性性性复复复复制制制制形形形形成成成成脉脉脉脉冲冲冲冲串串串串，展展展展开开开开为为为为付付付付氏氏氏氏级数：级数：级数：级数： 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第95页脉冲信号测量原理（续）脉冲信号测量原理（续） 脉脉脉脉冲冲冲冲信信信信号号号号V V( (f f) )的的的的谐谐谐谐波波波波位位位位于于于于波波波波形形

115、形形基基基基频频频频（即即即即1/1/T T的的的的整整整整数数数数倍倍倍倍）处处处处，波波波波形形形形周周周周期期期期称称称称为为为为脉脉脉脉冲冲冲冲重重重重复复复复频频频频率率率率PRFPRF，有有有有PRFPRF=1/=1/T T。谐谐谐谐波波波波的的的的总总总总体体体体形形形形状状状状或或或或包包包包络络络络与与与与单单单单脉脉脉脉冲冲冲冲的的的的付付付付氏氏氏氏变变变变换换换换相相相相同同同同，呈呈呈呈现现现现采采采采样样样样函函函函数数数数特特特特性性性性，并并并并在在在在1/1/ 的整数倍处出现频谱包络的零点。的整数倍处出现频谱包络的零点。的整数倍处出现频谱包络的零点。的整数倍处

116、出现频谱包络的零点。 时域中的重复脉冲时域中的重复脉冲 频域中的脉冲串频谱频域中的脉冲串频谱 由由由由于于于于实实实实时时时时性性性性的的的的限限限限制制制制，扫扫扫扫频频频频式式式式频频频频谱谱谱谱分分分分析析析析仪仪仪仪无无无无法法法法完完完完成成成成测测测测量量量量单单单单脉脉脉脉冲冲冲冲这这这这样样样样的的的的瞬瞬瞬瞬态态态态时时时时间间间间。能能能能够够够够完完完完成成成成测测测测量量量量任任任任务务务务的的的的FFTFFT分分分分析析析析仪仪仪仪的的的的分分分分析带宽必须能将脉冲信号包含在内析带宽必须能将脉冲信号包含在内析带宽必须能将脉冲信号包含在内析带宽必须能将脉冲信号包含在内。

117、电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第96页线状谱与包络谱线状谱与包络谱u 当当当当频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪的的的的分分分分辨辨辨辨率率率率带带带带宽宽宽宽RBWRBW比比比比脉脉脉脉冲冲冲冲谐谐谐谐波波波波的的的的频频频频率率率率间间间间隔隔隔隔PRFPRF窄窄窄窄时时时时，频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪能能能能够够够够区区区区分分分分每每每每一一一一条条条条谐谐谐谐波波波波的的的的谱谱谱谱线线线线，因因因因此此此此将将将将清清清清楚楚楚楚地地地地显显显显示示示示出出出出脉脉脉脉冲冲冲冲波波波波形形形形的的的的线线线线状状状状谱谱谱谱。窄窄窄窄RBWRBW可可可可改改改改善善善善信信信

118、信噪噪噪噪比比比比，显显显显示示示示结结结结果果果果与与与与信信信信号号号号实实实实际际际际频频频频谱谱谱谱非非非非常常常常接接接接近近近近。改改改改变变变变扫扫扫扫描描描描宽宽宽宽度度度度能能能能使使使使被被被被测测测测频频频频谱谱谱谱适适适适当当当当地地地地加加加加宽宽宽宽或或或或变变变变窄窄窄窄，但但但但改改改改变变变变扫扫扫扫描时间不会影响频谱的形状。描时间不会影响频谱的形状。描时间不会影响频谱的形状。描时间不会影响频谱的形状。u 在在在在用用用用户户户户并并并并不不不不过过过过多多多多关关关关心心心心单单单单独独独独谱谱谱谱线线线线的的的的情情情情况况况况下下下下，通通通通过过过过选

119、选选选择择择择较较较较宽宽宽宽的的的的RBWRBW（如如如如大大大大于于于于脉脉脉脉冲冲冲冲谐谐谐谐波波波波的的的的PRFPRF），频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪可可可可以以以以显显显显示示示示脉脉脉脉冲冲冲冲波波波波形形形形的的的的包包包包络络络络而而而而不不不不展展展展示示示示谱谱谱谱线线线线的的的的细细细细节节节节，这这这这类类类类频谱叫做频谱叫做频谱叫做频谱叫做包络谱或脉冲谱包络谱或脉冲谱包络谱或脉冲谱包络谱或脉冲谱。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第97页脉冲测量的分辨率滤波器脉冲测量的分辨率滤波器u 获得清晰的获得清晰的获得清晰的获得清晰的脉冲线状谱显示的经验公式脉冲线

120、状谱显示的经验公式脉冲线状谱显示的经验公式脉冲线状谱显示的经验公式： u 获得脉冲包络谱的经验公式：获得脉冲包络谱的经验公式：获得脉冲包络谱的经验公式：获得脉冲包络谱的经验公式： 过过大大的的RBW会会导导致致无无法法分分辨辨包包络络谱谱的的零零点点，因因此此RBW必必须须保保持持小小于于包包络络谱谱中中的的零零点点间间隔隔，即即小小于于1/。综综合合起起来来，在在显显示示包包络络谱谱时时的的RBW设设置条件是：大于脉冲重复频率，且远小于置条件是：大于脉冲重复频率，且远小于1/： 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第98页9.4.3 信道和邻道功率测量信道和邻道功率测量 概述概述

121、概述概述 模模模模拟拟拟拟、数数数数字字字字无无无无线线线线移移移移动动动动通通通通信信信信系系系系统统统统系系系系统统统统在在在在复复复复用用用用频频频频段段段段上上上上都都都都有有有有几几几几个个个个相相相相邻邻邻邻的的的的无无无无线线线线通通通通信信信信信信信信道道道道。为为为为确确确确保保保保用用用用户户户户的的的的正正正正常常常常通通通通信信信信，必必必必须须须须避避避避免免免免在在在在各各各各频频频频段段段段上上上上没没没没有有有有相相相相邻邻邻邻信信信信道道道道的的的的发发发发射射射射干干干干扰扰扰扰。因因因因此此此此，有有有有必必必必要要要要对对对对邻邻邻邻近近近近信信信信道道

