1、电子测量原理第 1页 第六章 频域测量6.1 信号的频谱信号的频谱6.2 线性系统频率特性测量线性系统频率特性测量6.3 频谱分析仪频谱分析仪6. 3.1 频谱分析仪的基本原理频谱分析仪的基本原理6. 3.2 频谱分析仪的分类频谱分析仪的分类*6.3.3 扫频外差式频谱仪扫频外差式频谱仪 *6.3.4 付里叶分析仪付里叶分析仪6.4 实例分析实例分析电子测量原理第 2页 6.1 信号的频谱u 6.1.1 信号分析和信号频谱的概念u 6.1.2 周期信号的频谱u 6.1.3 非周期信号的频谱u 6.1.4 离散时域信号的频谱u 6.1.5 快速付氏变换u 6.1.6 信号的频谱分析技术电子测量原
2、理第 3页 6.1.1 信号分析和信号频谱的概念u 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 电子测量原理第 4页 频谱分析的基本概念u 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。u 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。 u 频谱
3、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第 5页 6.1.2 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 信号的能量谱 信号的功率谱电子测量原理第 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：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：频谱密度函数简称频谱电子测量原理第 7页 周期信号的频谱特性u
4、频谱密度由无穷个冲激函数组成，位于谐波频率n0处冲激函数的强度是第 n个付氏级数系数的 2倍。u 离散性 ：频谱是离散的，由无穷多个冲激函数组成；u 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；u 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。u 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；u 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。电子测量原理第 9页 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-T1 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。 电子测量原理第 10页 脉冲宽度和频带宽度（续 2）u 在 T1 T0/4、 T1 T0/8、 T1 T0/16情况下的方波频谱图如下：
