第2章 时域测量03-1
网络分析仪时域测量使用介绍
图5
信息产业部信息传输线质量监督检验中心
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图6
4
计算机与网络分析仪结合，更进一步达到类似TDR 的测试能力。 4.1其实现阶段，在一般的应用场合，无论是测量距离以及位置进度来讲，网络分析仪 已经能够替代实现大部分的TDR 的功能，但是对于那些早期的网络分析仪并没有时 域测量功能, 我们如何用早期的网络分析仪来实现时域测量呢。 4.2我们通过计算机对网络分析仪进行数据采集转换来实现时域功能。如图7。
信息产业部信息传输线质量监督检验中心
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图3
图4
3.3
脉冲回波损耗（pulse return loss ）测量。 3.3.1 脉冲回波损耗 p 的定义为：
p 20 lg x win
式中：
（11 ）
x ——见公式（3）；
win ——常数，由仪器设置决定；
3.3.2 测试步骤： 3.3.2.1 将网络分析在进行校准（S11或S22）； 3.3.2.2 接上负载进行回波测试，见图5； 3.3.2.3 切换到时域状态， 在被测件的测试范围内就为被测件的脉冲回波损耗， 见图6；
n——频域测量时的测试点数； 2.2.3.3 时域分辨率 xmin
xmin tmin C0 Vc
3 网络分析仪时域测量的具体应用
（10）
3.1利用时域功能来消除不需要测量部分的影响 在线缆测试过程中， 特别是电缆组件测试过程中， 经常会遇到需要剔除端部连接器 影响的测试情况，这时就需要用到时域门。 3.1.1 第一步，校准仪器获取电缆的原始测试数据，见图2① 3.1.2 第二步，利用网络分析仪的时域功能进行反傅里叶变换获得时域数据，图2 ②； 3.1.3 第三步，选定时域范围，将不需要测试的部分去除，图2③； 3.1.4 第四步，对选定的时域范围进行傅里叶变换得到频域数据，见图2④。 注：后3步也可以通过计算机程控在PC上完成。
第2章 时域测量02
由几级宽带 放大器组成
以使被测信号比扫 描电压延迟到达示 波管的垂直偏转板
进一步放大信号，提供 满足y轴频率特性和输 出幅度的偏转电压
2.2.4 垂直系统
1 耦合方式
S1接法：DC：信号直接通过 AC：信号经C1耦合， 隔离直流和变化慢的 GND：信号通路断开,C1预充电，当转拔到AC 时，不会发生光迹短时间内大幅度偏移。
通常采用共发共基差分放大电路，由VT1,VT2,VT3,VT4四只管子组成，输入单端 信号经VT1,VT2两管对称倒相放大，受控制后由VT3,VT4输出。
• 晶体管VT5是恒流管，可以提高放大电路的共模抑制能力； • 开关管S2改变共发电路发射极间耦合电阻大小，使扩展增 益*5，RP3为校准*5时的增益； • R3,R4,RP4组成电路放大后的信号分流电路，调节RP4就 可以改变负载R47,R48上的电压，达到增益微调的目的； • RP5校准增益*1； • 开关S3，改变垂直放大信号的“+”，“-”极性； • 调节RP6，改变上的电流大小，达到显示垂直信号位移的 目的 • RP1是使共发电路输出电平平衡； • RP2和C11对放大电路起频率响应补偿作用。
2.2.4 垂直系统
示波器既要能观测小信号（mV数量级），又要能观 测大信号（几十~几百伏），而示波管的垂直偏转灵敏度 一般为4~10V/cm；需要设置垂直系统（y轴放大器）， 通过放大或衰减，显示大范围的被测信号。 垂直系统主要由输入电路、前置放大器、延迟线和后 置放大器等组成。
包括衰减器 和跟随器
VT1,VT2构成差分共发射极放大器，驱动延迟线YC1，电阻R2,R3是延迟线终端匹配电阻 ; VT3,VT4构成共基极电路，其输入阻抗极低，起着缓冲隔离延迟线驱动放大器负载分布 电容影响，保证高频特性良好匹配作用。 针对VT1和VT2为了能驱动大电容，及高频增益低的特点，采用串联电容C26的方法补偿
