频谱分析仪的响应函数

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频谱分析仪校准对信号源的要求

参考源相位噪声的影响，10 dB 的阈量产生 0.4 dB 的误差，0 dB 的阈量（与分析仪相当的源噪声）产生 3 dB 的误差，因此可以看作是为分析仪噪声建立了上限值。
或者，大多数现代化的分析仪包括相噪测量功能，可以直接读出以 dBc/Hz 为单位的相噪，分析仪本身完成全部必需的标准化和修正。
显示线性度
该测试检查分析仪在宽动态范围内的幅值线性度。性能是分析仪 IF 电路的一个函数，IF 电流工作于一个固定的频率。因此仅需要在单一频率，并且固定输入衰减器和参考电平设置下进行测试。测试需要一个具有高精度衰减线性度的信号源作为参考标准。也可以使用一台工作于恒定输出电平设置下的通用信号发生器，并采用外部高精度步进衰减器作为参考标准。
概述
通过对来自 5 个不同制造商的 15 个型号的频谱分析仪的校准程序的分析，发现大约介绍了 80 项不同的测试。许多测试都是相同的，仅仅是其名称不一样——例如显示线性度（Display Linearity）、刻度保真度（Scale Fidelity）和对数一致性（Log Conformance），都是采用相同的方法在单一频率下测试分析仪准确测量相对信号电平的能力。考虑到这种重复特性，则大多数的校准程序就包括大约 20 项的核心测试项目，如下所列。通常认为这些测试项目是在校准频谱分析仪时应该进行的测试项目，也是足够、充分的。
可以通过 IF 增益放大器并滤波，以便进行测量。
y 一个可调的 IF 增益电路，它在将混频器输出信号传输到 IF 滤波器之前将其进行放大，滤出感兴趣的信号。该
增益是随参考电平设置而变化，使显示屏顶部的参考电平与所需的输入信号电平相对应。
y 一个 IF 滤波器，这是一个带通滤波器，其带宽可以从频谱分析仪的前面板进行调节。该带宽被称为分辨力带