122、道道的的的的功功功功率率率率进进进进行行行行限限限限定定定定，使使使使其其其其绝绝绝绝对对对对功功功功率率率率（单单单单位位位位为为为为dBmdBm）或或或或相相相相对对对对于于于于传传传传输输输输信信信信道道道道的的的的相对功率不致大到影响传输的地步。相对功率不致大到影响传输的地步。相对功率不致大到影响传输的地步。相对功率不致大到影响传输的地步。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第99页邻道功率测量的关键参数邻道功率测量的关键参数 重重重重要要要要参参参参数数数数有有有有邻邻邻邻道道道道功功功功率率率率（ACPACP）、信信信信道道道道带带带带宽宽宽宽、信信信信道道道道间间间间

123、距距距距、被测信道的、被测信道的、被测信道的、被测信道的邻道数目邻道数目邻道数目邻道数目等。等。等。等。信道间距：用户信道与邻近信道的中心频率之差。信道间距：用户信道与邻近信道的中心频率之差。信道间距：用户信道与邻近信道的中心频率之差。信道间距：用户信道与邻近信道的中心频率之差。邻道数目：对信道功率测量的影响见下表邻道数目：对信道功率测量的影响见下表邻道数目：对信道功率测量的影响见下表邻道数目：对信道功率测量的影响见下表 邻道数目邻道数目邻道数目邻道数目需测量的信道功率需测量的信道功率需测量的信道功率需测量的信道功率0 0仅用户信道仅用户信道仅用户信道仅用户信道1 1用户信道、左用户信道、左用

124、户信道、左用户信道、左/ / / /右邻道右邻道右邻道右邻道2 2用户信道、左用户信道、左用户信道、左用户信道、左/ / / /右邻道、第一备用信道右邻道、第一备用信道右邻道、第一备用信道右邻道、第一备用信道3 3用户信道、左用户信道、左用户信道、左用户信道、左/ / / /右邻道、第一备用信道、第二备用信道右邻道、第一备用信道、第二备用信道右邻道、第一备用信道、第二备用信道右邻道、第一备用信道、第二备用信道 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第100页邻邻道道功功率率测测量量中中的的动动态态范范围围设设置置 测测量量ACP时时，在在滤滤波波器器选选择择性性满满足足实实际际要要求

125、求的的前前提提下下，动动态态范范围围受受热热噪噪声声、相相位位噪噪声声和和交交调调失失真真（主主要要是是三三阶阶交交调调）三三方方面面因因素的影响。素的影响。 热热噪噪声声和和交交调调的的影影响响取取决决于于加加到到第第一一混混频频器器输输入入端端的的电电平平。热热噪噪声声的的效效应应与与混混频频器器输输入入电电平平的的高高低低成成反反比比，而而较较高高的的输输入入电电平平会会导导致致交交调调加加重重，因因此此必必须须在在三三者者之之间间权权衡衡选选择择以以获获得得最最佳佳动动态态范范围围。综综合合考考虑虑热热噪噪声声、相相位位噪噪声声和和三三阶阶交交调调之之后后所所得得的的混混频频器器电电平

126、平-动动态态范范围围特特性性曲曲线线呈呈不不对对称称的的盆盆状状，可可能能获获得得的的最最大大动动态态范范围围应应该该在在不不同同的的混混频频器器电电平上分别确定。平上分别确定。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第101页0电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第102页测量方法测量方法 通通通通常常常常使使使使用用用用带带带带宽宽宽宽功功功功率率率率积积积积分分分分法法法法测测测测量量量量邻邻邻邻道道道道功功功功率率率率ACPACP。S S首首首首先先先先将将将将分分分分辨辨辨辨率率率率带带带带宽宽宽宽设设设设置置置置得得得得非非非非常常常常小小小小（典典典典型型型

127、型地地地地，把把把把RBWRBW设设设设为为为为信信信信道道道道带带带带宽宽宽宽的的的的13%13%），然然然然后后后后对对对对邻邻邻邻道道道道进进进进行行行行频频频频率率率率扫扫扫扫描描描描，将将将将所所所所有有有有测测测测得得得得的的的的象象象象素素素素点点点点电电电电平平平平在在在在选选选选定定定定的的的的信信信信道道道道带带带带宽宽宽宽内内内内按按按按线线线线性性性性刻刻刻刻度度度度积积积积分分分分，得得得得到到到到相相相相对对对对于于于于用用用用户户户户信信信信道道道道的的的的ACPACP，单单单单位位位位为为为为dBcdBc。具体步骤具体步骤具体步骤具体步骤：1. 在在在在线线线线

128、性性性性坐坐坐坐标标标标下下下下测测测测量量量量信信信信道道道道内内内内所所所所有有有有象象象象素素素素点点点点的的的的电电电电平平平平，并并并并计计计计算算算算P Pi i=9=9A Ai i/9/9，其其其其中中中中P Pi i为为为为线线线线性性性性坐坐坐坐标标标标上上上上第第第第i i个个个个点点点点上上上上的的的的功功功功率率率率测测测测量量量量值值值值，单单单单位位位位为为为为WW；A Ai i为为为为第第第第i i个个个个点点点点上上上上的的的的电电电电平平平平测测测测量量量量值值值值，单位为单位为单位为单位为dBmdBm。2. 将信道将信道将信道将信道内所有点上的功率累加，并除

129、以点数。内所有点上的功率累加，并除以点数。内所有点上的功率累加，并除以点数。内所有点上的功率累加，并除以点数。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第103页测量方法（续）测量方法（续）3.3.用用用用所所所所选选选选信信信信道道道道的的的的带带带带宽宽宽宽除除除除以以以以分分分分辨辨辨辨率率率率滤滤滤滤波波波波器器器器的的的的等等等等效效效效噪噪噪噪声声声声带带带带宽宽宽宽，再再再再将将将将商商商商乘乘乘乘到到到到前前前前述述述述步步步步骤骤骤骤所所所所得得得得结结结结果果果果中中中中。最最最最终终终终得得得得到的到的到的到的绝对信道功率计算式绝对信道功率计算式绝对信道功率计算式绝