时域测量(part2)
4.Y放大器 4.Y放大器 放大器使示波器具有观测微弱信号的能力。 Y放大器使示波器具有观测微弱信号的能力。Y放大器应该有 稳定的增益、较高的输入阻抗、足够宽的频带和对称输出的 稳定的增益、较高的输入阻抗、 输出级。 输出级。
Y输出放大器大都采用推挽式放大器，有利于提高 输出放大器大都采用推挽式放大器， 共模抑制比。 共模抑制比。可采用改变负反馈的方法改变放大 面板上的“ 10”开关 器的增益 （面板上的“×5”或“×10 开关 ）。 或
（1）衰减器
u1 Z2 = u 2 Z1 + Z 2
Z1 = R1 R2 , Z2 = 1 + jωC1R1 1 + jωC 2 R2
当
R1C1 = R 2C 2
+ u1 −
R1
Z1C1R2Fra bibliotekZ2+
C2
u2 −
u1 Z2 R2 C1 = = = u2 Z1 + Z 2 R1 + R 2 C1 + C 2
6.4.3 通用示波器的水平通道
水平通道包括触发电路、扫描电路和水 平放大器等部分，其主要任务是产生随时间 线性变化的扫描电压，再放大到足够的幅度， 然后输出到水平偏转板，使光点在荧光屏的 水平方向达到满偏转。
触 信 发 号 触 源 发 选 择
触 耦 发 合 方 选 式 择 放 整 大 形 电 路
通常把Y放大器分成前置放大器和输出放大器两部分。 通常把Y放大器分成前置放大器和输出放大器两部分。
U f
宽频带、 宽频带、高增益差分放大 示波器售价主要决定带宽
主要按钮：垂直（ 主要按钮：垂直（Y）位移-----调Y放大器直流电位，使水平基 位移-----调 放大器直流电位， ----线上下移动。 线上下移动。 寻迹-----有时Y增益过大,基线跑出屏幕, -----有时 寻迹” 寻迹-----有时Y增益过大,基线跑出屏幕,按“寻迹” 使增益大大降低拉回基线 倍率-----若把“倍率”置于“ 5”,则负反馈减小 -----若把 则负反馈减小， 倍率-----若把“倍率”置于“×5”,则负反馈减小， 增益增加5 这便于观测微弱信号。 增益增加5倍，这便于观测微弱信号。
时域相位测量
写出对应的复振幅
~ U1 ( P) A1 ( P)ei1 ( P ) ~ U 2 ( P) A2 ( P)ei 2 ( P )
4
2012-12-31
二者叠加合成为
~ ~ ~ i1 ( P) i2 ( P) U (P) U1(P) U2 (P) A1(P)e A2 (P)e
一幅图像拆成N幅(称为N点法)。假设数字化的图样表示为l(m，n)，
则
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I i (m, n) I (i mN, n) i 0,1,, N 1
I0,I1,…,In-1相当于N-1次相移所得到的N幅条纹图
像，可以用时域移相法的公式来计算。常见的方法是
使相邻像素的相位差为
n表示第n帧条纹图(n=0，1，⋯，N-1)。 I(x,y)是摄像机接收到的光 强值R(x，y)是物体表面不均匀的反射率，A(x,y)是背景强度，
B ( x, y) n 是条纹对比度， ( x, y) 为附加的相位值。相位 A( x, y )
n
中
包含了物体面形h(x,y)的信息，具体关系取决于系统结构参数。
24即光栅每次移动
此时，条纹图的相位被移动
2 N
，产生一个新的强度函数In(x,y)，用
1 N
个周期，
三个或更多的不同相移值的条纹图，所求物面上的相位分布可表示为:
( x, y ) arctan[N 0 1
0
I
N 1
n
( x, y ) sin(2n ( x, y ) cos(2n
时域相位测量
内容提要
① 相位测量的一般原理
② 时域相位测量算法
③ 实例分析 ④ 误差分析及算法评价
