电波信号的时域与频域测量（参考）
时域分析法和频域分析法
时域分析法和频域分析法
时域分析法和频域分析法是在波形检测与分析领域中重要的两
种分析方法。
它们分别从时间域和频率域对波形进行分析，以解决不同的问题。
这两种分析方法各有利弊，因而在实际应用中被广泛使用。
时域分析法是通过观察波形的形状、波形的峰值和波形的组成元素之间的时间相关性，以及参数的相关性来研究信号的一种方法。
时域分析法可以从波形中提取出时间上的特征，如振幅、峰值、偏移和周期等，以及波形的参数和时间关系，从而对信号进行分析。
优点是可以实时观察变化和分析，但缺点也很明显，即当频率非常高时，无法获得完整的波形数据，降低了分析的准确度。
另外，时域分析法也不适合那些频率比较低，需要长期观察和研究各参数变化的信号。
相比之下，频域分析法以信号的频谱为基础，从信号的频谱上提取特征参数，并以正弦曲线的形式描述信号的功率分布。
频率域的分析方法可以将信号的参数，如峰值、偏移、频率和振幅等，投影到频谱上，从而可以实现对低频或高频信号的较快和精确测量。
但是，频域分析法仅对满足条件的信号有效，对信号波形的不同参数无法进行实时观察比较，也无法得到更精确的结果。
时域分析法和频域分析法各有优缺点，因此在实际应用中，常常需要结合这两种分析方法，以获得较为准确的结果。
有时，两种分析方法可以相互补充，针对特定问题，采用不同的分析方法，以获取最精确的测量。
总之，时域分析法和频域分析法都是研究波形检测与分析领域中
非常重要的两种分析方法。
而结合这两种分析方法，可以更好地解决波形检测与分析中的各类问题。
信号的时频域检测方法及在频谱监测中的应用
信号的时频域检测方法及在频谱监测中的应用引言：一、时频分析方法STFT将信号分成多个时间窗口，对每个窗口进行傅里叶变换，以得到每个时刻的频谱信息。
STFT是一种常用的时频域分析方法，可用于信号的时频特征提取和信号的时频分布分析。
2. 小波变换（Wavelet Transform）小波变换是一种多分辨率分析方法，它可以将信号分解成不同频率的小波系数，从而得到信号在不同频带上的时频特征。
小波变换可以提取信号的瞬时频率和瞬时振幅，并可用于信号降噪、特征提取和边缘检测等应用。
3. Wigner-Ville分布（Wigner-Ville Distribution，WVD）WVD是一种高分辨率的时频分析方法，它可以提供信号的瞬时频率、瞬时幅度和瞬时相位等信息。
WVD通过在时频平面上绘制信号的二维时频图像来描述信号的时频特性，对于非线性和非平稳信号具有较好的分析效果。
1.无线通信系统中的频谱监测在无线通信系统中，频谱监测是保障无线通信质量和避免频谱干扰的重要手段。
时频域检测方法可以用于对通信信号进行监测，从而提供通信信号的时频特征和频谱分布情况。
通过对频谱进行实时监测和分析，可以及时发现频谱异常和干扰信号，并采取相应的措施来保障通信质量。
2.频谱资源管理频谱资源是有限的，如何合理分配和管理频谱资源是频谱监测的另一个重要应用。
时频域检测方法可以用于对频谱资源的现状进行评估和分析，包括频率利用率、频谱效益、频谱利用方式等。
通过对频谱资源进行分析，可以优化频谱分配方案，提高频谱利用效率。
3.频谱监测中的信号识别和分类时频域检测方法对于信号的识别和分类具有重要意义。
不同类型的信号在时频域上具有不同的特征，如调制方式、调制参数、调制深度等。
时频域检测方法可以提取信号的特征，从而实现信号的自动识别和分类。
通过信号的识别和分类，可以对频谱进行合理管理和优化利用。
结论：时频域检测方法是信号处理领域中的重要技术之一，能够提取信号的时频特征，并在频谱监测中得到广泛应用。
信号的时域、频域与数据域测试技术
数据域测试方法
数据采集
通过传感器或数据采集卡等设备，对 信号数据进行实时采集，并转换为可 处理的数据格式。
数据处理
对采集到的信号数据进行预处理、滤 波、去噪等操作，以提高数据的质量 和可靠性。
特征提取
从处理后的信号数据中提取出反映信 号性能的特征参数，如频率、幅度、 相位等。
时域测试主要关注信号随时间变化的 特性。
详细描述
一个典型的应用案例是雷达信号的时 域测试。通过测量雷达信号在不同时 间点的幅度和相位变化，可以分析目 标的距离、速度和角度等信息。
频域测试案例
总结词
频域测试主要关注信号在不同频率的 成分和特性。
详细描述
