第六章 频域测量仪器原理及应用

1、电子测量原理电子测量原理第1页电子测量原理电子测量原理第2页电子测量原理电子测量原理第3页电子测量原理电子测量原理第4页电子测量原理电子测量原理第5页电子测量原理电子测量原理第6页 ntjnnectf0)( 其中其中cn称为周期信号称为周期信号f(t)的付氏级数系数，或的付氏级数系数，或f(t)的的频谱系频谱系数数。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：dtetfTcTTTtjnn 2/2/00)(1 ,2 nnncjF02 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第7页电子测量

2、原理电子测量原理第8页电子测量原理电子测量原理第9页-T1T1 连续方波信号的波形如上图所示，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。 2 0 1)(011TtTTttx电子测量原理电子测量原理第10页00w0w-0wncn00w0w-0wncn00w-0wncn0wT1=T0/4T1=T0/8T1=T0/16电子测量原理电子测量原理第11页电子测量原理电子测量原理第12页dttfE 2)()( 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

3、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 djFdttf22)(21)( 2)(1)( jFS dSE 0)()(，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第13页 222)(1lim)(TTTdttfTP 当当P()有限时，有限时，f(t)为功率有限信号，简称为功率有限信号，简称功

4、率信功率信号号。由于信号的平均功率时间定义为。由于信号的平均功率时间定义为T，显，显然一切能量有限信号的平均功率都为零。因此，然一切能量有限信号的平均功率都为零。因此，一一般的功率有限信号必定不是能量信号般的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 dTjFPT2)(lim21)( TjFSTp2)(lim1)( ，则有，则有 dSPp 0)()(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第14页 dtetfjFtj )()(其反变换或逆变换为：其反变换或逆变换为： t

5、jejFtf )(21)(频谱频谱电子测量原理电子测量原理第15页电子测量原理电子测量原理第16页 nnjjenfeF )(其反变换为：其反变换为： deeFnfnjj)(21频谱频谱电子测量原理电子测量原理第17页电子测量原理电子测量原理第18页电子测量原理电子测量原理第19页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子测量原理第20页在频域内对元器件、在频域内对元器件、电路或系统的特性电路或系统的特性进行动态测量，显进行动态测量，显示示频率特性曲线频率特性曲线.可对信号的频可对信号的频谱进行分析，谱进行分析，显示显

6、示信号的频信号的频谱分布图谱分布图。电子测量原理电子测量原理第21页网络输出端的网络输出端的电压幅度指示电压幅度指示器器网络输入端网络输入端的电压幅度的电压幅度指示器指示器输入信号源，提供频率和电压输入信号源，提供频率和电压幅度均可调整的正弦信号幅度均可调整的正弦信号电子测量原理电子测量原理第22页电子测量原理电子测量原理第23页电子测量原理电子测量原理第24页扫 频 信 号发 生 器被 测 电 路峰 值 检 波 器Y 轴放 大 器X 轴放 大 器扫 描 电 压发 生 器u3u4u5u1u2tttt示波器示波器电子测量原理电子测量原理第25页电子测量原理电子测量原理第26页电子测量原理电子测量

7、原理第27页电子测量原理电子测量原理第28页电子测量原理电子测量原理第29页电子测量原理电子测量原理第30页电子测量原理电子测量原理第31页BT3GIII电子测量原理电子测量原理第32页BT-3GIII频率特性测试仪的面板布置频率特性测试仪的面板布置调节扫描线和水调节扫描线和水平线重合平线重合调节扫描线调节扫描线明暗明暗使扫描线光使扫描线光滑清晰滑清晰常接检波探常接检波探头输出头输出改变改变y增益增益及扫描曲及扫描曲线高度线高度调节频率标调节频率标记大小记大小可使需要中可使需要中心频率位于心频率位于屏幕中心屏幕中心外接输入选外接输入选定的频率信定的频率信号号电子测量原理电子测量原理第33页电子

8、测量原理电子测量原理第34页电子测量原理电子测量原理第35页 将频标选择旋钮置于将频标选择旋钮置于10/110/1位置，中心频率置于起始处，此位置，中心频率置于起始处，此时屏幕中出现不同于菱形频标的特殊标识，称作零拍。时屏幕中出现不同于菱形频标的特殊标识，称作零拍。 顺时针转动中心频率旋钮，会发现顺时针转动中心频率旋钮，会发现0 0拍及右面的大小频标逐拍及右面的大小频标逐渐左移。其中幅度大的为渐左移。其中幅度大的为10MHz10MHz频标，幅度小的为频标，幅度小的为1MHz1MHz频标，频标，如图如图.3（a a）所示。）所示。准备准备频标识别频标识别电子测量原理电子测量原理第

9、36页Y Y输入端输入端外接频标外接频标电子测量原理电子测量原理第37页测量通频带和增益测量通频带和增益电子测量原理电子测量原理第38页注意事项：注意事项：电子测量原理电子测量原理第39页双调谐回路幅频特性双调谐回路幅频特性电子测量原理电子测量原理第40页电子测量原理电子测量原理第41页电子测量原理电子测量原理第42页电子测量原理电子测量原理第43页电子测量原理电子测量原理第44页电子测量原理电子测量原理第45页电子测量原理电子测量原理第46页视视频频滤滤波波X放放大大Y放放大大fx检检波波扫扫描描信信号号发发生生器器LOfLIF滤滤波波中中频频信信号号处处理理输输入入电电路路电子测量原理电子

10、测量原理第47页 付里叶分析仪付里叶分析仪将输入信号数字化，再对将输入信号数字化，再对时域数字信息进行时域数字信息进行FFT变换以获得频域表征，变换以获得频域表征，属于数字式频谱仪。属于数字式频谱仪。由于采用微处理器或专由于采用微处理器或专用集成电路，速度明显超过传统的模拟式扫用集成电路，速度明显超过传统的模拟式扫描频谱仪，能进行描频谱仪，能进行实时分析实时分析；但它同时受；但它同时受A/D转换器件的指标限制，通常带宽是有限的，转换器件的指标限制，通常带宽是有限的，工作频段较低。工作频段较低。 电子测量原理电子测量原理第48页电子测量原理电子测量原理第49页电子测量原理电子测量原理第50页电子测量原理电子测量原理第51页电子测量原理电子测量原理第5