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。
《时域测量》课件
时域测量的应用领域
通信领域
用于信号传输、调制解 调等方面的测试和调试
。
电子测量
用于测量电子设备的性 能参数，如放大器、滤
波器等。
自动控制
用于控制系统的信号处 理和调试。
音频工程
用于音频信号的处理、 录制和播放等方面的测
试和调试。
时域测量的重要性
时域测量能够提供信号在时间域 内的完整信息，帮助工程师更好
地理解信号的特性和行为。
时域测量具有实时性，能够快速 捕捉和记录信号的变化，对于故
障排查和调试非常有帮助。
时域测量方法简单直观，易于掌 握，是电子工程领域的基本技能
之一。
02
CATALOGUE
时域测量的方法和技术
示波器法
总结词
通过示波器观察信号波形，测量信号的幅度、频率和相位等 参数。
利用数字信号处理算法，对信号进行滤波、去噪、特征提取等处理，以实现时域测量。
详细描述
数字信号处理技术是一种较为通用的时域测量方法，通过利用数字信号处理算法，可以对信号进行滤波、去噪、 特征提取等处理，以实现时域测量。数字信号处理技术具有较高的灵活性和可编程性，可以根据不同的测量需求 进行定制和优化。
详细描述
示波器法是一种常用的时域测量方法，通过观察信号波形， 可以测量信号的幅度、频率和相位等参数。示波器通常具有 高速采样和实时显示功能，能够捕捉信号的瞬态变化。
频谱分析法
总结词
通过分析信号的频谱，测量信号的频率成分和功率分布。
详细描述
频谱分析法是一种常用的时域测量方法，通过将信号转换为频域进行分析，可 以测量信号的频率成分和功率分布。频谱分析仪通常具有高分辨率和宽动态范 围，能够准确测量信号的频谱特性。
网络分析仪时域测量
20
对第二个不连续性进行选通
21
网络内部的遮蔽现象
22
传输线阻抗变化的遮蔽现象
22
离散不连续性的遮蔽现象
23
多重不连续性的遮蔽现象
23
传输线损耗的遮蔽现象
24
测量范围
25
测量范围计算举例
25
识别假象响应
26
对测试范围的小结
26
分辨率
27
响应分辨率
27
确定幅度相等的响应的响应分辨率（或 50% 冲击宽度）
时域反射测量技术（TDR）：指利用快速阶跃信号发生器和接收机来进 行传输或反射的测量方法。TDR 是对具有这种测试能力的示波器的通称。 请注意，安装了适当的软件之后，用 TDR 方法测量（时域内的测量）也可 以得到 S 参数（频域内的参数），（见图 1）。
矢量网络分析仪（VNA）：指用矢量网络分析仪（VNA）进行比值测 量的方法，这种方法是用一个反射信号接收机或传输信号接收机对扫频连 续波（CW）激励源进行跟踪，测试结果通常显示为 S 参数（反射信号或 传输信号与激励信号之比）。这份资料主要讲述如何把用矢量网络分析仪 测到的 S 参变换成时域测试结果。
3
虽然我们过去惯用的 TDR 示波器作为定性测试工具一直非常有用，但 存在一些影响其测试精度和有效性的限制因素：a）TDR 输出的阶跃信号 的上升时间—测量结果在空间上的分辨率取决于阶跃信号上升时间的快 慢；b ）不是 特别 理想 的信 噪比 － 这是 由于 示波 器宽 带 接收 机的 结构引起 的。［8］
6
连续函数
取样函数
连续函数
取样函数
频率幅度 时间幅度
频率(Hz) 图 3a.连续函数和离散（取样）函数
时域的测量实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解时域测量的基本原理和方法。
2. 掌握时域测量仪器的操作技巧。
3. 分析时域测量结果，理解时域信号的特征。
4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理时域测量是指对信号随时间变化的特性进行测量和分析。
在时域中，信号可以用数学函数表示，如正弦波、方波、三角波等。