一个典型的应用案例是通信信号的频 域测试。通过分析信号在不同频率的 幅度和相位响应，可以评估通信系统 的性能，例如信噪比、频谱效率和抗 干扰能力等。
03
根据对信号实时分析的要求，选择能够快速给出分析结果的测
试技术。
测试技术的发展趋势
智能化
利用人工智能和机器学习技术提高测试的自动化和智能化水平。
高效化
优化算法和硬件资源，提高测试效率。
多域融合
结合时域、频域和数据域测试技术的优点，开发多域融合的测试技 术。
05
实际应用案例分析
时域测试案例
总结词
频谱分析
通过分析信号的频谱，了解信号中各频率分量的 幅度和相位信息。
滤波器
用于提取或抑制特定频率范围的信号，实现信号 的频域处理。
频域测试方法
频谱分析仪
用于测量信号的频率、幅度和相位信息，以及信号的 调制参数等。
信号的时频域检测方法及在频谱监测中的应用
信号的时频域检测方法及在频谱监测中的应用信号的时频域检测方法及在频谱监测中的应用【引言】随着无线通信技术的迅速发展，频谱资源日益紧张，频谱监测成为重要的任务。
频谱监测的核心是检测和识别无线信号，以获取频谱利用情况。
信号的时频域检测方法在频谱监测中发挥着重要作用，本文旨在介绍信号的时频域检测方法并探讨其在频谱监测中的应用。
【正文】1. 信号的时域检测方法信号的时域检测方法主要利用信号的时域特性进行分析和检测。
常用的时域检测方法有以下几种：（1）时域波形展示法：通过时域波形展示信号的幅值随时间的变化情况，可以初步判断信号的存在与否，并对信号进行初步分类。
（2）自相关法：通过计算信号的自相关函数，可以判断信号的周期性和频率成分。
（3）包络检测法：通过提取信号的包络，即信号的快速变化部分，可以识别出信号的重要特征，如峰值、频率等。
（4）能量检测法：通过计算信号的能量，比较能量的大小可以判断信号的强度以及信号与噪声的区别。
时域检测方法主要适用于连续信号和周期信号，其优点是计算简单、实时性好，但对信号的频率分辨率较低。
2. 信号的频域检测方法信号的频域检测方法主要利用信号的频谱特性进行分析和检测。
常用的频域检测方法有以下几种：（1）频谱分析法：通过对信号进行频谱分析，可以得到信号的频率成分和功率谱密度，进而判断信号的类型和特征。
（2）相关分析法：通过计算信号与特定频率的参考信号的相关系数，可以判断信号是否包含该频率成分。
（3）小波变换法：将信号变换到小波域，可以得到信号在不同尺度和频带的变化情况，进而判断信号的时频特性。
（4）Cepstrum分析法：通过对信号的倒谱进行分析和处理，可以提取信号的周期信息和频率成分。
频域检测方法适用于非周期信号和离散信号，可以提高对信号频率信息的分辨率和准确性，但计算复杂度较高。
3. 信号的时频域检测方法信号的时频域检测方法可以综合利用时域和频域特性，对信号进行更精确和全面的分析和检测。
常用信号测量实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 熟悉常用信号测量仪器的操作方法。
2. 掌握信号的时域和频域分析方法。
3. 学会运用信号处理方法对实际信号进行分析。
二、实验原理信号测量实验主要包括信号的时域测量、频域测量以及信号处理方法。
时域测量是指对信号的幅度、周期、相位等参数进行测量；频域测量是指将信号分解为不同频率成分，分析各频率成分的幅度和相位；信号处理方法包括滤波、放大、调制、解调等。
三、实验仪器与设备1. 示波器：用于观察信号的波形、幅度、周期、相位等参数。
2. 频率计：用于测量信号的频率和周期。
3. 信号发生器：用于产生标准信号，如正弦波、方波、三角波等。
4. 滤波器：用于对信号进行滤波处理。
5. 放大器：用于对信号进行放大处理。
6. 调制器和解调器：用于对信号进行调制和解调处理。
四、实验内容与步骤1. 时域测量（1）打开示波器，调整波形显示，观察标准信号的波形。
（2）测量信号的幅度、周期、相位等参数。
（3）观察不同信号（如正弦波、方波、三角波）的波形特点。
2. 频域测量（1）打开频率计，调整频率显示，测量信号的频率和周期。
（2）使用信号发生器产生标准信号，如正弦波，通过频谱分析仪分析其频谱。
（3）观察不同信号的频谱特点。
3. 信号处理方法（1）滤波处理：使用滤波器对信号进行滤波处理，观察滤波前后信号的变化。
（2）放大处理：使用放大器对信号进行放大处理，观察放大前后信号的变化。
（3）调制和解调处理：使用调制器对信号进行调制，然后使用解调器进行解调，观察调制和解调前后信号的变化。