130、对信道功率计算式为为为为其中其中LCN信道功率电平，单位信道功率电平，单位dBm；BCN信道带宽，单位信道带宽，单位Hz；BN,IF分辨率滤波器的等效噪声带宽，单位分辨率滤波器的等效噪声带宽，单位Hz；N测量的总点数；测量的总点数；Pi第第i个象素点上的功率测量值，单位个象素点上的功率测量值，单位W。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第104页9.5 谐波失真度测量谐波失真度测量u9.5.1 谐波失真度的定义谐波失真度的定义u9.5.2 谐波失真度的测量方法谐波失真度的测量方法u9.5.3 失真度测试仪简介失真度测试仪简介电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第105

131、页9.5.1 谐波失真度的定义谐波失真度的定义 非非非非线线线线性性性性失失失失真真真真亦亦亦亦称称称称谐谐谐谐波波波波失失失失真真真真，简简简简称称称称失失失失真真真真。一一一一定定定定频频频频率率率率的的的的信信信信号号号号通通通通过过过过网网网网络络络络后后后后往往往往往往往往会会会会产产产产生生生生新新新新的的的的频频频频率率率率分分分分量量量量，这这这这种种种种现现现现象象象象被被被被称称称称为为为为该该该该网网网网络络络络的的的的非非非非线线线线性性性性失失失失真真真真；一一一一个个个个信信信信号号号号的的的的实实实实际际际际波波波波形形形形与与与与理理理理想想想想波波波波形形形形

132、有有有有差差差差异异异异，这这这这种种种种差差差差异异异异被被被被称称称称为为为为信信信信号号号号的的的的非非非非线线线线性性性性失失失失真真真真。线线线线性性性性电电电电路路路路意意意意味味味味着着着着频频频频域域域域中中中中的的的的输输输输出出出出信信信信号号号号应应应应具具具具有有有有与与与与输输输输入入入入信信信信号号号号相相相相同同同同的的的的频频频频率率率率，而而而而由由由由输输输输入入入入信信信信号号号号所所所所产产产产生生生生的的的的任任任任何何何何其其其其他他他他频频频频率都被视为是非线性失真。率都被视为是非线性失真。率都被视为是非线性失真。率都被视为是非线性失真。失真模型失

133、真模型失真模型失真模型单音、双音输入单音、双音输入单音、双音输入单音、双音输入失真度定义失真度定义失真度定义失真度定义电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第106页失真模型失真模型 产产产产生生生生失失失失真真真真的的的的器器器器件件件件大大大大都都都都是是是是线线线线性性性性器器器器件件件件，只只只只表表表表现现现现出出出出轻轻轻轻微微微微的非线性。这种失真可用的非线性。这种失真可用的非线性。这种失真可用的非线性。这种失真可用幂级数幂级数幂级数幂级数来模拟：来模拟：来模拟：来模拟： 其其中中k0：系系统统输输出出直直流流分分量量；k1：电电路路增增益益；k2及及以以上上的的其其余

134、余系系数数：电电路路的的非非线线性性特特性性。如如果果电电路路是是完完全全线性的，则除线性的，则除k1之外的所有系数均应为之外的所有系数均应为0。 由由于于对对渐渐变变形形式式的的非非线线性性，kn的的大大小小随随n增增大大而而迅迅速速变变小小，只只有有二二次次、三三次次效效应应起起决决定定作作用用。故故可可忽忽略上式中略上式中k3以后的各项，因而得到以后的各项，因而得到简化失真模型简化失真模型： 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第107页单音、双音输入单音、双音输入 单音输入单音输入单音输入单音输入 单单单单音音音音信信信信号号号号即即即即一一一一个个个个单单单单一一一一频频

135、频频率率率率的的的的纯纯纯纯正正正正弦弦弦弦波波波波，将将将将它它它它作作作作为为为为输输输输入入入入信信信信号号号号并并并并测测测测量量量量输输输输出出出出信信信信号号号号的的的的频频频频率率率率成成成成分分分分，可可可可进进进进行行行行最最最最简简简简单单单单的系统失真情况的测试。的系统失真情况的测试。的系统失真情况的测试。的系统失真情况的测试。 将单音信号将单音信号将单音信号将单音信号V Vinin= =AcosAcost t 代入简化失真模型式中：代入简化失真模型式中：代入简化失真模型式中：代入简化失真模型式中：单单单单音音音音信信信信号号号号的的的的输输输输出出出出中中中中包包包包含

136、含含含了了了了直直直直流流流流分分分分量量量量、基基基基波波波波及及及及二二二二次次次次、三三三三次谐波。次谐波。次谐波。次谐波。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第108页单音、双音输入（续单音、双音输入（续1） 由单音信号的输出可以看到：由单音信号的输出可以看到：由单音信号的输出可以看到：由单音信号的输出可以看到： 直直直直流流流流分分分分量量量量受受受受失失失失真真真真模模模模型型型型二二二二次次次次系系系系数数数数k k2 2的的的的影影影影响响响响，基基基基波波波波幅幅幅幅度受三次系数度受三次系数度受三次系数度受三次系数k k3 3的影响；的影响；的影响；的影响； 基

137、基基基波波波波幅幅幅幅度度度度主主主主要要要要与与与与输输输输入入入入信信信信号号号号幅幅幅幅度度度度A A成成成成正正正正比比比比，二二二二次次次次谐谐谐谐波的幅度与波的幅度与波的幅度与波的幅度与A A2 2成正比，三次谐波幅度与成正比，三次谐波幅度与成正比，三次谐波幅度与成正比，三次谐波幅度与A A3 3成正比。成正比。成正比。成正比。 使用分贝（使用分贝（使用分贝（使用分贝（dBdB）表示幅度，有表示幅度，有表示幅度，有表示幅度，有意意意意味味味味着着着着输输输输入入入入信信信信号号号号电电电电平平平平每每每每变变变变化化化化1 1dBdB，基基基基波波波波也也也也将将将将近近近近似似似