幅频响应和相频响应概述及解释说明

幅频响应和相频响应概述及解释说明1. 引言1.1 概述在信号处理和系统分析中，幅频响应和相频响应是两个重要的概念。

它们描述了一个系统对输入信号在频率域上的响应特性。

幅频响应表示了系统对不同频率的输入信号的幅度放大或衰减情况，而相频响应则表示系统对不同频率的输入信号引起的相位变化情况。

1.2 文章结构本文将分为五个部分对幅频响应和相频响应进行概述和解释。

首先，在引言部分对文章整体进行介绍。

然后，在第二部分将详细讨论幅频响应，包括定义、作用和重要性以及测量方法。

接着，在第三部分会阐述相频响应的概念、物理意义以及测量方法。

在第四部分，我们将探讨幅频响应与相频响应之间的关系，并分析系统稳定性、幅度裁剪以及共振现象对它们的影响。

最后，在第五部分给出结论总结，并展望未来可能的研究方向。

1.3 目的本文旨在提供读者对幅频响应和相频响应的基本概念和理解，并介绍相关的测量方法。

通过对幅频响应和相频响应之间关系的分析，我们希望读者能够更好地理解系统的行为特征，并能够在实际应用中进行优化和调整。

此外，文章还将指出当前研究存在的问题，并提出一些未来可能的研究方向，以促进该领域的进一步发展。

2. 幅频响应概述:2.1 幅频响应定义:幅频响应是指系统对不同频率信号的幅度变化情况。

在信号处理和控制系统中，幅频响应通常用来描述系统对输入信号的增益或衰减程度。

它是一种频率域分析方法，通过测量输入信号与输出信号之间的幅度比值来确定系统对不同频率成分的响应情况。

2.2 幅频响应的作用和重要性:幅频响应提供了一个对系统特性进行评估和分析的重要工具。

通过了解系统在不同频率下的增益变化情况，可以帮助我们理解信号经过系统后发生的变化，从而更好地设计和优化系统。

此外，在音频处理、图像处理以及电子通信等领域中，对于不同频率成分的处理要求也会依赖于系统的幅频响应。

2.3 幅频响应的测量方法:为了获得一个系统的幅频响应曲线，一种常用的方法是使用快速傅里叶变换(FFT)技术。

频谱仪检定规程

频谱分析仪检定规程目录：1 范围 (2)2 概述 (2)3 计量器具控制 (2)3.1 首次检定、后续检定和使用中检验 (2)3.2 检定条件 (2)3.3 检定用设备 (2)4 检定项目和检定方法 (6)4.1 外观及工作正常性检查 (6)4.2 参考频率的检定 (6)4.3 频率读数准确度的检定 (7)4.4 游标计数准确度的检定 (8)4.5 扫频宽度的检定 (9)4.6 噪声边带的检定 (11)4.7 系统相关边带的检定 (13)4.8 剩余调频的检定 (14)4.9 扫描时间的检定 (17)4.10 显示刻度保真度的检定 (19)4.11 输入衰减器开关/切换不确定度的检定 (23)4.12 参考电平准确度的检定 (25)4.13 分辨率带宽转换不确定度的检定 (27)4.14 绝对幅度准确度（参考设置）的检定 (29)4.15 完整的绝对幅度准确度的检定 (31)4.16 分辨率带宽准确度的检定 (33)4.17 频率响应的检定 (34)4.18 其他输入相关杂散相应的检定 (38)4.19 杂散响应（包括三阶交调失真与二次谐波失真）的检定 (42)4.20 增益压缩的检定 (48)4.21 平均显示噪声电平的检定 (50)4.22 剩余响应的检定 (55)4.23 快速时域幅度准确度的检定 (56)4.24 跟踪发生器绝对幅度和游标准确度的检定（只针对选件1DN/1DQ） (57)4.25 跟踪发生器电平平坦度的检定 (58)1 范围本规程适用于新制造、使用中和修理调整后，频率分析范围在30H z-26.5G Hz的频谱分析仪的检定。

本规程以Angilent ESA系列为例，其它型号的频谱分析仪可参照执行。

2 概述频谱分析仪是一种带有显示装置的超外差接收设备，由预选器、扫频本振、混频、中放、滤波、检波、放大、显示等部分组成。

主要用于频谱分析，也可用于测量频率、电平、增益、衰减、调制、失真、抖动等，是通信、广播、电视、雷达、宇航等技术领域中不可缺少的仪器。

电子测量与仪器第八章频率域测量频谱分析仪

电子测量与仪器第八章频率域测量频谱分析仪
2023/5/16
电子测量与仪器第八章频率域测量频谱分析仪
•8.1 频率域测量概述
一、频域测量的任务：两大任务：
１、线性系统频率特性测量：集总参数、分布参数；准静态系统(低频、高频、
微波)；不同的波段，用不同的仪器：高频段(30-300MHz)：扫频仪微波段(300M-300GHz)：网络分析仪 (非绝对分法)
相位信息。适用于连续信号和周期信号的频谱测量。扫频式分析：使分析滤波器的频率响应在频率轴上扫描。差频式分析（外差式分析）：利用超外差接收机的原理，将频率可变的扫频信号与被分析信号进行差频，再对所得的固定频率信号进行测量分析，由此依次获得被测信号不同频率成分的幅度信息。这是模拟式频谱仪最常采用的方法。
电子测量与仪器第八章频率域测量频谱分析仪
•二、顺序滤波式频谱仪
也这叫种档方级法滤简波单频易谱行仪，，但由在多频个带通较带宽互或相较衔高接频的段带的情通况滤下波需器要和大共量用滤检波波器器，构仪成器。体用积多过个大频；率由固于定通带且相窄，邻的分窄辨带力带和通灵滤敏波度器都阵不列是来很区高分。被一测般信用号于的低各频种段频的
• 滤波器响应时间（建立时间）信号从加到滤波器输入端到获得稳定输出所需的
时间。通常用达到稳幅幅度的90％所需的时间TR来表述，它与绝对带宽B成反比：TR∝1/B。
宽带滤波器的响应时间短，测量速度快；窄带滤波器建立时间较长，但频率分辨率更高、信噪比好。响应时间限制了频谱仪的扫描分析速度，影响实时频谱分析的实现。
III：150~300MHz，由II倍频得到
电子测量与仪器第八章频率域测量频谱分析仪
一、外差式频谱仪的组成主要包括输入通道、混频电路、中频处理电路、检波和视频滤波等部分。

频谱仪

频谱分析仪一：有关频率的技术条件1、频率范围：频谱仪能调谐的频率成分，即最低与最高调谐频率。

E4407B频谱仪频率范围：9KHz— 26.5GHz最大输入功率：+30dBm（1W）2、分辩带宽：频率分辩率是频谱仪区分两根靠近谱线能力。

其决定于中频滤波器的3分贝带宽—RBW二：有关幅度的条件1、内部失真（1）剩余响应：在没有输入信号时，由于频谱内部振荡器屏蔽不良，内部电缆信号泄露，在频谱仪上会出现一些不需要的显示，称为剩余响应。