五、实验结果与分析1. 时域测量结果通过时域测量，我们得到了不同信号的波形、幅度、周期、相位等参数。
例如，正弦波具有平滑的波形，周期为正弦波周期的整数倍，相位为正弦波起始点的角度；方波具有方波形，周期为方波周期的整数倍，相位为方波起始点的角度；三角波具有三角波形，周期为三角波周期的整数倍，相位为三角波起始点的角度。
2. 频域测量结果通过频域测量，我们得到了不同信号的频谱。
时域测量与频域测量
时域测量与频域测量测量被测物件在不同时间的特性，即把它看成是一个时间的函数f(t)来测量，称为时域测量。
例如，对图中a的信号f(t)可以用示波器显示并测量它的幅度、宽度、上升和下降时间等参数。
把信号f(t)输入一个网络，测量出其输出信号f(t)，与输入相比较而求得网络的传递函数h(t)。
这些都属於时域测量。
对同一个被测物件，也可以测量它在不同频率时的特性，亦即把它看成是一个频率的函数S(ω)来测量，这称为频域测量。
例如，对信号f(t)可以用频谱分析仪显示并测量它在不同频率的功率分布谱S(ω)，如图b。
把这个信号输入一个网络,测量出其输出频谱S′(ω)，与输入相比较而求得网络的频率回应G（ω）。
这些都属於频域测量。
用一个频率可变的正弦（单频）信号作输入，测量出在不同频率时网络输出与输入功率之比，也得到G(ω)。
这仍然是频域测量。
时域与频域过程或回应，在数学上彼此是一对相互的傅里叶变换关系，这里*表示卷积。
时域测量与频域测量互相之间有唯一的对应关系。
在这一个域进行测量，通过换算可求得另一个域的结果。
在实际测量中，两种方法各有其适用范围和相应的测量仪器。
示波器是时域测量常用的仪器，便於测量信号波形参数、相位关系和时间关系等。
频谱分析仪是频域测量常用的仪器，便於测量频谱、谐波、失真、交调等。
1.最简单的解释频域就是频率域，平常我们用的是时域，是和时间有关的，这里只和频率有关，是时间域的倒数。
时域中，X轴是时间，频域中是频率。
频域分析就是分析它的频率特性！2. 图像处理中：空间域，频域，变换域，压缩域等概念！只是说要将图像变换到另一种域中，然後有利於进行处理和计算比如说：图像经过一定的变换（Fourier变换，离散yuxua DCT 变换），图像的频谱函数统计特性：图像的大部分能量集中在低，中频，高频部分的分量很弱，仅仅体现了图像的某些细节。
2.离散傅立叶变换一般有离散傅立叶变换和其逆变换3.DCT变换示波器用来看时域内容，频普仪用来看频域内容！！！时域是信号在时间轴随时间变化的总体概括。
电路设计中的时域分析与频域分析技术
电路设计中的时域分析与频域分析技术电路设计是现代电子领域中的一项关键技术，它在各种电子设备和系统的开发中扮演着重要角色。
其中，时域分析和频域分析是两种常用的分析技术，在电路设计中发挥着重要作用。
一、时域分析时域分析是指研究电路中信号随时间变化的分析方法。
在时域分析中，我们关注信号的幅度、频率和相位等各种特性，以了解电路中信号的行为和响应。
常用的时域分析方法包括响应分析、传输线性能分析和信号波形分析。
响应分析是对电路中输入信号与输出响应之间关系的研究。
通过观察电路的输入和输出信号，我们可以推断电路对不同频率和幅度的信号的响应情况。
这对于电路设计者来说很重要，因为它能够帮助我们确定电路的稳定性、滤波效果和信号处理能力等。
传输线性能分析主要关注信号在传输线上的传输特性。
信号在传输线上会遇到阻抗匹配、耦合和反射等问题，这些问题在设计高速数字系统和射频电路时尤为重要。
通过时域分析，我们可以深入了解信号在传输线上的行为，并采取相应的措施来解决问题。
信号波形分析是观察信号在电路中的波形变化。
通过观察信号的峰值、上升时间、下降时间和周期等特征，我们可以了解信号的频率、幅度和相位等信息。
这对于验证电路设计的正确性、识别故障和调试电路都非常重要。
二、频域分析频域分析是一种研究电路中信号频谱的分析方法。
在频域分析中，我们将信号从时域转化为频域，以了解信号在不同频率下的分量和特性。
常用的频域分析方法包括傅里叶变换、频谱分析和滤波器设计。
傅里叶变换是一种将信号从时域转化为频域的数学工具。
通过傅里叶变换，我们可以将信号分解为一系列频率分量，清楚地看到信号的频率成分。
这对于了解信号的谐波特性、频率响应和功率谱密度等十分重要。
频谱分析是对信号频谱进行定量分析的方法。
