第4篇_频域测量(6、7章).pptVIP

第七章 频域测量 7.1 频谱分析的基本概念 7.2 线性系统频率特性的测量 7.3 信号的频谱分析 7.2 线性系统频率特性的测量（P.335） 点频法和扫频法 点频测量法——线性系统频率特性的经典测量法 每次只能将加到被测线性系统的信号源的频率调节到某一个频点。 依次设置调谐到各指定频点上，分别测出各点处的参数，再将各点数据连成完整的曲线，从而得到频率特性测量结果。 ——所得频率特性是静态的，无法反映信号的连续变化； ——测量频点的选择对测量结果有很大影响，特别对某些特性曲线的锐变部分以及失常点，可能会因频点选择不当或不足而漏掉这些测量结果。 扫频测量法 频率源的输出能够在测量所需的范围内连续扫描，因此可以连续测出各频率点上的频率特性结果并立即显示特性曲线。 优点：扫频信号的频率连续变化，扫频测量所得的频率特性是动态频率特性，也不会漏掉细节。 缺点：如果输入的扫频信号频率变化速度快于系统输出响应时间，则频率的响应幅度会出现不足，扫频测量所得幅度小于点频测量的幅度； 电路中LC元件的惰性会使幅度峰值有所偏差，因此会产生频率偏离。 7.2 线性系统频率特性的测量（P.335） 点频法和扫频法两种幅频特性测量法的比较 （1）扫频测量所得的动态特性曲线峰值低于点频测量所得的静态特性曲线。扫频速度越快，下降越多； （2）动态特性曲线峰值出现的水平位置（频率）相对于静态特性曲线有所偏离，并向频率变化的方向移动。扫频速度越快，偏离越大； （3）当静态特性曲线对称时，随着扫频速度加快，动态特性曲线明显出现不对称，并向频率变化的方向一侧倾斜； （4）动态特性曲线较平缓，其3dB带宽大于静态特性曲线的3dB带宽； ——小结：测量系统动态特性，必须用扫频法；为了得到静态特性，必须选择极慢的扫频速度以得到近似的静态特性曲线，或采用点频法。 7.2.1 正弦测量技术（点频法P.335 ） 1、线性系统的频率特性 线性系统对正弦输入（ ）的稳态响应称为频率响应或频率特性。根据变换推导得稳态响应： 由此可见,当正弦输入时，线性系统的稳态响应具有与输入相同频率的正弦输出，只有幅度和相角有变化。 2、增益或衰耗的测量（P.337） ——比较测量法（替代法） 可变衰耗器1 可变衰耗器2 ？ 正弦测试信号 指示器 2、增益或衰耗的测量（P.337） ——比较测量法（替代法） 其准确度取决于以下因素： （1）可变衰耗器的衰耗准确度； （2）指示器的重复性和分辨力； （3）被测系统的非线性； （4）指示器对谐波的灵敏度 （5）噪声和干扰。 ——直接测量法（P.337图7-1b） 3、矢量电压表（P.337） 概念：一种同时能测量信号幅度和相位的仪器。 测量功能：高频宽带微伏级电压；相位差 1、取样、锁相技术的应用 基本原理： 步进取样用于示波器显示高频信号； 而在电压测量中则利用差频取样把高频电压变换成固定中频电压，从而完成电压和相位的测量。 1、取样、锁相技术的应用（续） 差频取样在时域内的反映如图： Ts Tq 时域中的步进取样 频域中的差频取样 时域中的步进取样 频域中的差频取样 取样脉冲 发生器 VCO 自动相位 控制电路 20kHz 参考时钟 取样门 窄带 滤波器 保持 电路 取样门 窄带 滤波器 保持 电路 中频信号2 中频信号1 举例如图——矢量电压表的频率变换部分 实现过程：取样、差频将高的信号频率fs变化成低的差频Δf信号，经窄带滤波器选出得固定的中频信号20kHz，即原信号的幅值和相位信息经差频取样后保留下来。 取样脉冲 发生器 VCO 自动相位 控制电路 20kHz 参考时钟 取样门 窄带 滤波器 保持 电路 取样门 窄带 滤波器 保持 电路 中频信号2 中频信号1 举例如图——矢量电压表的频率变换部分 如果信号fs改变，为了保持中频不变，利用锁相技术使得fq跟踪fs而变化。差频信号加到包括鉴相器在内的自动相位控制电路与20kHz参考信号进行相位比较。 7.2.1 正弦测量技术（点频法）——静态测量 7.2.2 扫频测量技术——动态测量（P.344） 概念：利用某种方法使得正弦信号的频率随时间按一定规律、在一定范围内反复扫动。 1、扫频图示法的工作原理和动态特性 根据图示法显示的原理不同可以分出两种方法： ——光点扫描式 ——光栅增辉式 1、扫频图示法的工作原理和动态特性（续） 扫频信号发生器受到扫描发生器输出的锯齿波电压扫频，输出信号的瞬时频率随时间由高到低作线性变化，其振幅恒定不变。如② ④ 扫描 发生器 X 扫频信号 发生器 被测电路 峰值 检波器 Y ① ② ③ 1、扫频图示法的工作原理和动态特性