时域测量可以提供信号幅度、频率、相位、上升时间、下降时间等参数，对于信号处理和系统分析具有重要意义。
三、实验仪器与设备1. 时域测量仪（示波器）2. 信号发生器3. 连接线4. 待测电路或信号源四、实验内容与步骤1. 连接仪器将信号发生器输出端与时域测量仪输入端相连，确保连接正确无误。
2. 设置信号发生器根据实验要求，设置信号发生器的参数，如频率、幅度、波形等。
3. 调节时域测量仪调节时域测量仪的触发方式、扫描速度、显示方式等，以便观察信号。
4. 测量信号打开信号发生器，观察时域测量仪显示的信号波形。
记录信号幅度、频率、相位等参数。
5. 分析信号分析信号波形，判断信号是否存在失真、干扰等现象。
计算信号的上升时间、下降时间等参数。
6. 重复实验改变信号发生器的参数，重复实验步骤，观察信号变化情况。
五、实验结果与分析1. 信号波形通过实验，观察到不同信号波形（正弦波、方波、三角波等）在时域测量仪上的显示情况。
分析信号波形，判断信号是否存在失真、干扰等现象。
2. 信号参数记录信号的幅度、频率、相位等参数，并与理论值进行比较。
分析误差产生的原因。
3. 上升时间与下降时间测量信号的上升时间和下降时间，计算上升时间与下降时间之比。
分析信号带宽和信号质量。
六、实验结论1. 通过时域测量实验，掌握了时域测量的基本原理和方法。
2. 熟悉了时域测量仪器的操作技巧。
3. 能够分析时域测量结果，理解时域信号的特征。
4. 培养了实验操作能力和数据分析能力。
七、实验注意事项1. 在连接仪器时，注意确保连接正确无误。
2. 在设置信号发生器参数时，根据实验要求进行调整。
时域相位测量
2012-12-31
时域相位测量轮廓术原理
时域相位测量轮廓术(TPMP)在三维面形测量中得 到了广泛的研究。其基本原理是通过对投影在被测物 体表面的变形条纹图的分析来计算相位，根据相位与 高度的关系得到物体表面的三维轮廓图。时域相位测 量轮廓术具有精度高、速度快、数据量大等优点。
22
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简单的原理如下，设投影光栅采用矩形光栅，背景
光强度为恒值，投影到物体上得到变形光栅图，用傅立叶
级数可写为：
g ( x, y) R( x, y) An exp{[2nxf 0 n ( x, y)]} i
n
18
（式1）
2012-12-31
其中R(x,y)是物体表面的反射率， ( x, y ) 是包含 测量物体表面三维信息的相位。当h(x,y)=0时，变形光 栅图的方程为：
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相位的求解采用N帧相移算法，即光栅每次移动
此时，条纹图的相位被移动
2 N
，产生一个新的强度函数In(x,y)，用
1 N
个周期，
三个或更多的不同相移值的条纹图，所求物面上的相位分布可表示为:
( x, y ) arctan[N 0 1
0
I
N 1
n
( x, y ) sin(2n ( x, y ) cos(2n
一幅图像拆成N幅(称为N点法)。假设数字化的图样表示为l(m，n)，
则
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I i (m, n) I (i mN, n) i 0,1,, N 1
I0,I1,…,In-1相当于N-1次相移所得到的N幅条纹图
像，可以用时域移相法的公式来计算。常见的方法是
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。
第2章 习题解答
f(t) 1
f(3 t) 1
t
−2 −1 0
12
−1
⇒
t
− 2 −1 0
12
3
3
33
f(-3 t) 1
⇒
t
−2 3
−1 3
0 12 33
f(-3(t-2)) 1
⇒
0
45 33
t 78 33
