电子测量原理 第十章信号分析和频城测量 口9.1信号的频谱 口92扫描式频谱仪 口93付里叶分析仪 口94频谱仪在频测试中的应用 口9.5谐浪失真度测量 口9.6调制度测量 第1页
电子测量原理 第1页 第十章 信号分析和频域测量 ❑ 9.1 信号的频谱 ❑ 9.2 扫描式频谱仪 ❑ 9.3 付里叶分析仪 ❑ 9.4 频谱仪在频域测试中的应用 ❑ 9.5 谐波失真度测量 ❑ 9.6 调制度测量
电子测量原理 91信号的频谱 ◆9.1.1信号分析和信号频谱的概念 ◆9.12周期信号的频谱 ◆91.3非周期信号的频谱 ◆91.4离散时城信号的频谱 ◆91.5快速付氏变换 ◆9.1.6信号的频谱分析技术 第2页
电子测量原理 第2页 9.1 信号的频谱 ◆ 9.1.1 信号分析和信号频谱的概念 ◆ 9.1.2 周期信号的频谱 ◆ 9.1.3 非周期信号的频谱 ◆ 9.1.4 离散时域信号的频谱 ◆ 9.1.5 快速付氏变换 ◆ 9.1.6 信号的频谱分析技术
电子测量原理 9.1信号分析和信号频谱的概念 ◆信号的定义及种类 信号的概念广泛出现于各领城中。这里所说的均 指电信号,一般可表示为一个或多个变量的函数。按 照信号随时间变化的特点,可分为 >确定信号与随机信号 >连续时间信号与离散时间信号 >周期信号与非周期信号 其它分类如:奇信号与偶信号,调制信号与载波 信号,能量有限信号与功率有限信号∴ 第3页
电子测量原理 第3页 9.1.1 信号分析和信号频谱的概念 ◆ 信号的定义及种类 信号的概念广泛出现于各领域中。这里所说的均 指电信号，一般可表示为一个或多个变量的函数。按 照信号随时间变化的特点，可分为 ➢确定信号与随机信号 ➢连续时间信号与离散时间信号 ➢周期信号与非周期信号 其它分类如：奇信号与偶信号，调制信号与载波 信号，能量有限信号与功率有限信号 ……
电子测量原理 频谱分析的基本概念 ◆广义上,信号频谱是指组成信号的全部频率分量 的总集;狭义上,一般的频谱测量中常将随频率 变化的幅度谱称为频谱。 ◆频谱测量:在频城内测量信号的各频率分量,以 获得信号的多种参数。频谱测量的基础是付里叶 变换。 频谱的两种基本类型 >离散频谱(线状谱),各条谱线分别代表某个 频率分量的幅度,每两条谱线之间的间隔相等 连续频谱,可视为谱线间隔无穷小,如非周期 信号和各种随机噪声的频谱 第4页
电子测量原理 第4页 频谱分析的基本概念 ◆ 广义上，信号频谱是指组成信号的全部频率分量 的总集；狭义上，一般的频谱测量中常将随频率 变化的幅度谱称为频谱。 ◆ 频谱测量：在频域内测量信号的各频率分量，以 获得信号的多种参数。频谱测量的基础是付里叶 变换。 ◆ 频谱的两种基本类型 ➢ 离散频谱（线状谱），各条谱线分别代表某个 频率分量的幅度，每两条谱线之间的间隔相等 ➢ 连续频谱，可视为谱线间隔无穷小，如非周期 信号和各种随机噪声的频谱
电子测量原理 912周期信号的频谱 周期信号的付氏变换 周期信号的颎谱特性 脉冲宽度和频带宽度 >重复周期变化对频谱的影响 >信号的能量谱 >信号的功率谱 第5页
电子测量原理 第5页 9.1.2 周期信号的频谱 ➢ 周期信号的付氏变换 ➢ 周期信号的频谱特性 ➢ 脉冲宽度和频带宽度 ➢ 重复周期变化对频谱的影响 ➢ 信号的能量谱 ➢ 信号的功率谱
电子测量原理 周期信号的付氏变换 个周期为T的信号(可以用复指数级数展开表 示为 f()=∑ c e noa T/2 其中 2元 f(te o dt T/2 Cn称为周期信号八的付氏级数系数,或f的频谱系 数。付氏级数明确地表现了信号的频城特性。 对应的周期信号付氏变换式为: 频谱密度函数r(o)=n(o-na 简称频谱 第6页