通过频谱分析，我们可以测量信号的幅频特性、相频特性和功率谱密度等，并且可以检测到信号中的杂散和谐波等问题。
这对于评估电路的性能、优化设计和故障诊断都非常关键。
滤波器设计是基于频域分析的一项关键任务。
时域频域
一：时域测量和频域测量的比较. 一：时域测量和频域测量的比较. 要点3.时域和频域之间的联系 要点3.时域和频域之间的联系
1.由图可知，U ( t ) 是一个电信号随时间变化 1.由图可知， 由图可知 的波形图，显示这个波形并求其有关参量是 的波形图，显示这个波形并求其有关参量是 时域分析的任务。 时域分析的任务。 2.A ( ω) 是同一个电信号随频率变化的线状频 谱图，分析信号的频谱即求其各频率分量的 谱图，分析信号的频谱即求其各频率分量的 大小是频域分析的任务。 大小是频域分析的任务。 3.频谱图：将信号中所包含的频率分量按频 3.频谱图 频谱图： 率顺序排列起来的谱图。 率顺序排列起来的谱图。一般只考虑其幅度 大小，故频谱图通常又称为幅度频谱， 大小，故频谱图通常又称为幅度频谱，简称
提问： 提问： 1. 电路的幅频特性有哪些测量方法？ 电路的幅频特性有哪些测量方法？ 2．什么是扫频信号？它有什么特点？ 什么是扫频信号？它有什么特点？ 3．扫频法中的峰值检波器有什么作用？ 扫频法中的峰值检波器有什么作用？
二：频率特性的测试方法 要点1.点频法 要点1.点频法
点频法就是通过逐点测量一系列规定频率点 上的网络增益（或衰减） 上的网络增益（或衰减）来确定幅频特性曲 线的方法。 线的方法。 输入信号源， 输入信号源，提供 频率和电压幅度均 ⑴原理图
一：时域测量和频域测量的比较. 一：时域测量和频域测量的比较. 要点2.频域测量 要点2.频域测量
从一个电信号所包含的频率成分 从一个电信号所包含的频率成分，即信号的 电信号所包含的频率成分， 频谱分布来描述， 以频率f作为水平轴， 频谱分布来描述，即以频率f作为水平轴，称 为信号的频域分析或频谱分析。 为信号的频域分析或频谱分析。
一：时域测量和频域测量的比较. 一：时域测量和频域测量的比较. Байду номын сангаас点2.频域测量 要点2.频域测量
微波信号分析中的时域与频域方法比较
微波信号分析中的时域与频域方法比较微波信号是指在微波频率范围内的电磁波信号，广泛应用于通信、雷达、卫星导航等领域。
微波信号的分析是设计和调试微波系统的关键。
时域和频域是微波信号分析的两种基本方法，本文将对比分析这两种方法的优缺点。
一、时域分析法时域指的是信号在时间轴上的变化。
时域分析法是将微波信号在时间轴上进行分析，包括波形、脉冲响应、时域反射系数等参数，以便分析信号的特性和性能。
优点：1. 易于理解：时域分析法能够提供直观的波形信息，便于分析人员理解和判断。
2. 高分辨率：时域分析法的分辨率很高，可以对微弱的信号进行检测和分析。
3. 易于测量：时域分析法只需要简单的测量设备，例如示波器就可以实现。
缺点：1. 分析难度大：时域分析法需要对信号的时域特性有深入的了解和掌握，对初学者而言难度较大。
2. 无法分辨频率信息：时域分析法无法提供频率信息，不能精确地描述信号的特性。
二、频域分析法频域指的是信号在频率轴上的变化。
频域分析法是通过傅里叶变换等数学方法将信号从时域转化为频域，分析信号的频率、频谱、功率谱密度等特征。
优点：1. 精确测量频率：频域分析法的傅里叶变换能够精确测量信号的频率。
2. 对频率特性分析更加有效：频域分析法能够提供信号的频谱分析和功率谱密度分析，对频率特性分析更加有效。
3. 适用范围广：频域分析法对复杂信号等问题的处理能力更强。
缺点：1. 不易理解：频域分析法只能提供数字化的频率和幅度信息，对于非专业人士难以理解。
2. 低时间分辨率：频域分析法的时间分辨率较低，无法提供微波信号的精细时间特性的分析。
综上所述，时域和频域分析法各有优缺点，在微波信号分析中应根据具体情况选择合适的方法。
针对单个时间步长内微波信号的变化，时域分析法最为有效。
而针对整个微波信号频谱的变化，频域分析法更为有效。
尤其是对于调制信号，频域分析法明显优势更大。
结论：微波信号分析中，时域和频域分析法是互补的方法，根据需要进行合理应用可以获得最佳的分析结果。
第十一章 频域测量
幅频特性曲线上，对图形的频率轴进行定量， 可以用来确定曲线上各点相应的频率值。 频标的产生方法通常是差频法。
一、频率特性测试仪(扫频仪) 4.扫频仪工作原理
频标产生方法.