图2-6 题 2-9（3）解答图
方法二：先翻转、再展缩、后平移。先翻转，再压缩 3 倍，后右移 2 个单位。
f (t) ⎯翻⎯⎯转→ f (−t) ⎯压⎯缩⎯3⎯倍→ f (−3t) ⎯右⎯移⎯2个单⎯⎯位→ f (−（3 t − 2）) = f (−3t + 6)
a
a
2
(2) 根据冲激信号的筛选特性 f (t)δ (t − t0 ) = f (t0 )δ (t − t0 ) ，可得 tδ (t) = 0δ (t) = 0
(3) 根据冲激信号的筛选特性可得 f (t) = sin t ⋅ δ (t − π ) = sin π ⋅δ (t − π ) = δ (t − π ) 。
(4) f (t) = δ (t − 1) − 2δ (t − 2) + δ (t − 3) (5) f (t) = r(t + 1) − r(t −1) − u(t −1) (6) f (t) = r(t + 2) − r(t + 1) − r(t −1) + r(t − 2)
【解】 题中各信号的波形如图 2-1所示。 f(t)
(1) f (3t)
(2) f (3t + 6)
(3) f (−3t + 6)
(4) f ( t ) 3
时域测量技术
1.1.1时域测量的基本原理为了提高系统测量精度，我们在测量过程中引入了时域测量技术错误！未找到引用源。
-错误！未找到引用源。
由于矢量网络分析仪并不能发出实际入射脉冲或阶跃信号，而是通过收发一定频率带宽信号，测量样品的射频性能特性随频率的变化。
但是频域数据可以通过数学处理（即傅立叶逆变换）将频域数据变换成时域数据，并且能够将测量结果以时间作为X轴表示，这样以来就可以再时域上对时域数据进行相关分析。
通过时域响应能够观察信号传输过程中每个失配或反射位置和幅度的途径。
在进行时域测量中，适量网络分析仪还可以利用选通功能滤除掉不希望的响应，然后再将需要的响应通过傅立叶变换变回到频域。
其工作流程图如图3-1所示带通方式窗口门限选通时域处理图3-1时域测量流程图如图3-1，①频率数据是矢网在频域中对器件响应进行测量时所搜集的数据。
②带通工作方式，通过它可以只选择需要的一段信号进行分析③窗口是在取样周期结束处提供到0的平滑过渡设置参数，用以抑制响应中的无用旁瓣，使时域响应最佳；采用最小窗口设置可以提供最佳分辨率和最高旁瓣。
④选通是去除无用响应影响的时间滤波器。
⑤频率数据是响应变换回频域之后观察到的数据，也是我们经过时域处理后需要的数据。
接下来介绍其具体工作原理。
我们知道,任一个信号既可以用频域特征参数描述,也可以用时域特征参数描述,并且两种描述可以通过傅氏变换和傅氏逆变换联系起来[3]。
傅氏变换和傅氏逆变换的公式为：22()()()()j ft j ft X f X t e df X t X f e dt ππ∞--∞∞-∞==⎰⎰(3-1)用矢量网络分析仪（PNA —E8363B ）以该方法进行测量，其测量结果以时间作为水平显示轴表示，响应值是以时间分隔开的形式出现。
下图对在频域和时域中的同一电缆反射测量数据进行比较。
电缆有两个弯曲段，在此，每个弯曲段都造成传输线阻抗的失配或变化。
图3-2 匹配传输线的响应在输入端口测得的频域响应表示在电缆中失配之间互作用引起的组合反射响应（波动），但很难确定在电缆中何处产生失配。
时域测量技术
..1 时域测量的基本原理为了提高系统测量精度，我们在测量过程中引入了时域测量技术[44-45]。
由于矢量网络分析仪并不能发出实际入射脉冲或阶跃信号，而是通过收发一定频率带宽信号，测量样品的射频性能特性随频率的变化。
但是频域数据可以通过数学处理（即傅立叶逆变换）将频域数据变换成时域数据，并且能够将测量结果以时间作为X轴表示，这样以来就可以再时域上对时域数据进行相关分析。
通过时域响应能够观察信号传输过程中每个失配或反射位置和幅度的途径。
在进行时域测量中，适量网络分析仪还可以利用选通功能滤除掉不希望的响应，然后再将需要的响应通过傅立叶变换变回到频域。