（2）虚假响应：频谱仪显示屏上出现于输入信号无关的相应，称为虚假响应。

2、灵敏度灵敏度是频谱仪可测量的最小信号。

灵敏度取决于显示的平均噪声电平，它是RBW的函数，分辩带宽越窄，噪声电平越低。

三、动态范围通常把不加衰减时的最佳输入信号电平往下直到灵敏度指标所代表的最小可用信号电平为止，这一信号幅度变化范围称为动态范围。

最佳信号电平-30dBm灵敏度-100dBm则动态范围70dB动态范围是灵敏度与精度的折衷。

大信号输入—灵敏度高，误差大小信号输入—失真小四、参数设置（一）ATT输入衰减设置原则:1、测量小信号时，ATT设置为0。

2、已知测试地点附近有大功率发射源时，ATT设置为30～50dB，然后随着测试结果再逐步调整。

3、未知附近电磁环境时，最好设置成与参考电平联动状。

一般情况下ATT设置为与REF联动，可以保证最优的电平读书精度和使频谱仪工作在最优的工作状态（主要指线性度等）（二）扫描时间(Sweep Time)、扫描点数(Sweep Points)、分辨率带宽(RBW )、扫频跨度(Span)。

分辨率带宽越宽扫描时间越短。

如果分辨率带宽太宽, 两个频率间隔较窄的信号就只能显示为一个。

但如果分辨率带宽太窄, 则由于窄带滤波器所需的响应时间较长, 当扫描速度太快时, 频谱仪的中频滤波器不能够充分响应, 结果幅度和频率的显示值变为不正确, 即幅度下降、频率向上移.为了保持正确的读数状态, 应该让扫描时间≥最快扫描时间(T )。

频谱心电图简介

心电信号的频率分析（频谱分析）是对心电信号在频率域内进行分析，分析的结果是以频率为横坐标的谱线，可得到各种幅值以频率为变量的频谱函数 {F(w)}。心电信号经频谱分析可得到它的幅值谱、相位谱、功率谱和各种谱密度等。频谱分析过程较为复杂，它是以傅立叶级数和傅立叶积分为基础的。
心电信号的时域分析（时间域）与频域分析（频率域）是可以互相转换的，它通过傅立叶变换把他们联系起来。
频域和时域表明了动态信号的两个观察面，即它们观察信号方法的角度不同，把心电图从时间域转化成频率域进行分析可以使得在一个坐标系中原来不明显的特征而在另一个坐标系明显起来，从而有利于信号特征量的提取。
一般来说时域分析较为形象、直观，而频率域分析则更为简练，剖析问题更加深刻和方便。下图我们直观地表示了从时间域和频率域来观察一个动态信号之间的有机联系。
在频域上可以准确地测量有用信号和无用信号的各种参数。
心电信号是一种周期性信号、具有频率、振幅（或功率）和相位等要素。心电图的波形是由一系列不同频率、振幅和相位的正弦波精确叠加而体现出来。
常规心电信号波形分析一般是对心电波形在时间域和幅值域里进行分析，即对心电信号的幅值对时间为坐标的函数x(t)在时间域t内进行分析。通常的测试记录都是一维记录，不管是在记录纸上还是在磁带上，总是一个数轴代表时间而另一个数轴代表幅值，它表示了动态信号的幅值和时间的关系。
心脏病变后，功率谱会发生变化，如基波低于一次谐波，高次谐波消失，频谱包络线变形等。
正常功率谱图的特征：
心电功率谱是由一组间距相等的波峰（称为谱线）组成的， P1称为基波，P2、P3、P4等称为谐波，心电功率谱的正常图形有以下特征： 1、前4条谱线较为明显清晰，谱线为尖锐的单峰，奇数谱线一般高于其后的偶数谱线； 2、谱线等间距； 3、功率谱第一峰称为基波，它与受检者的心率相对应，因此可按第一峰出现的位置而确定心率。心率＝基波频率×60 4、功率谱由第一峰（基波）和第二、三、四⋯等高次谐波所组成。直流分量加上基波，二、三、四次谐波，占心电总功率的90%以上。