晶体振荡器产生的信 号经谐波发生器产生 出一系列的谐波分量 基波和谐波分量与扫 频信号一起进入频标 混频器进行混频 滤去差频信 号中的高频 成分
第一节 时域测量和频域测量的 比较
1.时域测量
观察一个电信号的普通方法是显示信号波形，
即以时间t为水平轴，是在时间域内观察信号， 称为信号的时域分析。 如下图所示，方波与正弦波皆为时域测量显 示波形。
2.频域测量
从一个电信号所包含的频率成分，即信号的
频谱分布来描述，即以频率f作为水平轴，称 为信号的频域分析或频谱分析。
一、频率特性测试仪(扫频仪) 4.扫频仪工作原理
（2）磁调制扫频振荡器
所谓磁调制扫频，就是用调制电流所产生的
磁场去控制振荡回路电感量； 从而产生频率随调制电流变化的扫频信号。
一个带磁芯的电感线圈，其电感量ＬＣ与该磁芯的 有效导磁系数μc之间的关系为 ＬＣ ＝μcＬ， 其中Ｌ是空芯线圈的电感量
二、频谱分析仪 1.频谱分析仪的分类
按工作频率分. 低频频谱仪，射频频谱仪及微波频谱仪。 按频带宽度分. 宽带频谱仪和窄带频谱仪。 按扫频体制分. 扫前端型和扫中频型。 按工作原理分. 实时频谱仪和扫描调谐型频谱仪。
二、频谱分析仪 2. 频谱分析仪的分类
⑴实时频谱仪
能同时显示规定的频率范围内的所有频率分
2.频域测量
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。
电子测量与仪器—频域测量
8.1.2 动态频率特性测量——扫频法
1.扫频法的工作原理
扫频仪
扫频法可以 实现频率特性的 自动测绘，而且 不会像点频法那 样遗漏掉某些细 节的问题。更值 得注意的是，扫 频法是在一定扫 描速度下获得被 测电路的动态频 率特性，这比较 符合被测电路的 实际应用情况。
7
2.动态频率特性
随着扫描速度的提高，频率特性将扫频方向偏移。图中Ⅰ 为静态特性，Ⅱ、Ⅲ为依次提高扫速时的动态特性曲线。可以 看出动态频率特性有以下特点：
第8章 频域测量
1
第8章 频域测量
• 8.1 线性系统幅频特性的测量
– 8.1.1 静态频率特性测量——点频法 – 8.1.2 动态频率特性测量——扫频法 – 8.1.3 扫频仪举例1——BT-3型频率特性测试仪
• 8.3 频谱分析仪概述
– 8.3.1 信号的时域和频域分析 – 8.3.2 频谱仪的主要用途 – 8.3.3 频谱仪的分类 – 8.3.4 频谱仪的工作原理
– 8.7.1 正弦信号的测量 – 8.7.2 调幅信号的测量
3
– 8.7.3 调频信号的测量 – 8.7.4 脉冲调制信号的测量 – 8.7.5 复合信号频谱的测量 – 8.7.6 相位噪声的测量
• 本章小结 • 作业布置
4
8.1 线性系统幅频特性的测量
频率特性的基本测量方法取决于加到被测系统的测试 信号。
34
下面对框图中几个主要电路进行说明。
1.输入衰减器
用于防止第一变频器过载，优化混频器电平以实现 最大的测量动态范围。该衰减器的默认状态设置是10dB， 用于改善频谱仪和被测源之间的匹配。
2.低通滤波器---为抑制镜频干扰 从图中可以看出，若
在第一变频器前没有加入 低通滤波器，高波段的信 号中与低波段镜像对应的 频谱分量，也能与第一本 振混频进入第一中放，成
信号时域频域及其转换【精选文档】
信号分析方法概述：通用的基础理论是信号分析的两种方法:1 是将信号描述成时间的函数 2 是将信号描述成频率的函数。
也有用时域和频率联合起来表示信号的方法。
时域、频域两种分析方法提供了不同的角度，它们提供的信息都是一样，只是在不同的时候分析起来哪个方便就用哪个. 思考：原则上时域中只有一个信号波（时域的频率实际上是开关器件转动速度或时钟循环次数，时域中只有周期的概念）,而对应频域（纯数学概念）则有多个频率分量。
人们很容易认识到自己生活在时域与空间域之中（加起来构成了三维空间），所以比较好理解时域的波形（其参数有:符号周期、时钟频率、幅值、相位）、空间域的多径信号也比较好理解。
但数学告诉我们,自己生活在N维空间之中，频域就是其中一维。
时域的信号在频域中会被对应到多个频率中，频域的每个信号有自己的频率、幅值、相位、周期（它们取值不同,可以表示不同的符号，所以频域中每个信号的频率范围就构成了一个传输信道。
时域中波形变换速度越快（上升时间越短)，对应频域的频率点越丰富。