其工作流程图如图3-8所示图3-8时域测量流程图如图3-8，1 频率数据是矢网在频域中对器件响应进行测量时所搜集的数据。
2 带通工作方式，通过它可以只选择需要的一段信号进行分析3 窗口是在取样周期结束处提供到0的平滑过渡设置参数，用以抑制响应中的无用旁瓣，使时域响应最佳；采用最小窗口设置可以提供最佳分辨率和最高旁瓣。
4 选通是去除无用响应影响的时间滤波器。
5 频率数据是响应变换回频域之后观察到的数据，也是我们经过时域处理后需要的数据。
接下来介绍其具体工作原理。
我们知道,任一个信号既可以用频域特征参数描述,也可以用时域特征参数描述,并且两种描述可以通过傅氏变换和傅氏逆变换联系起来[3]。
傅氏变换和傅氏逆变换的公式为：(3-19)用矢量网络分析仪（PNA—E8363B）以该方法进行测量，其测量结果以时间作为水平显示轴表示，响应值是以时间分隔开的形式出现。
下图对在频域和时域中的同一电缆反射测量数据进行比较。
电缆有两个弯曲段，在此，每个弯曲段都造成传输线阻抗的失配或变化。
图3-9 匹配传输线的响应在输入端口测得的频域响应表示在电缆中失配之间互作用引起的组合反射响应（波动），但很难确定在电缆中何处产生失配。
时域响应提供观察电缆内部并确定每个失配的位置和幅度大小的途径。
时域分析法
动画演示
c(t)
1.6
2
1.4
1
1.2
3
1.0
0.8
0.6
5
0.4
4
0.2
t
0 2 4 6 8 10 1214 16 18
(b) 单位阶跃 响应曲线
1. 欠阻尼(underdamping)二阶系统 (即0<ζ<1时)
j
•系统有一对共轭复根：
s1
jd
s1,2 n jn 1 2= jd
• 阶跃响应为
1.0 2.0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
nt
3.3.3 欠阻尼二阶系统的动态性能指标 3.3.1 3.3.2 3.3.4 3.3.5
1.动态性能指标计算
动画演示
单位阶跃响应
c(t) 1
e nt
1 2
sin(d t
) (t
0)
上升时间 tr
阶跃响应从零第一次升到稳态所需的的时间。
稳态误差是指稳态响应的希望值与实际值之差即稳定系统误差的终et希望值实际值351稳态误差steadystateerror的定义lim352稳态误差计算3535线性系统的误差分析线性系统的误差分析3535线性系统的误差分析线性系统的误差分析使用该公式应满足ses在s右半平面及虚轴上解析的条件即ses的极点均位于s左半平面
j
0
j
p2
p1 0
s1,2= - n
c(t)
1
0
t
(c) 临界阻尼
s1,2 n n 2 1 T1,T2(T1 T2 )
c(t)
1 t
0 (d) 过阻尼
3.3.2 二阶系统的阶跃响应 3.3.1 3.3.3 3.3.4 3.3.5
矢网时域测量
Time Domain
时域测量
•离散的测量频点
•矢量网络分析仪是以离散的频点测量来代替连续的频率测量
•导致了有限的测量长度和测量时间
时域测量
•模糊范围的设置
•模糊范围必须要不小于被测件的电长度 L
•如果是反射测量，则应为2 L
L= t*c
t=1/ f
f=频率步进( f=频率范围 F/(测量点数-1) )
增加模糊范围的方法
增加测量点数(导致测量速度降低）
减小频率范围(增加了脉冲宽度，并降低了分辨率）
时域测量
•分辨率的设置
•脉冲宽度应小于所要求的分辨率
脉冲宽度=2/ F
F=频率范围
•提高分辨率的方法
增加频率范围（导致模糊范围减小）
切换到低通模式，从而脉冲宽度减小为1/2。
时域测量•典型应用
•损坏点测量
•反射（传输）信号分离
•脉冲响应和步进响应测量•时间门功能
•滤波器测量
时域测量•时间门功能
用于具有多重反射被测件的测量
Response in the frequency domain...