电子测量原理 第6页 周期信号的付氏变换 一个周期为T的信号f(t)可以用复指数级数展开表 示为： =− = n jn t n f t c e 0 ( ) 其中 cn称为周期信号f(t)的付氏级数系数，或f(t)的频谱系 数。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： f t e dt T c T T T j n t n − − = = / 2 / 2 0 0 ( ) 1 , 2 ( ) ( ) + =− = − n 频谱密度函数 F j 2 cn n0 简称频谱
电子测量原理 周期信号的频谱特性 频谱密度由无穷个冲激函数组成,位于谐波频率 no处冲激函数的强度是第n个付氏级数系数的2兀 倍。 ◆离散性:频谱是离散的,由无穷多个冲激函数组 成 谐浪性:谱线只在基波频率的整数倍上岀现,即 谱线代表的是基浪及其高次谐波分量的幅度或相 位信息; ◆收敛性:各次谐波的幅度随着谐浪次数的增大而 逐渐减小。 第7页
电子测量原理 第7页 周期信号的频谱特性 ◆ 频谱密度由无穷个冲激函数组成，位于谐波频率 nω0处冲激函数的强度是第n个付氏级数系数的2π 倍。 ◆ 离散性：频谱是离散的，由无穷多个冲激函数组 成； ◆ 谐波性：谱线只在基波频率的整数倍上出现，即 谱线代表的是基波及其高次谐波分量的幅度或相 位信息； ◆ 收敛性：各次谐波的幅度随着谐波次数的增大而 逐渐减小
电子测量原理 脉冲宽度和频带宽度 周期信号的脉冲宽度和频带宽度是兩个不同的概 念。有效频带宽度与脉冲宽度成反比 ◆脉冲宽度是时城概念,指在一个周期内脉冲波形 的两个零点之间的时间间隔; ◆频带宽度(带宽)是频城概念,通常规定:在周 期信号频谱中,从零频率到需要考虑的最高次谐波频 率之间的频段即为该信号的有效占有带宽,亦称频带 宽度。实际应用中,常把零频到频谱包络线第一个零 点间的频段作为频带宽带。 第8页
电子测量原理 第8页 脉冲宽度和频带宽度 周期信号的脉冲宽度和频带宽度是两个不同的概 念。有效频带宽度与脉冲宽度成反比。 ◆ 脉冲宽度是时域概念，指在一个周期内脉冲波形 的两个零点之间的时间间隔； ◆ 频带宽度（带宽）是频域概念，通常规定：在周 期信号频谱中，从零频率到需要考虑的最高次谐波频 率之间的频段即为该信号的有效占有带宽，亦称频带 宽度。实际应用中，常把零频到频谱包络线第一个零 点间的频段作为频带宽带
电子测量原理 脉冲竞度和频带宽度(续1) ◆脉冲宽度与频带宽度对周期信号频谱的影响 X(t .2T 0 T1T102 0 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x <T1 10T<<n/2 其中T为方波的周期,脉冲宽度为2T1 第9页
电子测量原理 第9页 脉冲宽度和频带宽度（续1） ◆ 脉冲宽度与频带宽度对周期信号频谱的影响 X(t) T t 0 -T0 -2T0 2T0 T0 -T /2 1 T1 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 其中T0为方波的周期，脉冲宽度为2T1。 = 0 2 1 ( ) 1 0 1 T t T t T x t
电子测量原理 脉冲竞度和频带竞度(续2) ◆在T1=T/4、T1=108、T=T/16情况下的方波频 谱图如下 i=7o/4 woO wO 0 /8 -00w0 110/16 0 第10页
电子测量原理 第10页 脉冲宽度和频带宽度（续2） ◆ 在T1＝T0 /4、T1＝T0 /8、T1＝T0 /16情况下的方波频 谱图如下： w00 w0 - w0 n c n w00 w0 - w0 n c n - w00 w0 n c n 0 w T1 =T0 /4 T1 =T0 /8 T1 =T0 /16