所以：OFDM中，IFFT把频域转时域的原因是：IFFT的输入是多个频率抽样点（即各子信道的符号），而IFFT之后只有一个波形，其中即OFDM符号，只有一个周期.时域时域是真实世界,是惟一实际存在的域.因为我们的经历都是在时域中发展和验证的,已经习惯于事件按时间的先后顺序地发生。
而评估数字产品的性能时，通常在时域中进行分析,因为产品的性能最终就是在时域中测量的.时钟波形的两个重要参数是时钟周期和上升时间。
时钟周期就是时钟循环重复一次的时间间隔,通产用ns度量。
时钟频率Fclock,即1秒钟内时钟循环的次数，是时钟周期Tclock的倒数。
Fclock=1/Tclock上升时间与信号从低电平跳变到高电平所经历的时间有关，通常有两种定义。
一种是10—90上升时间，指信号从终值的10％跳变到90%所经历的时间。
这通常是一种默认的表达方式，可以从波形的时域图上直接读出.第二种定义方式是20-80上升时间,这是指从终值的20％跳变到80％所经历的时间.时域波形的下降时间也有一个相应的值。
信号时域频域和转换
信号分析方法概述：通用的基础理论是信号分析的两种方法：1 是将信号描述成时间的函数 2 是将信号描述成频率的函数。
也有用时域和频率联合起来表示信号的方法。
时域、频域两种分析方法提供了不同的角度，它们提供的信息都是一样，只是在不同的时候分析起来哪个方便就用哪个。
思考：原则上时域中只有一个信号波（时域的频率实际上是开关器件转动速度或时钟循环次数，时域中只有周期的概念），而对应频域（纯数学概念）则有多个频率分量。
人们很容易认识到自己生活在时域与空间域之中（加起来构成了三维空间），所以比较好理解时域的波形（其参数有：符号周期、时钟频率、幅值、相位）、空间域的多径信号也比较好理解。
但数学告诉我们，自己生活在N维空间之中，频域就是其中一维。
时域的信号在频域中会被对应到多个频率中，频域的每个信号有自己的频率、幅值、相位、周期（它们取值不同，可以表示不同的符号，所以频域中每个信号的频率范围就构成了一个传输信道。
时域中波形变换速度越快（上升时间越短），对应频域的频率点越丰富。
所以：OFDM中，IFFT把频域转时域的原因是：IFFT的输入是多个频率抽样点（即各子信道的符号），而IFFT之后只有一个波形，其中即OFDM符号，只有一个周期。
时域时域是真实世界，是惟一实际存在的域。
因为我们的经历都是在时域中发展和验证的，已经习惯于事件按时间的先后顺序地发生。
而评估数字产品的性能时，通常在时域中进行分析，因为产品的性能最终就是在时域中测量的。
时钟波形的两个重要参数是时钟周期和上升时间。
时钟周期就是时钟循环重复一次的时间间隔，通产用ns度量。
时钟频率Fclock，即1秒钟内时钟循环的次数，是时钟周期Tclock的倒数。
Fclock=1/Tclock上升时间与信号从低电平跳变到高电平所经历的时间有关，通常有两种定义。
一种是10-90上升时间，指信号从终值的10%跳变到90%所经历的时间。
这通常是一种默认的表达方式，可以从波形的时域图上直接读出。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电波信号的时域与频域测量（参考）实验三、电波信号的时域与频域测量一、实验原理为了用微波信号传递信息，需要对载频信号进行必要的调制，调制方法不同，其频谱也不相同。
为了检查调制质量和不失真地传递信息，就必须测量其信号波形特性。
测量信号波形的常用方法是将其显示在示波器的荧光屏上，进行时域观察。
另一种方法是将时域信号进行博氏分析，从组成的频谱分量进行研究，这是一种频域法。
当然这两者之间的傅氏变换和反变换存在着相互变换关系，但由于频谱测量失去相位信息而不能由频谱分析的显示结果转变为时域波形。
只是通过频谱分量的显示，对照其频谱分析结果来推断其时域波形的质量。
时域显示，是在示波器上以水平轴X为时间，以垂直轴y显示其信号波形，频域显示是以水平轴为频率，以垂直轴显示其频谱分量的振幅(若为平方律检波，则为频谱分量的功率，通常显示其相对电平)。
供测量信号频谱的仪器称为频谱分析仪。
二、实验内容●电波信号（AM，FM）的频谱测量●正弦信号的时域与频域表述●AM信号的产生原理与信号测量●FM信号的产生原理与信号测量●正弦信号，方波信号，三角信号的频谱测量●AM信号的频谱测量●FM信号的频谱测量三、实验结果实验结果分析，在整个实验过程中我认真分析了每个实验的实验原理，并且详尽的认真的完成上前面所提到的所有实验。