频谱分析仪应用解惑之带宽

图 9 不同 RBW 的底噪高低在测量靠近中心频率的发射分量时，需要采用较窄的分辨带宽。RBW 设置的大小能决定是否能把两个相临很近的信号分开，只有设置 RBW 大于或等于工作带宽时，读数才准确；但是如果信号太弱而底噪又太高，频谱仪则无法准确分辨信号，此时即使 RBW 大于工作带宽读数也会不准。测试信道的功率或是链路噪声时，既不能太大，也不能太小，应该与信号的带宽相对应，一般的测试规范中会给出相应的 RBW 条件。分辨率带宽常小于参考信道的带宽时，测量结果应为参考带宽内各分量的总和（其和应为功率求和，除非特别要求杂散信号按照电压求和），此时通常会使用频谱分析仪中 Meas 的 Channel Power 或 ACPR 等功能。
图 5 成型滤波器移动选择频率
如此来说，极端细致分辨能力的滤波器，相当于使用一个冲击函数去选择出需要的频率。如何构造一个冲击函数形状的滤波器呢，它在时域上是时间无穷幅度不变的，也就是不可能构造出来。退一步讲，使用一个矩形（形状因子为极限 1）作为选择的形状，仍然面临非常长的响应时间。也就是说矩形系数越好，分辨能力越细的滤波器实现成本越高，所以说，把一个理论上本来就很干净的正弦波检测为一根同样干净的细细的谱线，实现成本是非常巨大的，我们的工作就是在理想和现实之间寻找一个成本合适的平衡点：这个滤波器既要有良好的形状选择性，又要易于实现，还要对于各种测量场景（功率，噪声，分析等）表现较为一致的结果。这时候高斯（Gaussian）滤波器闪亮登场了！是的，就是那个历史上最伟大没有之一的数学天才高斯，拿破仑东征曾经因为他在哥根廷大学执教而放弃了炮轰这座城市。我们小学时有高斯计算 1+2+3+...+99+100 等差数列的故事，中学时有高斯函数[x]，大学时有高斯分布，高斯不等式，高斯过程…… 那么频谱分析仪中的高斯滤波器是什么样子，为什么频谱分析仪的频率选择使用了高斯滤波器？

Smaart 使用说明

-----概述-----Smaart 7 有两种截然不同的经营模式，Real - Time 和脉冲响应（IR）模式。

在实时模式下，Smaart 执行实时光谱传递函数（频率响应测量）。

脉冲响应模式是专为测量和分析大型脉冲响应测量，适合学习反射和混响室和音响系统，其声学环境之间的相互作用等方面的特点。

较长时间的常数，对飞过滤和高分辨率的频域显示功能，在IR 模式还可以使扬声器响应和时序特性研究的一个极好的工具。

Smaart 实时频域分析能力下降成两大类：频谱和传递函数。

两个，新用户可能会发现光谱测量，特别是实时音频频谱分析仪（RTA 显示）最熟悉的。

RTA 的显示屏，可以让你看到在任何特定时刻能源目前在不同的频率范围，通常分数倍频程在整个可听频谱。

除外，而不是显示只有一个即时更新显示新的数据，UP 连续测量的光谱仪栈来给你一个的信号频率的内容对一些期间查看之前每次测量Smaart 的实时光谱仪类似RTA 的时间。

摄谱仪已被证明是一个特别优秀的工具，反馈狩猎的，以及许多其他用途。

实时频谱分析是一个非常有用的工具，任意数量的应用，包括反馈打猎，练耳，和监测频率内容的节目素材。

在上个世纪，RTA 也常用为健全的制度均衡，但他们在此应用程序的实用性一直是阻碍他们无法测量相位或延迟，或区分直达声，混响声，听起来比你的其他来源试图来衡量。

这是为什么双端口FFT 分析仪，如Smaart，随着时间延迟光谱仪（TDS）和最大长度序列为基础的早期系统（MLS）的测量技术已逐渐取代专业音响系统的均衡和优化的工具选择的区域贸易协定。

双FFT，MLS 和TDS 分析仪，使用非常不同的方法来测量系统的响应。

这三种技术，基于FFT 的频率响应分析提供了使用了最大的灵活性和易用性在中间，但它也需要大量的计算能力超过MLS 或TDS，真的只能成为一个实用的选择基于PC 的分析系统20 世纪90 年代。

所有三种技术，在共同但有一件事情，是他们让你看到所有三个“维度”的声音（频率，能源和时间），而一个简单的区域贸易协定是完全失明的时间元素。

数字信号处理习题解答

数字信号处理习题解答第1-2章：1. 判断下列信号是否为周期信号，若是，确定其周期。

若不是，说明理由（1）f1(t) = sin2t + cos3t （2）f2(t) = cos2t + sin πt2、判断下列序列是否为周期信号，若是，确定其周期。

若不是，说明理由（1）f1(k) = sin(3πk/4) + cos(0.5πk) （2）f2(k) = sin(2k)(3)若正弦序列x(n)=cos(3πn /13)是周期的, 则周期是N=3、判断下列信号是否为周期信号，若是，确定其周期; 若不是，说明理由（1）f(k) = sin(πk/4) + cos(0.5πk) （2）f2(k) = sin(3πk/4) + cos(0.5πk)解 1、解 β1 = π/4 rad ， β2 = 0.5π rad 由于2π/ β1 = 8 N1 =8，N2 = 4，故f (k ) 为周期序列，其周期为N1和N2的最小公倍数8。