Gate
Gate off
时域测量•滤波器测量。
时域分析资料课件
随机信号的时域分析
随机信号的统计特性
包括均值、方差、均方根值等，用于描述信号的总体特征。
随机信号的相关函数
描述信号不同时刻取值之间的关联程度，用于判断信号的平稳性 和非平稳性。
随机信号的谱分析
通过傅里叶变换将时域信号转换到频域，进而分析信号的频率成 分。
非线性信号的时域分析
非线性信号的特性
Байду номын сангаас01
包括非线性的强度、非线性的类型等，描述了信号的非线性特征。
时域分析将信号的时间历程作为基础，直接分析信号随时间的变化情况，适用于 分析非平稳信号。
时域分析的特点
时域分析具有直观性
时域波形可以直观地反映信号的形状和特征，便于观察和分析。
时域分析具有实时性
时域分析过程中无需进行复杂的数学变换和计算，可以直接获取信 号的瞬时参数，适用于实时信号处理。
时域分析具有普遍性
非线性信号的时域分析方法
02
如李氏指数分析、混沌理论等，用于分析非线性信号的复杂性
和规律性。
非线性信号的噪声处理技术
03
针对非线性信号中的噪声，可采用适应性滤波、小波变换等方
法进行降噪处理。
时域分析中的噪声处理技术
1 2 3
噪声的特性 包括噪声的类型、强度、频率等，描述了噪声的 基本特征。
噪声的时域分析方法 如谱分析、相关函数等，用于分析噪声的来源和 传播途径。
瞬态信号
只在某一时刻出现的信号， 如脉冲。
常用时域分析方法
直接观察法
通过示波器等仪器直接观 察信号的波形、振幅、频 率等参数。
特征提取法
通过信号的特征提取，如 峰值、过零点等，对信号 进行分析。
积分法
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④交替方式（ALT）
交替显示
电子开关的转换频率受扫描电路控制 交替显示方式：例，第一次扫描时，电子开关接通Ya的信 号 Ua,使它显示在屏幕上，第二次扫描时，接通Yb的信号 Ub,再使它显示在屏幕上，-----扫描重复，显示轮流。 在扫描频率较高（大于每秒25次），荧光屏余晖作用，人 眼效应等，使得两个波形似乎同时显示。
2.3 示波器的交替和断续显示
主要应用特点： （1）对多个既相关而又相互独立的被测信号进行研究、 分析、比较；例如观测放大器、延时线的传输特性； （2）较方便地实现两个信号的“和” 、“差”显示； 向量合成或分解； （3）简化测量手续，提高测量的准确度和自动化程度。 单线示波器观测多波形：单接单显示，换线麻烦误差大； 多波形显示法：一次接好，一次观测多个波形，迅速准 确。
3. 记忆示波器的工作原理
与模拟示波器不同的是，记忆示波器多了一套泛射系统控制电路，图示是某型号 的记忆示波器，频带宽度0~30MHz,可定量测量幅值、频率及时间参数。
有五种工作方式
泛射控制电路的五种控制方式原理图
（1）可变余辉方式
多谐振荡器产生的方波经单稳A送出，脉冲的幅度和宽度均 可调节正向脉冲，送至存储栅网；一般存储网的电位高于泛射 枪的阴极电位。
取样技术是扩展示波器频带的一种重要方法。这里讲的取 样技术是一种频率变换技术，通过“非实时取样”方式将高 频信号变成低频信号，将极窄的快速脉冲展宽后再以模拟示 波器的方法显示被测信号的波形。
1. 非实时取样原理
连续的时 间信号
取样门
离散的取 样信号
取样门及取样脉冲示意图
非实时取样过程时序图
a.被测的高频信号； b.取样脉冲； c.取样门输出的取样信号； d.经过保持及延长后形成的阶梯信号，再经直流放大后送入y偏转板。 两个取样脉冲的间隔步长为（mT+Δ t）,m为大于等于1的正整数。 这种示波器的取样宽度可达18GHz
（2）存储方式
多谐振荡器产生的方波经单稳B送出，幅度和宽度均可调节 的负向脉冲，加到泛射枪的加速极，控制到达存储网的电子数 目，使存储网上具有适当的二次电子，记录被测波形。 （3）清除方式 给存储网加+85V的电压，吸收存储网上的电子，为下一次 记录波形做好准备。