考虑到实验设备的问题，当时没有能吧所有的实验全部完整的记录下来，每个实验结果基本上都是在脑子里面形成了一个大体的形象的概念，下面的工作是遵照每个实验原理，运用数学工具绘出相应的波形图形，这样即加深了对实验原理的认识，又得到了完整的函数波形。
实验之一、电波信号（AM、FM）的频谱测量实验预习内容●信号的时域与频域分析●微波函数信号源●频谱分析仪频谱分析仪的使用实验目的：1.理解频谱分析仪的原理2.理解频谱仪的如下概念：●频谱分辨率，●灵敏度，●视频滤波器，●扫描速度实验内容：1.学习频谱仪各个旋钮的意义2.观察各个旋钮转动时的变化电波信号（AM、FM）的频谱AM调制概念AM调制概念：幅度调制是正弦载波的幅度随调制信号线性变化的过程。
若载波信号为则调制后的信号为其中：K0 为常数；有时为了分析方便，令其为1；ωc 为载波角频率；φ0 为载波相位；有时为了分析方便，令其为0；m(t)为消息信号，即基带信号，也称为调制信号。
SAM（t）为已调信号。
若消息信号的频谱为M(ω)，则已调信号的频谱为：由上两式可见，幅度调制后的已调信号，在时间波形上，波的幅度随调制信号成线性变化，在频谱结构上，频谱已从基带域搬移到其他一个频域，而且他的频谱结构完全是基带信号频谱在频域内的简单的搬移，由于这种搬移是线性的, 因此幅度调制又称线性调制，但应注意，线性调制并不是线性变换，而是一种非线性过程。
AM信号的时域表达式及波形所谓的标准调幅就是指输入的调制信号除了来自消息的基带信号外，还包含了直流信号A0，总的输入信号为A+m(t)，而h(t)为理想的带通滤波器，这样调制后输出信号便既含载波分量由含有边带分量的标准调幅信号。
1）、AM调制数学模型由标准调幅的定义可以得出实现标准调幅的模型，如图一所示。
图一、标准调幅的模型2）、数学表达式由实现标准调幅的模型可以得出标准调幅信号的时域表示这里令载波相位为零。
3)、时域波形公式中的第一项代表载波分量，第二项代表边带分量,，该项为消息信号。
由AM信号的时域表达式不难看出，AM信号的波形为幅度随变化的余弦波形，如图二所示。
图二、标准AM调制DSB信号的时域表达式及波形由于AM信号在传输信息的同时，也同时传递载波，致使传输效率太低，造成功率浪费。
既然AM系统的载波并不携带信息，所以不发送载波仍能传输信号，此时称为双边带调幅，即双边带调制。
双边带调幅信号的实现模型如图三所示。
图三、双边带调制模型由模型可得DSB的时域表达为可见双边带调幅信号的时域表示式是标准调幅信号表示式中直流分量为零是的一种特例。
由上式可见，DSB信号的波形是一幅度随信号m(t)变化的波形，如图四所示。
图四、DSB调制DSB信号主要有以下的特点1、幅度调制。
DSB信号是过调幅AM波，故它仍是幅度调制，但此时包络已不再与m(t) 成线性关系变化，这说明它的包络不完全载有调制信号的信息，因此它不是完全的调幅波。
2、幅度调制，频率未变。
DSB信号的频率仍与载波相同，没有受到调制。
3、有反相点。
DSB信号在调制信号的过零点处出现了反相点，调制指数大于1的AM信号在调制信号过零点处出现反相点。
所以有反相点出现，是因为调制信号在过零点前后取值符号是相反的。
DSB信号的频域表达式及频谱图对公式（4.3-1）进行傅立叶变换，可得DSB信号的时域表示式如下。
可见双边带信号的频谱仅包含了位于载频两侧的上、下边带，在载频处已无载波分量，这就是抑制载波的效果。
绘出DSB信号的频谱如图五所示：图五、双边带调制频谱DSB信号的频谱特点1、上、下边带均包含调制信号的全部信息；2、幅度减半，带宽加倍；3、线性调制。
角度调制的概念一个余弦信号可以写成其中，A0为常数，当θ(t)随基带信号m(t)变化时，则称角度调制。
角度调制的方法两种方法：调频FM：角频率随消息信号m(t)变化；调相PM：相位随消息信号m(t)变化。
调频信号对于调频信号，其瞬时角频率ω(t)有如下形式中：KFM是引入的系数，称为调频相器的灵敏度（调频系数、调频常数），它由调频电路决定，单位是弧度/伏=（2π赫兹/伏）。
这样，调频信号的瞬时相位为显然，虽然上FM波，但其相位仍与m(t)有关。
FM波的时域表达式为FM波的性质（1）FM波的ω(t)随m(t) 线性变化（2）FM波的θ(t)随m(t)的积分线性变化。
FM信号根据其调频指数的大小可以分为NBFM和WBFM。
NBFM的时域表达式NBFM的时域表达式为上式为NBFM的时间表达式，它由两项组成，第一项为载波，其不携带任何消息，第二项含有用消息信号。