（2）β1 = 3π/4 rad ， β2 = 0.5π rad由于2π/ β1 = 8/3 N1 =8， N2 = 4，故f 1(k ) 为周期序列，其周期为N1和N2的最小公倍数8。

4、画出下列函数的波形 (1).)1()(1-=t tu t f(2).)2()1(2)()(2-+--=t u t u t u t f解5、画出下列函数的波形x (n )=3δ(n+3)+δ(n+1)-3δ(n -1)+2δ(n-2)6. 离散线性时不变系统单位阶跃响应)(8)(n u n g n =，则单位响应)(n h =?)1(8)(8)1()()(1--=--=-n u n u n g n g n h n n7、已知信号()5cos(200)3f t t ππ=+，则奈奎斯特取样频率为sf =( 200 )Hz 。

8、在已知信号的最高频率为100Hz(即谱分析范围)时，为了避免频率混叠现象，采样频率最少要200 Hz ：9. 若信号)(t f 的最高频率为20KHz ，则对该信号取样，为使频谱不混叠，最低取样频率是40KHz10、连续信号：)3*20*2sin(5)(ππ+=t t x a 用采样频率100s f Hz = 采样，写出所得到的信号序列x(n)表达式，求出该序列x(n) 的最小周期解：01.01==sf T ，)34.0sin(5)()(ππ+==n nT x n x a54.0220===ππωπN11、连续信号：)380cos()(ππ+=t A t x a 用采样频率100s f Hz = 采样，写出所得到的信号序列x(n)表达式，求出该序列x(n) 的最小周期长度。

频谱仪原理

video filter
视频检波器和显示器
视频检波器的作用是通过对信号取平均来平滑显示器输出
使得微弱信号更容易读出
减小随机噪声的影响
CRT display
其带宽由VBW（Video BandWidth）控制
显示器相当于超外差式收音机的扬声器
如果信号使得混频器过载发生失真，那么显示器上的显示结果就不会正确
扫描调谐式频谱分析仪（Swept-tuned）
大多采用超外差式，其工作原理和超外差式接收机基本类同
‘外差’就是变频/混频的意思
傅立叶变换频谱分析仪（Fourier）
首先对时域的信号数字化，然后进行快速傅立叶变换（FFT），并显示变换后各频谱分量
可分析单次出现信号可同时获得测量信号的幅度和相位目前技术条件下，其频率范围、灵敏度和动态范围都不如超外差式频谱分析仪
人耳和脑的组合就是一个工作良好的频谱分析仪，它将音频分解并确定每个分量的强度，可以在嘈杂的噪声基底中捕捉到希望听到的声音频率医生对患者的心音听诊，通过对心跳和呼吸声音的分析，判断是否有问题
频谱分析并非奇异，只是我们没有无法用眼睛来看到频率特性曲线而已
7
频谱分析如果用于信号，则是频谱分析仪的主要功能；如果用于分析网络系统，则是网络分析仪的主要功能。
典型例子
正弦波在频域内是一根谱线方波在频域内是无穷根谱线，谱线间的距离固定为方波周期的倒数一个瞬变过程的频谱是连续的冲击函数的频谱是平的
需要无穷大的能量才能产生一个冲击
8 射频电路测试原理
时域分析仪器对应示波器和时域反射计
清华大学电子工程系
李国林
雷有华
2005春季学期
二、频谱仪

频谱分析仪基础知识

幅度 (功率)
时域测量（示波器）
频域测量（频谱仪）
2 频谱分析仪结构及原理

频谱分析仪的类型：傅立叶频谱分析仪和超外差式频谱分析仪 FFT频谱分析仪：被分析的信号通过模数转换器采样，变成离散信号，采样值被保存在一个存储器中，经过离散FFT变换计算，计算出信号的频谱 FFT频谱分析仪不足之处：FFT分析仪不适合脉冲信号的分析，而且由于A/D转换器速度的限制，FFT分析仪仅适合测量低频信号
未经视频滤波
经过视频滤波
锯齿波发生器、本振和显示