138、似变变变变化化化化1 1dBdB，二次谐波将改变二次谐波将改变二次谐波将改变二次谐波将改变2 2dBdB，三次谐波将改变三次谐波将改变三次谐波将改变三次谐波将改变3 3dBdB。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第109页单音、双音输入（续单音、双音输入（续2） 双音输入双音输入双音输入双音输入 双双双双音音音音信信信信号号号号如如如如V Vinin= =A A1 1coscos1 1t t + + A A2 2coscos2 2t t ，将将将将它它它它作作作作为为为为输输输输入信号进行失真测量，代入简化失真模型式中有：入信号进行失真测量，代入简化失真模型式中有：入信号进行失真

139、测量，代入简化失真模型式中有：入信号进行失真测量，代入简化失真模型式中有：其其其其中中中中c c0 0、c c1 1、c c1212是是是是由由由由k k0 0、k k1 1、k k2 2、k k3 3及及及及A A1 1、A A2 2决决决决定的系数。定的系数。定的系数。定的系数。 与与与与单单单单音音音音输输输输入入入入的的的的情情情情况况况况不不不不同同同同，当当当当双双双双音音音音输输输输入入入入信信信信号号号号的的的的幅幅幅幅度度度度变变变变化化化化1 1dBdB时时时时，输输输输出出出出信信信信号号号号的的的的二二二二次次次次项项项项幅幅幅幅度度度度将将将将变变变变化化化化2 2d

140、BdB；三三三三次次次次项将变化项将变化项将变化项将变化3 3dBdB。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第110页失真度定义失真度定义 失失失失真真真真度度度度被被被被定定定定义义义义为为为为全全全全部部部部谐谐谐谐波波波波能能能能量量量量与与与与基基基基波波波波能能能能量量量量之之之之比比比比的的的的平平平平方方方方根根根根值值值值。对对对对于于于于纯纯纯纯电电电电阻阻阻阻负负负负载载载载，则则则则定定定定义义义义为为为为全全全全部部部部谐谐谐谐波波波波电电电电压压压压（或或或或电电电电流流流流）有有有有效效效效值值值值与与与与基基基基波波波波电电电电压压压压（或或或或电电电

141、电流流流流）有有有有效效效效值值值值之之之之比比比比的的的的平平平平方方方方根根根根。失失失失真真真真度度度度D D0 0以以以以百百百百分分分分比比比比（）或或或或分分分分贝贝贝贝（dBdB）为单位，亦称失真系数。为单位，亦称失真系数。为单位，亦称失真系数。为单位，亦称失真系数。 其其中中u1、u2、um分分别别表表示示基基频频及及其其各各次次谐谐波波的均方根值。的均方根值。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第111页9.5.2 谐波失真度的测量方法谐波失真度的测量方法 谐波失真度的测量方法有很多，例如：谐波失真度的测量方法有很多，例如：谐波失真度的测量方法有很多，例如：谐波失

142、真度的测量方法有很多，例如： 谐谐谐谐波波波波分分分分析析析析法法法法用用用用频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪分分分分别别别别将将将将信信信信号号号号基基基基波波波波和和和和各各各各次次次次谐谐谐谐波波波波的的的的幅幅幅幅值值值值一一一一一一一一测测测测出出出出，然然然然后后后后按按按按定定定定义义义义计计计计算算算算，属属属属于于于于间间间间接接接接测量法；测量法；测量法；测量法； 基基基基波波波波抑抑抑抑制制制制法法法法又又又又称称称称静静静静态态态态法法法法，对对对对被被被被测测测测器器器器件件件件输输输输入入入入单单单单音正弦信号，并通过基波抑制网络进行直接测量；音正弦信号，并通过基波抑制网络

143、进行直接测量；音正弦信号，并通过基波抑制网络进行直接测量；音正弦信号，并通过基波抑制网络进行直接测量； 白白白白噪噪噪噪声声声声法法法法又又又又称称称称动动动动态态态态法法法法，利利利利用用用用白白白白噪噪噪噪声声声声作作作作为为为为测测测测试试试试信信信信号号号号，测测测测出出出出被被被被测测测测器器器器件件件件在在在在通通通通带带带带内内内内的的的的各各各各频频频频率率率率分分分分量量量量因因因因交交交交调调调调而产生的谐波。而产生的谐波。而产生的谐波。而产生的谐波。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第112页基波抑制法基波抑制法 由由由由于于于于基基基基波波波波难难难难以以

144、以以单单单单独独独独测测测测量量量量，当当当当失失失失真真真真度度度度较较较较小小小小时时时时，上上上上述述述述失真定义式可近似为：失真定义式可近似为：失真定义式可近似为：失真定义式可近似为： 按按照照近近似似式式测测量量失失真真度度，所所得得的的是是谐谐波波电电压压总总有有效效值值与与被被测测信信号号总总有有效效值值之之比比。近近似似的的条条件件：当当失失真真度度小小于于9时时，可可用用近近似似失失真真度度测测量量值值D代代替替定定义值义值D0，否则需对，否则需对D值进行换算或修正值进行换算或修正。换算公式为：。换算公式为： 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第113页基波抑制

145、法（续）基波抑制法（续） 按按按按照照照照近近近近似似似似式式式式进进进进行行行行基基基基波波波波抑抑抑抑制制制制法法法法测测测测量量量量谐谐谐谐波波波波失失失失真真真真度度度度的的的的电电电电路路路路如如如如下下下下图图图图。基基基基波波波波抑抑抑抑制制制制网网网网络络络络实实实实质质质质上上上上是是是是一一一一个个个个陷陷陷陷波波波波滤滤滤滤波波波波器器器器，专专专专门门门门用用用用于于于于滤滤滤滤掉掉掉掉基基基基波波波波信信信信号号号号而而而而使使使使其其其其余余余余谐谐谐谐波波波波分分分分量通过。量通过。量通过。量通过。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第114页1.