结论是BNFM波是有载频分量及边带分量构成。
区分窄带调频NBFM和宽带调频WBFM的方法：NBFM波的频谱根据BNFM波的时域近似表达公式（4.8-4），有NBFM的频谱如图四所示。
图四、窄带调频信号的频谱结论：（1）调制前，基带信号m(t)的带宽是ωm，调制后SNBFM（ω）带宽为2ωm（2）由于调制后未产生新的频率成份，所以NBFM仍然属于线性调制。
实验之二、信号的时域与频域表述实验目的：1.复习正弦信号的时域和频域表达2.熟悉正弦信号的时域表达参数和频域表达参数实验内容：1.正弦信号的时域和频域表达，说明其意义。
2.正弦信号的时域表达参数和频域表达参数，各个参数的改变对时域和频域有什么影响？实验之三、AM信号的产生原理与信号测量实验目的：1、复习AM信号的概念2、学习FG－506与QF－1055A的使用3、学习AM信号的产生方法4，理解AM 收音机的信号方式实验内容：1、产生一个调制频率为200HZ载频为10Mhz的AM信号2、产生一个调制频率为500HZ载频为10Mhz的AM信号3、用示波器观测AM信号，纪录信号的波形，调制幅度，载波信号幅度4、用示波器观测AM信号，改变调制信号幅度，AM信号如何变化实验之四、FM信号的产生原理与信号测量实验目的：1、复习FM信号的概念2、学习FG－506与QF－1055A的使用3、学习FM信号的产生方法4，理解FM 收音机的信号方式实验内容：1、利用调制信号直流幅度，产生载频为10Mhz的FM信号2、产生一个调制信号频率5HZ，载频为10Mhz的FM信号3、用示波器观测FM信号，纪录信号的波形，调制幅度，载波信号频率4、用示波器观测FM信号，改变调制信号幅度，FM信号如何变化实验之五、正弦信号、方波信号、三角信号的频谱测量实验目的：1、复习信号的频谱概念2、学习FG－506使用3、学习正弦，方波，三角信号的产生方法实验内容：1、用FG-506产生2Mhz的正弦信号，利用频谱仪观测正弦信号频谱2、用FG-506产生2Mhz的方波信号，利用频谱仪观测正弦信号频谱3、用FG-506产生2Mhz的三角信号，利用频谱仪观测正弦信号频谱4、用信号频谱理论说明所观测的信号频谱实验之六、AM信号的频谱测量实验目的：1、复习AM信号频谱的概念2、学习FG－506与QF－1055A的使用3、学习AM信号的产生方法4，理解AM 收音机的信号频谱方式实验内容：1、产生一个调制频率为10HZ载频为10Mhz的AM信号，观测AM信号频谱2、产生一个调制频率为400HZ载频为100Mhz的AM信号，观测AM信号频谱3、产生一个调制频率为1000HZ载频为100Mhz的AM信号，观测AM信号频谱4、用频谱仪观测AM信号频谱，改变调制深度，AM信号频谱如何变化？实验之七、FM信号的频谱测量实验目的：1、复习FM信号频谱的概念2、学习FG－506与QF－1055A的使用3、学习FM信号的产生方法4，理解FM 收音机的信号频谱方式实验内容：1、利用调制信号直流幅度，利用频谱仪观测载频为10Mhz的FM 信号频谱2、观测一个调制信号频率为5HZ，载频为10Mhz的FM信号的频谱。
3、用频谱仪观测FM信号频谱，纪录信号频谱图，频谱幅度，载波信号频率。
4、用频谱仪观测FM信号频谱，改变调制深度，FM信号频谱如何变化？四、实验中的思考问题●单频信号的频谱是什么样子？答：单频信号频谱在整个频谱中是一条线，即线状谱而且还是单线谱！●AM信号的频谱是什么样子？为什么AM信号的频谱幅度会抖动？答：AM信号的频谱是信号频谱经过一段频谱的平移而形成的频率谱，AM信号的频谱幅度之所以抖动是因为在同一频率上面信号的功率是随时间变化的。
●FM信号的频谱是什么样子？为什么FM信号的频谱最大值会左右抖动？答：FM信号的频谱是信号频谱一载波信号频率平移后形成的频谱分布，FM信号的频谱最大值之所以会左右移动是因为FM信号的最大功率密度处是随频率变化的。
●什么是调制深度？答：调制深度指的是信号在调制到载波信号的时候，调制程度的一种表示。
●测量的信号频谱有没有谐波分量？为什么？答：有，因为整个仪器存在测量近似。
●什么是频谱仪的分辨带宽？答：频谱仪的横坐标是用频率间隔来表示的，频谱仪对最小能够识别的频谱宽度称为是分辨带宽。
●什么是标量频谱仪？什么是矢量信号分析仪？它们有什么区别？答：标量频谱仪只关心被测信号的大小，矢量信号分析仪不仅关心被测信号的大小还关心被测信号的方向性。