锯齿波发生器既控制显示器上曲线的位置，又控制LO的频率，所以就可以通过校准，用显示器的水平轴来表示输入信号频率任何振荡器都不是绝对稳定的，而是在一定程度上被随机噪声调频或调相的。LO的不稳定性会直接影响由LO和输入信号混频后的中频，因此，LO的相位噪声调制边带也会在显示器上任何谱分量的两边出现，LO越稳定，相位噪声越低 YIG振荡器经常被用作本振，也由一些频谱仪采用压控振荡器作为本振，其调节范围较小，但较YIG调整起来更快；为了增加频谱仪的频率精度，本振信号可以是合成信号，也就是说，本振经锁相环锁定在参考信号上。参考信号通常由一个温控晶振产生，为了增加频率精度与长期的稳定性，大多数频谱仪广泛采用恒温控制晶振
模拟滤波器
模拟数字 15:1 滤波器数字 5:1
FFT滤波器

如果单纯为了测试精度而设置非常窄的分辨率带宽，则会造成无法容忍的长时间扫描，因此在非常高的分辨率的情况下建议采用FFT滤波器，从时域特性计算频谱，见下图。当采用FFT滤波器时，频率非常高的信号不能通过A/D直接采样，须经过与本振混频变为中频并在时域对带通信号取样

频谱分析仪使用简介

概要
• • • 第一章信号分析简介第二章频谱仪工作原理第三章频谱仪重要指标
1
第一章信号分析简介
1.1 信号的分类 1.2 为什么要进行频域测量 1.3 频谱分析仪典型应用
2
1.1 信号的分类：
按表现形式分：连续波信号，模拟调制信号，数字调制信号，噪声信号。对信号的分析包括：时域分析，频域分析，调制域分析。
53
图37 剩余调频使信号模糊
54
d、相位噪声
相位噪声也称作边带噪声，它是由LO的不稳定引起的，因为在某种程度上所有振荡器都存在随机噪声的相位调制，在频域上就表现为信号附近的边带噪声，这种边带噪声可能掩盖近端的低电平信号。见图38。
55
图38 噪声边带掩盖小信号
56
• 分辨率带宽对扫描时间的影响：
49db60db60dbbw60dbbwdbbwselectivity图33if滤波器的形状因子50图34中频滤波器矩形系数影响频谱仪对不等幅信号的分辨能力51图35低电平信号被淹没在大信号的裙边之中52图36中频滤波器性能数字滤波器测试结果模拟滤波器测试结果53c剩余调频影响频谱仪分辨率的另一个因素频谱仪的本振频率稳定度即lo的剩余调频这种不稳定度将被转移到任何混频产物中去并将无法确定是由lo还是输入信号引起的
41
.1 频率范围
频率范围指标是最基本且也是重要的，须注意的选择频谱仪时频率范围不仅要覆盖信号的频率范围，还要考虑到谐波的测量，如无线
通信系统有时需测量信号的十次谐波。
表1 DS88xx频谱仪的测量范围
42
4.2 频率准确度和幅度准确度
4.2.1 频率准确度 • 频谱仪的频率准确度通常以频率读出准确度的指标给出，它和以下因素有关：频率参考、扫宽、RBW和剩余误差（剩余调频和边带噪声的影响等）。对于单标记，即绝对测量时，DS8831Q系列指标是： ±2ppm，频率计数是精度为1Hz。频率测量误差来源： 10 MHz OCXO 恒温晶振频率计数器（1 Hz 分辨率）全频率合成本振

音乐信号频谱分析

等处理
利用双线性变换设计IIR滤波器( 巴特沃斯数字低通滤波器的设计)"，首先要设计出满足指标
要求的模拟滤波器的传递函数Ha(s), 然后由Ha(s)通过双线性变换可得所要设计的IIR滤波器的
系统函数H(z)
如果给定的指标为数字滤波器的指标，则首先要转换成模拟滤波器的技术指标，这里主要是边界频率Wp和Ws的转换，对ap和as指标
2.语音信号的采集
但过高的采样频率并不可取，对固定长度(T)的信号，采集到过大的数据量 (N=T/△t)，给计算机增加不必要的计算工作量和存储空间
若数据量(N)限定，则采样时间过短，会导致一些数据信息被排斥在外
采样频率过低，采样点间隔过远，则离散信号不足以反映原有信号波形特征，无法使信号复原，造成信号混淆
3.低通滤波器的设计
plot(x2)
subplot(2,1,2)
title('IIR低通滤波器滤波后的时域波形')
%画出滤波前的时域图 plot(fl) sound(fl, 44100)
title('IIR低通滤波器滤波前的时域波形')
%画出滤波后的时域图
%播放滤波后的信号
3.低通滤波器的设计
1 散的数字语音信号
采样也称抽样，是信号在时间上的离散化，即按照一定时间间隔△t在模拟信号x(t)上逐点采取其瞬时
2值
采样时必须要注意满足奈奎斯特定理，即采样频率fs必须以高于受测信号的最高频率两倍以上的速度进
3 行取样，才能正确地重建波它是通过采样脉冲和模拟信号相乘来实现的 4 在采样的过程中应注意采样间隔的选择和信号混淆：对模拟信号采样首先要确定采样间隔 5 如何合理选择△t涉及到许多需要考虑的技术因素 6 一般而言，采样频率越高，采样点数就越密，所得离散信号就越逼近于原信号