146、开开开开关关关关S S先先先先打打打打到到到到1 1处处处处，测测测测出出出出被被被被测测测测信信信信号号号号的的的的电电电电压压压压总总总总有有有有效效效效值值值值。适适适适当当当当调调调调节节节节输输输输入入入入电电电电平平平平使使使使电电电电压压压压表表表表指指指指示示示示为为为为某某某某一一一一规规规规定定定定的的的的基基基基准准准准电电电电平平平平值值值值，该该该该值值值值完完完完全全全全对对对对应应应应于于于于失失失失真真真真度度度度大大大大小小小小，也也也也就就就就是是是是使使使使近近近近似似似似式式式式中中中中的的的的分分分分母母母母为为为为1 1这这这这个个个个过过过过程程程

147、程称称称称为为为为“ “校校校校准准准准” ”；2. 开开开开关关关关打打打打到到到到2 2处处处处，调调调调整整整整基基基基波波波波抑抑抑抑制制制制网网网网络络络络使使使使电电电电压压压压表表表表指指指指示示示示最最最最小小小小，表表表表明明明明此此此此时时时时电电电电路路路路对对对对基基基基波波波波的的的的衰衰衰衰减减减减量量量量最最最最大大大大。由由由由于于于于基基基基波波波波已已已已被被被被抑抑抑抑制制制制，此此此此时时时时测测测测出出出出的的的的是是是是被被被被测测测测信信信信号号号号的的的的谐谐谐谐波波波波电电电电压压压压总总总总有有有有效效效效值值值值。由由由由于于于于电电电电压

148、压压压表表表表已已已已经经经经过过过过校校校校准准准准，故故故故当当当当前前前前指指指指示值就是示值就是示值就是示值就是D D值。值。值。值。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第115页白噪声法白噪声法 白白白白噪噪噪噪声声声声法法法法是是是是一一一一种种种种广广广广谱谱谱谱测测测测量量量量技技技技术术术术，属属属属于于于于谐谐谐谐波波波波失失失失真真真真的的的的动动动动态态态态测测测测量量量量方方方方法法法法。它它它它通通通通过过过过白白白白噪噪噪噪声声声声发发发发生生生生器器器器产产产产生生生生均均均均匀匀匀匀频频频频谱谱谱谱密密密密度度度度分分分分布布布布的的的的白白白白噪

149、噪噪噪声声声声，相相相相当当当当于于于于将将将将一一一一系系系系列列列列不不不不同同同同频频频频率率率率、不不不不同同同同相相相相位位位位的的的的正正正正弦弦弦弦信信信信号号号号加加加加到到到到被被被被测测测测电电电电路路路路上上上上，可可可可以以以以得得得得到到到到被被被被测测测测电电电电路路路路在在在在通带内的任一频率分量所产生的谐波及其互调结果。通带内的任一频率分量所产生的谐波及其互调结果。通带内的任一频率分量所产生的谐波及其互调结果。通带内的任一频率分量所产生的谐波及其互调结果。 测量电路框图如下：测量电路框图如下：测量电路框图如下：测量电路框图如下：电子测量原理电子测量原理电子测量原

150、理电子测量原理第116页白噪声法（续）白噪声法（续） 白白白白噪噪噪噪声声声声发发发发生生生生器器器器输输输输出出出出广广广广谱谱谱谱噪噪噪噪声声声声信信信信号号号号U UN N，经经经经过过过过中中中中心心心心频频频频率率率率为为为为f f0 0的的的的带带带带阻阻阻阻滤滤滤滤波波波波器器器器后后后后，输输输输出出出出频频频频谱谱谱谱产产产产生生生生缝缝缝缝隙隙隙隙。该该该该信信信信号号号号通通通通过过过过被被被被测测测测电电电电路路路路时时时时，如如如如果果果果存存存存在在在在失失失失真真真真，各各各各噪噪噪噪声声声声分分分分量量量量的的的的互互互互调调调调会会会会导导导导致致致致大大大大

151、量量量量组组组组合合合合频频频频率率率率，使使使使输输输输出出出出信信信信号号号号在在在在f f0 0及及及及附附附附近近近近的的的的频频频频率率率率处处处处有有有有了了了了新新新新的的的的频频频频率率率率分分分分量量量量。用用用用选选选选频频频频电电电电压压压压表表表表选选选选出出出出f f0 0分分分分量量量量，并并并并测测测测得得得得其其其其电电电电压压压压幅幅幅幅度度度度U Uoutout。最最最最终终终终的的的的谐谐谐谐波波波波失失失失真真真真度度度度D D可可可可按按按按下下下下式计算：式计算：式计算：式计算：其其中中，Uout为为选选频频电电压压表表在在频频率率f0处处的的读读数

152、数，U为为同同一带宽下其他频率处的电压表读数。一带宽下其他频率处的电压表读数。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第117页9.5.3 失真度测试仪简介失真度测试仪简介 失真度仪组成原理失真度仪组成原理失真度仪组成原理失真度仪组成原理 测测测测量量量量失失失失真真真真度度度度或或或或失失失失真真真真系系系系数数数数的的的的仪仪仪仪器器器器即即即即失失失失真真真真度度度度仪仪仪仪，它它它它们们们们大大大大多多多多工工工工作作作作于于于于200KHz200KHz以以以以内内内内的的的的频频频频带带带带。下下下下图图图图所所所所示示示示为为为为一一一一种种种种采用基波抑制法测量失真度的

153、测试仪简化框图。采用基波抑制法测量失真度的测试仪简化框图。采用基波抑制法测量失真度的测试仪简化框图。采用基波抑制法测量失真度的测试仪简化框图。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第118页失真度仪组成原理（续）失真度仪组成原理（续） 被被被被测测测测信信信信号号号号经经经经过过过过幅幅幅幅度度度度调调调调节节节节之之之之后后后后，一一一一面面面面被被被被送送送送到到到到可可可可调调调调谐谐谐谐的的的的陷陷陷陷波波波波滤滤滤滤波波波波器器器器中中中中滤滤滤滤掉掉掉掉基基基基波波波波，再再再再进进进进入入入入检检检检波波波波器器器器获获获获得得得得谐谐谐谐波波波波有有有有效效效效值值值