（4）最大记录方式
但扫描快到一定速度，就不能重现波形。--即最大记录速度 工作的方式。
电子开关工作在自激振荡状态（不受扫描电路 控制），其频率在100Hz~1000kHz. 断续显示：将两个被测信号分成很多小段轮流 显示，转换频率比被测信号的频率高很多，间断的 亮点靠的很近，看起来是连续的。 当被测信号频率较高时，断续现象明显，适合 测低频信号。 而断续显示方式可看成“准实时显示”
2.4 取样示波器
2. 取样示波器的组成
（a）取样信号
（b）阶梯扫描信号
（c）被测高频信号的波形
当取样密度足够高时，即图（c）中的亮点足够密，则与被测波形近似。
2.5 记忆示波器
1. 记忆示波管
二次发 射系数
K阴极，T介质，C收集极加正电位吸收二次电子，形成电子流i3
阴极k产生的电子为一次电子,以一定速度轰击介质T表面时,将产生二次电子。 二次发射系数δ =i2/i1，大小取决于一次电子的能量。 在k与T之间加入一个收集极C,加正电位，它将收集二次电子。 储存靶电位在电位uC、uD之间,二次发射系数δ >1，获得良好的二次发射特性
当扫描频率较低时，能看到交替显示，适合测高 频信号；转换频率比被测信号的频率低很多 。
是“非实时显示”，可能丢失被测信号的一部分波形
⑤断续方式（CHOP）
•
uy
t
uy
35 1
7 9 11
t ux 4 2 6 8
10
t
（a）被测信号与扫描信号 （b）荧光屏显示的波形
图8.25 断续显示的波形
断续显示
• 交替和断续显示的方法：
包括多线显示、多踪显示、双扫描显示。
• 双踪示波器一般有五种显示方式：
yA、yB、 yA + yB三种方式均为单踪显示；
交替和断续显示两种方式为双踪显示，由y轴 的电子开关电路控制下完成。
• 1．多线示波 • 多线示波利用多枪电子管来实现。
• 2．多踪示波 • 多踪示波是在单线示波的基础上，增加电子
包括有记录系统和泛射系统。
图中K1,g11,g12,K2,g21,g22分别构成阴极，控制栅极，加速极，统称为读出电子枪 用于存储靶散射电子； 为了使散射电子近似于垂直地射向储存靶，在管子内壁设有校直电极； 主要特点：具有记录和泛射两个系统。 波形再现显示：需要显示时，断开写入电子枪，启动读出电子枪，将散射电子轰击存 储网，存储网的零电位的地方让通过，后加速极加速射向荧光屏，波形再现。
开关实现多个波形的同时显示。
Y1输入
Y输入 电路 控制信号 Y前置 放大器
Y1 门电路 电子 开关 延迟线 Y后置 放大器
Y2输入 Y输入 电路 Y前置 放大器
Y2 门电路
双踪示波器垂直系统框图
双踪示波器显示方式
• 根据电子开关工作方式的不同，双踪示波器有5种显 示方式。
Байду номын сангаас
• ①“Y1”通道（CH1） • 接入Y1通道，单踪显示Y1的波形。 • ②“Y2”通道（CH2） • 接入Y2通道，单踪显示Y2的波形。 • ③叠加方式（CH1+CH2） • 两通道同时工作，Y1、Y2通道的信号在公共通道放大 器中进行代数相加后送入垂直偏转板。 • Y2通道的前置放大器内设有极性转换开关，可改变 输入信号的极性，从而实现两信号的“和”或“差”的功 能。
2. 快速转移示波管
栅网记忆示波管工作 时若记忆速度高，则 显示时间短；若显示 时间长则记录速度低。 快速转移记忆示波管 使得记录速度和显示 时间都能提高。
对于快网，工作时其 存储介质表面电位设置 较高，能记录快速信号， 但显示时间短。
而对于前面网，介质 表面设置电位较低，记 录信息的时间较长，但 速度低。 工作原理：把需要记 录的信号通过写入电子 枪,先记录在快网上， 然后立即通过一个转移 脉冲把快网上记录的信 息快速的转移到前面网 上，从而把信息存储起 来。 波形再现过程与栅网 记忆示波器一样 它与栅网记忆示波管的结构大致相同， 它有两个存储网：快网和前面网。