信号与系统的实验报告

信号与系统的实验报告信号与系统的实验报告引言：信号与系统是电子工程、通信工程等领域中的重要基础学科，它研究的是信号的传输、处理和变换过程，以及系统对信号的响应和特性。

在本次实验中，我们将通过实际操作和数据分析，深入了解信号与系统的相关概念和实际应用。

实验一：信号的采集与重构在这个实验中，我们使用了示波器和函数发生器来采集和重构信号。

首先，我们通过函数发生器产生了一个正弦信号，并将其连接到示波器上进行观测。

通过调整函数发生器的频率和幅度，我们可以观察到信号的不同特性，比如频率、振幅和相位等。

然后，我们将示波器上的信号通过数据采集卡进行采集，并使用计算机软件对采集到的数据进行处理和重构。

通过对比原始信号和重构信号，我们可以验证信号的采集和重构过程是否准确。

实验二：信号的时域分析在这个实验中，我们使用了示波器和频谱分析仪来对信号进行时域分析。

首先，我们通过函数发生器产生了一个方波信号，并将其连接到示波器上进行观测。

通过调整函数发生器的频率和占空比，我们可以观察到方波信号的周期和占空比等特性。

然后，我们使用频谱分析仪对方波信号进行频谱分析，得到信号的频谱图。

通过分析频谱图，我们可以了解信号的频率成分和能量分布情况，进而对信号的特性进行深入研究。

实验三：系统的时域响应在这个实验中，我们使用了函数发生器、示波器和滤波器来研究系统的时域响应。

首先，我们通过函数发生器产生了一个正弦信号，并将其连接到滤波器上进行输入。

然后，我们通过示波器观测滤波器的输出信号，并记录下其时域波形。

通过改变滤波器的参数，比如截止频率和增益等，我们可以观察到系统对信号的响应和滤波效果。

通过对比输入信号和输出信号的波形，我们可以分析系统的时域特性和频率响应。

实验四：系统的频域响应在这个实验中，我们使用了函数发生器、示波器和频谱分析仪来研究系统的频域响应。

首先，我们通过函数发生器产生了一个正弦信号，并将其连接到系统中进行输入。

然后，我们通过示波器观测系统的输出信号，并记录下其时域波形。

频率响应测试原理

频率响应测试原理频率响应测试的原理基于输入输出关系，它通过输入不同频率的信号，然后测量输出信号的幅度和相位来评估系统或设备对这些频率信号的响应能力。

在频率响应测试中，通常使用正弦波信号作为输入信号，因为正弦波信号具有明确的频率，并且可以很容易地测量其幅度和相位。

1.选择测试信号源：测试信号源是产生特定频率和幅度的信号的设备。

测试信号源可以是信号发生器、函数发生器或计算机等。

测试信号源应具有稳定的频率输出和低噪声水平，以确保准确的测量。

2.设置参考信号：参考信号是用于测试信号和输出信号之间的比较的基准信号。

在频率响应测试中，通常使用参考信号来标定输出信号的幅度和相位。

可以在测试信号源中设置一个参考信号，或者使用一个外部的参考信号源。

3.连接测试设备：将测试信号源连接到待测设备的输入端口，将待测设备的输出端口连接到测量设备，如示波器或频谱分析仪等。

确保连接正确并稳定。

4.设置测试参数：设置测试信号的频率范围和幅度，并选择测量参数，如幅度响应和相位响应。

5.进行频率响应测试：在设备中输入不同频率的信号，并测量相应的输出信号的幅度和相位。

可以使用示波器或频谱分析仪等设备来测量输出信号。

6.分析和评估结果：根据测量结果绘制幅频特性曲线和相频特性曲线。

幅频特性曲线显示系统或设备对不同频率信号的响应能力，相频特性曲线显示系统或设备对不同频率信号的相位响应。

7.校准和优化：根据测试结果进行校准和优化，以改进系统或设备的性能和表现。

频率响应测试在实际应用中具有广泛的意义。

例如，在音频领域，频率响应测试用于评估音箱、耳机和扬声器等设备对不同频率声音信号的响应能力。

在无线通信领域，频率响应测试用于评估无线电设备对不同频率信号的接收和传输能力。

在电子设备和控制系统领域，频率响应测试用于评估设备对不同频率电信号的处理和响应能力。

总之，频率响应测试通过输入不同频率的信号，然后测量输出信号的幅度和相位来评估系统或设备对这些频率信号的响应能力。

SpectralLAB软件介绍

SpectralLAB软件介绍Spectral LAB 软件介绍1.前⾔1.1 欢迎使⽤本软件Spectral LAB是⼀个功能强⼤的双通道频谱分析仪，装有任何与Windows兼容的声卡，就可以进⾏实时频谱分析、数据记录、回放及后处理。