154、值电电电电压压压压；同同同同时时时时通通通通过过过过旁旁旁旁路路路路直直直直接接接接进进进进入入入入检检检检波波波波器器器器，获获获获得得得得信信信信号号号号中中中中所所所所有有有有频频频频率率率率成成成成分分分分的的的的总总总总有有有有效效效效值值值值电电电电压压压压。两两两两个个个个代代代代表表表表不不不不同同同同电电电电压压压压值值值值的的的的信信信信号号号号通通通通过过过过除除除除法法法法器器器器进进进进行行行行计计计计算算算算，最最最最后后后后显显显显示示示示出出出出失失失失真真真真测测测测量量量量值值值值D D。 事事事事实实实实上上上上，许许许许多多多多电电电电路路路路的的的的非

155、非非非线线线线性性性性还还还还会会会会产产产产生生生生噪噪噪噪声声声声及及及及电电电电源源源源纹纹纹纹波波波波带带带带来来来来的的的的其其其其他他他他成成成成分分分分，因因因因此此此此上上上上图图图图所所所所示示示示的的的的失失失失真真真真度度度度仪仪仪仪所所所所测测测测的结果包含了总谐波加噪声失真的结果包含了总谐波加噪声失真的结果包含了总谐波加噪声失真的结果包含了总谐波加噪声失真，定义式为，定义式为，定义式为，定义式为 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第119页主要技术指标主要技术指标 失失失失真真真真度度度度通通通通常常常常被被被被用用用用来来来来衡衡衡衡量量量量收收收收录

156、录录录机机机机、电电电电声声声声设设设设备备备备及及及及信号发生器等的输出性能。其典型技术指标如：信号发生器等的输出性能。其典型技术指标如：信号发生器等的输出性能。其典型技术指标如：信号发生器等的输出性能。其典型技术指标如： 频率范围频率范围频率范围频率范围：9 9Hz600KHzHz600KHz 失真度失真度失真度失真度测量范围测量范围测量范围测量范围：0.0190%0.0190% 失真度失真度失真度失真度测量精度测量精度测量精度测量精度：59%59% 灵敏度灵敏度灵敏度灵敏度：0.3300.330mVmV电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第120页9.6 调制度测量调制度测量

157、u9.6.1 调制度测量概述调制度测量概述u9.6.2 调幅度测量调幅度测量u9.6.3 调频信号测量调频信号测量电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第121页9.6.1 调制度测量概述调制度测量概述 调制的基本概念调制的基本概念调制的基本概念调制的基本概念 调调调调制制制制就就就就是是是是对对对对信信信信号号号号的的的的源源源源信信信信息息息息进进进进行行行行处处处处理理理理，使使使使其其其其变变变变为为为为适合于信道传输的形式的过程。适合于信道传输的形式的过程。适合于信道传输的形式的过程。适合于信道传输的形式的过程。 一一一一般般般般来来来来说说说说，信信信信号号号号源源源源信

158、信信信息息息息（即即即即信信信信源源源源）含含含含有有有有直直直直流流流流分分分分量量量量和和和和频频频频率率率率较较较较低低低低的的的的频频频频率率率率分分分分量量量量，称称称称为为为为基基基基带带带带信信信信号号号号。基基基基带带带带信信信信号号号号往往往往往往往往不不不不能能能能直直直直接接接接传传传传输输输输，必必必必须须须须借借借借助助助助另另另另一一一一种种种种频频频频率率率率比比比比基基基基带带带带高高高高得得得得多多多多的的的的信信信信号号号号（即即即即载载载载波波波波）转转转转换换换换成成成成适适适适于于于于传传传传输输输输的的的的信信信信号号号号。这这这这种种种种适适适适于

159、于于于传传传传输输输输的的的的信信信信号号号号称称称称为为为为已已已已调调调调信信信信号号号号，基基基基带带带带信信信信号号号号则则则则称称称称调调调调制制制制信信信信号号号号。调调调调制制制制是是是是通通通通过过过过改改改改变变变变高高高高频频频频载载载载波波波波的的的的幅幅幅幅度度度度、相相相相位位位位或或或或频率，使其跟随基带信号幅度的变化来实现的。频率，使其跟随基带信号幅度的变化来实现的。频率，使其跟随基带信号幅度的变化来实现的。频率，使其跟随基带信号幅度的变化来实现的。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第122页调制的基本概念（续）调制的基本概念（续）常见的调制方式常见

160、的调制方式常见的调制方式常见的调制方式 模模模模拟拟拟拟调调调调制制制制：幅幅幅幅度度度度调调调调制制制制（AMAM）、频频频频率率率率调调调调制制制制（FMFM）、相相相相位位位位调调调调制制制制（PMPM），分分分分别别别别指指指指载载载载波波波波信信信信号号号号的的的的幅幅幅幅度度度度、频频频频率率率率或或或或相相相相位位位位随随随随着着着着基基基基带带带带信信信信号号号号的的的的幅幅幅幅度度度度变变变变化化化化而而而而改改改改变变变变，简简简简称称称称调调调调幅幅幅幅、调频和调相；调频和调相；调频和调相；调频和调相； 数数数数字字字字调调调调制制制制：主主主主要要要要有有有有脉脉脉脉宽

161、宽宽宽调调调调制制制制（PWMPWM）、脉脉脉脉冲冲冲冲编编编编码码码码调调调调制制制制（PCMPCM）、频频频频移移移移键键键键控控控控（FSKFSK）、相相相相移移移移键键键键控控控控（PSKPSK）、）、）、）、增量调制（增量调制（增量调制（增量调制（ 调制）等。调制）等。调制）等。调制）等。 最最最最常常常常见见见见和和和和最最最最基基基基本本本本的的的的调调调调制制制制方方方方式式式式是是是是模模模模拟拟拟拟调调调调制制制制。本本本本章章章章所所所所涉涉涉涉及及及及的的的的调调调调制制制制度度度度测测测测量量量量是是是是指指指指对对对对调调调调幅幅幅幅、调调调调频频频频信信信信号号号

162、号调调调调制制制制程程程程度的测量度的测量度的测量度的测量。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第123页调幅度的定义：调幅度的定义：调幅度的定义：调幅度的定义：其其其其中中中中，mm上上上上、mm下下下下分分分分别别别别称称称称为为为为上上上上调调调调幅幅幅幅度度度度和和和和下下下下调调调调幅幅幅幅度度度度，u u0 0为为为为载载载载波波波波的的的的幅幅幅幅度度度度峰峰峰峰值值值值，U U上上上上、U U下下下下分分分分别别别别是是是是调调调调制制制制信信信信号号号号的的的的正正正正、负负负负半半半半周周周周幅幅幅幅度度度度峰峰峰峰值值值值。对对对对调调调调幅幅幅幅信信信信号号

163、号号进进进进行行行行正正正正负负负负峰峰峰峰值值值值检检检检波波波波（解解解解调调调调），即可根据定义式求出调幅度大小。，即可根据定义式求出调幅度大小。，即可根据定义式求出调幅度大小。，即可根据定义式求出调幅度大小。调制度定义调制度定义 幅幅幅幅度度度度或或或或频频频频率率率率被被被被调调调调制制制制的的的的程程程程度度度度通通通通称称称称为为为为调调调调制制制制度度度度，在在在在调调调调幅幅幅幅波波波波、调调调调频频频频波波波波中中中中分分分分别别别别用用用用调调调调幅幅幅幅度度度度（或或或或称称称称调调调调幅幅幅幅深深深深度度度度、调调调调幅幅幅幅系系系系数数数数）和和和和调调调调频频频频

164、度度度度（或或或或称称称称调调调调频频频频指指指指数数数数、调调调调频频频频系系系系数数数数）表表表表示示示示调调调调制制制制度度度度。它它它它是是是是已已已已调调调调波波波波的的的的重重重重要要要要参参参参数数数数，反反反反映映映映了了了了载载载载波波波波的的的的幅幅幅幅度度度度、频频频频率或相位受低频调制信号控制的程度率或相位受低频调制信号控制的程度率或相位受低频调制信号控制的程度率或相位受低频调制信号控制的程度。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第124页调频系数调频系数调频系数调频系数是指最大频偏与调制信号的频率之比：是指最大频偏与调制信号的频率之比：是指最大频偏与调制信

165、号的频率之比：是指最大频偏与调制信号的频率之比：mmf f= =f f / / f f0 0其其其其中中中中, ,ff为为为为调调调调制制制制信信信信号号号号的的的的最最最最大大大大频频频频偏偏偏偏，f f0 0为为为为载载载载波波波波频频频频率率率率。对对对对调调调调频频频频信信信信号号号号进进进进行行行行鉴鉴鉴鉴频频频频，获获获获得得得得与与与与频频频频偏偏偏偏成成成成正正正正比比比比的的的的低低低低频频频频信信信信号号号号电电电电压压压压，即即即即可可可可测测测测出出出出最最最最大大大大频频频频偏偏偏偏；在在在在已已已已知知知知调调调调制制制制信信信信号号号号频频频频率率率率时，可由定义

166、式求出调频系数。时，可由定义式求出调频系数。时，可由定义式求出调频系数。时，可由定义式求出调频系数。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第125页9.6.2 调幅度测量调幅度测量双重检波法双重检波法双重检波法双重检波法 实实实实质质质质上上上上是是是是利利利利用用用用外外外外差差差差式式式式接接接接收收收收机机机机的的的的原原原原理理理理，在在在在线线线线性性性性包包包包络络络络检检检检波波波波器器器器中中中中将将将将已已已已调调调调波波波波恢恢恢恢复复复复成成成成调调调调制制制制信信信信号号号号，以以以以及及及及大大大大小小小小与与与与载载载载波波波波幅幅幅幅度度度度成成成成正

167、正正正比比比比的的的的直直直直流流流流电电电电压压压压u u0 0；然然然然后后后后用用用用峰峰峰峰值值值值检检检检波波波波器器器器检检检检出出出出调调调调制制制制信信信信号号号号的的的的峰峰峰峰值值值值电电电电压压压压U U上上上上和和和和U U下下下下。用用用用两两两两个个个个电电电电压压压压表表表表分分分分别别别别测测测测量量量量U U上上上上、U U下下下下和和和和u u0 0，用用用用归归归归一一一一化化化化处处处处理理理理技技技技术术术术使使使使u u0 0设设设设定为定为定为定为1 1，则可以直接读出，则可以直接读出，则可以直接读出，则可以直接读出U U上上上上、U U下下下下的

168、数值。的数值。的数值。的数值。 双双双双重重重重检检检检波波波波法法法法的的的的测测测测量量量量精精精精度度度度通通通通常常常常为为为为35%35%，广广广广泛泛泛泛应用于调幅度测量仪中。应用于调幅度测量仪中。应用于调幅度测量仪中。应用于调幅度测量仪中。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第126页功率计法功率计法 这这这这种种种种方方方方法法法法基基基基于于于于已已已已调调调调波波波波的的的的功功功功率率率率P Pmm比比比比载载载载波波波波功功功功率率率率P P0 0大大大大mm2 2/2/2倍倍倍倍的的的的原原原原理理理理，利利利利用用用用功功功功率率率率计计计计分分分分别

169、别别别测测测测量量量量P Pmm和和和和P P0 0，然然然然后根据下式计算而得调幅度后根据下式计算而得调幅度后根据下式计算而得调幅度后根据下式计算而得调幅度mm： m的的值值越越小小，用用功功率率计计法法测测调调幅幅度度的的测测量量误误差差将将越越大大；当当m30%时时，测测量量精精度度可可优优于于1%。功功率计法通常用于调幅度测量仪的定标和计算率计法通常用于调幅度测量仪的定标和计算。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第127页频谱仪法频谱仪法 正正正正弦弦弦弦信信信信号号号号调调调调幅幅幅幅的的的的结结结结果果果果除除除除了了了了载载载载频频频频之之之之外外外外还还还还有有