可⽤来测量频率响应、失真及传递函数，⽀持多达65535点的FFT、加窗、数字滤波、重叠处理、平均、峰值保持、触发、抽取窄带和倍频程分析（1/1,1/3,1/6,1/9,1/12），能够显⽰、导出、和打印时间序列、频谱（spectrum）、相位、3－D轮廓图（3－D surface plot）及谱图（Spectrogram），其中信号发⽣器⼯具可以产⽣粉红／⽩噪声、扫频正弦、⾳频和脉冲信号，采⽤⾼速CPU，可以进⾏实时操作。

1.2 什么是频谱分析仪是⼀台把信号从时域（幅度—时间）转换到频域（幅度—频率）的仪器。

⾳频频率分析仪（Audio Spectrum Analyzer）就是处理⾳频范围内的信号，计算机上所装的声卡的频率范围限制了软件的分析频率。

程序⼯作与所装的声卡有关，将待测⾳频信号接⼊声卡后⾯的Line-in或Mic插座，然后程序使⽤声卡实现A/D转换，数字化了的⾳频信号通过FFT算法，被转换到了频域。

1.3系统配置2．测量2.1 基本操作程序由3种完全不同的⼯作⽅式及5种独⽴的界⾯。

实时⽅式—直接处理来⾃声卡的信号并显⽰结果，不保存原始数据所以⽆法存盘，但可⽆限运⾏下去；记录器⽅式—将数字化了的信号（数据）以*.wav的⽂件格式存⼊硬盘，可以通过连在声卡上的扬声器进⾏回放。

后处理⽅式—处理以前存在硬盘上的*.wav格式的⾳频数据，分析时该⽅式⽐前两种⽅式有更⼤的灵活性，允许使⽤重叠处理，这样在3－D和谱图中可有效的延长时间分辨率。

5种界⾯（窗⼝）：时间序列窗⼝—显⽰数字化的声⾳信号波形，类似⽰波器现实；频谱窗⼝—显⽰信号幅度与频率的关系；相位窗⼝—显⽰信号相位与频率的关系；谱图窗⼝—显⽰频谱随—时间图，幅度⽤彩⾊或灰度表⽰；3－D窗⼝—显⽰频谱与时间的⽴体图。

频率响应法

频率响应法频率响应法概述频率响应法是一种用于分析线性时不变系统（LTI）的方法，它通过系统对输入信号的频率响应进行分析来推导出系统的特性。

在该方法中，输入信号是一个正弦波，输出信号也是一个正弦波，因此可以通过比较输入和输出信号的幅度和相位来确定系统的特性。

本文将介绍频率响应法的基本原理、实现方法以及在实际应用中的一些注意事项。

基本原理在频率响应法中，我们假设输入信号为一个正弦波：$$x(t)=A\sin(\omega t+\phi)$$其中 $A$ 为幅度，$\omega$ 为角频率，$\phi$ 为相位。

输出信号也是一个正弦波：$$y(t)=B\sin(\omega t+\theta)$$其中 $B$ 为幅度，$\theta$ 为相位。

我们可以将上述两个式子带入系统的输入输出关系式中：$$y(t)=H(\omega)x(t)$$其中 $H(\omega)$ 表示系统对于角频率 $\omega$ 的复数传递函数。

因此有：$$B\sin(\omega t+\theta)=H(\omega)A\sin(\omega t+\phi)$$将上式变形可得：$$\frac{B}{A}=\left|H(\omega)\right|,\quad\theta=\arg(H(\omega))-\phi$$其中 $\left|H(\omega)\right|$ 表示系统对于角频率 $\omega$ 的增益，$\arg(H(\omega))$ 表示系统对于角频率 $\omega$ 的相位延迟。

因此，通过测量输入输出信号的幅度和相位，我们可以计算出系统对于不同角频率的增益和相位延迟。

实现方法在实际应用中，我们通常会使用频谱分析仪或示波器等设备来测量输入输出信号的幅度和相位。

具体而言，我们可以将输入信号和输出信号同时输入到频谱分析仪或示波器中，并设置其为正弦波模式。

然后，我们可以根据设备的显示结果来计算系统对于不同角频率的增益和相位延迟。