170、有有上上上上、下下下下两两两两个边频，边频的幅度个边频，边频的幅度个边频，边频的幅度个边频，边频的幅度S S与调幅系数与调幅系数与调幅系数与调幅系数mm之间有关系式之间有关系式之间有关系式之间有关系式其中其中其中其中C C为载频幅度。为载频幅度。为载频幅度。为载频幅度。 可可见见，只只要要用用频频谱谱仪仪测测出出边边频频和和载载频频的的幅幅度度，即即可可求求得得调调幅幅度度。动动态态范范围围大大于于66dB的的频频谱谱仪仪可可以以测测出出0.1%的的m值值。频频谱谱仪仪法法特特别别适适于于小小调调幅幅度度的的测测量量，并能同时测出非线性失真并能同时测出非线性失真。 也也可可以以借借助助标标记记

171、功功能能直直接接测测量量调调幅幅度度：利利用用双双标标记记（Marker）进进行行相相对对幅幅度度测测量量，可可得得载载频频与与边边频频的幅度之比，再换算得到调幅度。的幅度之比，再换算得到调幅度。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第128页9.6.3 调频信号测量调频信号测量测量原理测量原理测量原理测量原理 除除除除了了了了调调调调频频频频度度度度的的的的定定定定义义义义式式式式外外外外，调调调调频频频频波波波波的的的的调调调调制制制制信信信信号号号号电电电电压幅度压幅度压幅度压幅度u uf f与调制信号频偏与调制信号频偏与调制信号频偏与调制信号频偏ff有下列关系：有下列关系：

172、有下列关系：有下列关系： 其其中中a为为比比例例系系数数。测测出出uf即即可可得得到到f；当当f0已已知知时时，只要测出只要测出mf、f中的任何一个，即可求得另一个值。中的任何一个，即可求得另一个值。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第129页测量方法测量方法 鉴频器法鉴频器法鉴频器法鉴频器法 先先先先用用用用鉴鉴鉴鉴频频频频器器器器对对对对调调调调制制制制信信信信号号号号解解解解调调调调，然然然然后后后后用用用用峰峰峰峰值值值值检检检检波波波波器器器器检检检检出出出出U Uf f，并并并并根根根根据据据据公公公公式式式式ff= =a au uf f直直直直接接接接读读读读出出

173、出出频频频频偏偏偏偏ff，因因因因此此此此可可可可进进进进一一一一步步步步根根根根据据据据定定定定义义义义式式式式计计计计算算算算得得得得到到到到调调调调频频频频系系系系数数数数mmf f。此法广泛用于直读式频偏表中此法广泛用于直读式频偏表中此法广泛用于直读式频偏表中此法广泛用于直读式频偏表中。 使使使使用用用用脉脉脉脉冲冲冲冲鉴鉴鉴鉴频频频频器器器器测测测测量量量量可可可可以以以以获获获获得得得得更更更更大大大大的的的的线线线线性性性性鉴鉴鉴鉴频范围，测量精度也可达到较高。频范围，测量精度也可达到较高。频范围，测量精度也可达到较高。频范围，测量精度也可达到较高。电子测量原理电子测量原理电子测

174、量原理电子测量原理第130页测量方法（续测量方法（续1） 极值法极值法极值法极值法 使使使使用用用用搜搜搜搜索索索索振振振振荡荡荡荡器器器器找找找找出出出出已已已已调调调调频频频频波波波波的的的的瞬瞬瞬瞬时时时时频频频频率率率率的的的的极极极极值值值值f fmaxmax和和和和f fminmin，从而求得频偏从而求得频偏从而求得频偏从而求得频偏ff： 极极极极值值值值法法法法的的的的优优优优点点点点是是是是能能能能够够够够测测测测量量量量正正正正弦弦弦弦波波波波及及及及方方方方波波波波、锯锯锯锯齿齿齿齿波波波波等等等等非非非非正正正正弦弦弦弦波波波波调调调调制制制制的的的的频频频频偏偏偏偏，适

175、适适适用用用用于于于于较较较较低低低低的的的的调调调调制制制制频频频频率率率率。在在在在mmf f5050时具有很高的测量精度。时具有很高的测量精度。时具有很高的测量精度。时具有很高的测量精度。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第131页测量方法（续测量方法（续2） 频谱幅度比较法频谱幅度比较法频谱幅度比较法频谱幅度比较法 利利利利用用用用调调调调频频频频波波波波各各各各谱谱谱谱线线线线的的的的幅幅幅幅度度度度之之之之比比比比与与与与mmf f有有有有对对对对应应应应关关关关系系系系，在在在在mmf f的的的的范范范范围围围围内内内内，可可可可用用用用频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪测

176、测测测出出出出两两两两条条条条谱谱谱谱线线线线的的的的幅幅幅幅度度度度比比比比，然然然然后后后后差差差差表表表表求求求求得得得得mmf f。这这这这种种种种方方方方法法法法测测测测量量量量mmf f的的的的范范范范围围围围有有有有限限限限，精精精精度度度度为百分之几。为百分之几。为百分之几。为百分之几。 频谱仪法频谱仪法频谱仪法频谱仪法 利利利利用用用用边边边边频频频频的的的的谱谱谱谱线线线线条条条条数数数数n n与与与与mmf f有有有有对对对对应应应应关关关关系系系系n=2(n=2(mmf f+1) +1) ，故故故故可可可可以以以以简简简简单单单单地地地地根根根根据据据据边边边边频频频频谱谱谱谱线线线线的的的的数数数数目目目目来来来来确确确确定定定定mmf f ： 。mmf f太太太太大大大大时时时时，边边边边频频频频的的的的谱谱谱谱线线线线数数数数目目目目不不不不易易易易数数数数清清清清，因因因因此此此此这这这这种种种种方方方方法只适用于法只适用于法只适用于法只适用于mmf f3030的场合。的场合。的场合。的场合。