电波信号的时域与频域测量(参考)
电波信号的时域与频域测量（参考）
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。
频域测量
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图6-10 叠加在曲线上的频标图
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6.2.3 BT-3频率特性测试仪 BT-3型频率特性测试仪采用晶体管和集 成电路，功耗低、体积小、重量轻、输出电压 高、寄生调幅小、扫频非线性系数小、衰减器 精度高、频谱纯度好、显示灵敏度高，主要用 来测定无线电电路的频率特性。
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图6-5 扫频信号发生器组成框图
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6.2.2.1 扫描发生器 扫描发生器用于产生扫频振荡器所需的调制信号及 示波管所需的扫描信号。扫描电路的输出信号有时不 是锯齿波信号，而是正弦波或三角波信号。这些信号 一般是由50Hz市电通过降压之后获得，或由其他正弦 号经过限幅、整形、放大及积分之后得到。 6.2.2.2 扫频振荡器 扫频振荡器是扫频信号发生器的核心部分，它的 作用是产生等幅的扫频信号。 通常采用以下两种电路 形式。 （1）变容二极管扫频振荡器 变容管扫频振荡器的 原理如图6-6所示。
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6.2 频率特性测试仪
6.2.1 频率特性的测量方法 (1)点频测量法 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）来确定幅频特性曲线的方法，其原理 如图6-2所示。测量方法是：在被测网络整个工作频段内， 改变信号发生器输入网络的信号频率，注意在改变输入 信号频率的同时，保持输入电压的幅度恒定（用电压表I 来监视），在被测网络输出端用电压表II测出各频率点 相应的输出电压，并做好测量数据的记录。然后在直角 坐标中，以横轴表示频率的变化，以纵轴表示输出
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6.2.4 扫频仪的应用 6.2.4.1 使用前的检查 （1）检查示波器部分 检查项目有辉度、聚焦、垂直位移和水平 宽度等。首先接通电源，预热几分钟，调 节“辉度、聚焦、Y轴位移”，使屏幕上显 示度适中，细而清晰，可上下移动的扫描 基线。
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。
电子测量实用技术(PPT) 模块8 频域测量技术_
模块8 频域测量技术 8.2.2 扫频仪 能够在示波管屏幕上直接显示被测电路幅频特性曲 线的图示测量仪器叫频率特性测试仪，也称扫频仪，扫 频仪基于扫频原理，利用示波管直观显示被测系统的幅 频特性。它是在静态逐点测量法基础上发展起来的一种 快速、简便、实时、动态、多参数、直观的测量仪器， 在雷达技术、调频通信、电视广播和电子教学等方面有 着广泛的应用。
电子测量实用技术
模块8 频域测量技术 1. 基本工作原理 扫频仪是将扫频信号源及示波器的X-Y显示功能结
合为一体，并增加了某些附属电路而构成的一种通用电 子仪器，用于测量网络的幅频特性，测量方法采用扫频 测量法。其原理框图如图8.4所示，主要电路包括扫频信 号发生器、扫描电压发生器、频标电路、检波放大及显 示等几部分。
电子测量实用技术
模块8 频域测量技术
变容二极管扫频振荡电路
f
1
2 LC
变容二级管的压控特性曲线
锯
齿
变容二极管扫频振荡电路
电
压
电子测量实用技术
模块8 频域测量技术
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。
LC c L
电子测量实用技术
模块8 频域测量技术
m A B 100% A B
在实际中可采用如图8.8所示的测试方法。输出衰减置 为0dB，选择内频标、Y增益适中，在一定频偏内观察，屏 幕上出现方框，则寄生调幅系数按上式可求。
图8.8 扫频寄生调幅系数的测量图
电子测量实用技术
模块8 频域测量技术 3.
（1） 按用途划分，扫频仪可分为通用扫频仪、专用扫频 仪、宽带扫频仪、阻抗图示仪、 （2） 按频率划分，扫频仪可分为低频扫频仪、高频扫频 仪
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。
现代时域测量总结
第一章 概论1、电子测量：宽频率范围（直流到光波）信号和系统的特性参数。
信号特性参数：信号的波形、频谱、电压、功率、频率、相位、周期、时间间隔……系统特性参数：系统的瞬态响应、传递函数、电阻、电容、电感、电抗、导纳、Q 值、介电常数、导磁率、驻波比、反射系数、散射参数、衰减、群延迟……2、测量的基本要素：被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员、测量环境3、频域测量、时域测量、调制域测量 频域测量：以被测信号和系统在频率领域的特性为依据，研究的是被测对象的复数频率特性（包括幅频特性和相频特性），即信号的频谱和系统传递函数。
—稳态测量、加正弦测量 时域测量：以被测信号和系统在时间领域的特性为依据，研究的是被测对象的幅度-时间特性，即信号波形和系统的单位阶跃响应或单位冲激响应。
—瞬态测量、加脉冲测量调制域测量：研究的是被测对象的频率（时间间隔）-时间特性，连续测量被测信号的瞬时频率（时间间隔）。
4、信号≠波形：信号——被测对象的实际过程，客观存在波形——信号的表现形式，主观对客观的反映5、线性系统特点：（线性时不变系统还满足时不变特性）1）系统的模型方程具有线性属性（满足迭加原理）2）组成系统的元器件及电磁介质的参数值与独立变量无关 3）用n 阶常系数线性微分方程组描述激励与响应 4）满足卷积方程5）对微分方程进行傅立叶变换、拉普拉斯变换——可得到系统的传递函数☐ 系统输入扫频正弦信号，测量对应输出信号的幅值和相位——可得系统的频率特性 ☐ 系统输入单位脉冲信号——可得到时域脉冲响应函数 ☐ 频率为ω0的正弦波： 线性系统：正弦输入——正弦输出☐ 理想线性系统（无失真传输系统）——具有恒定的幅度和线性相位 y(t)=ax(t-t 0) 6、线性系统瞬态特性估计波形和测量系统中存在噪声——只能得到信号和系统的估计 线性系统瞬态响应估计——确定阶跃响应SR 和脉冲响应IR 单位脉冲信号和单位阶跃信号系统的输入x(t)为单位脉冲信号)(t δ时，此时系统输出响应就是脉冲响应（又称冲激响应） 当系统的输入x(t)为单位阶跃信号u(t)时，此时系统的输出响应称为阶跃响应 脉冲响应的积分为阶跃响应，反过来阶跃响应的微分就是脉冲响应7、直接获取系统瞬态响应的方法要求信号源、示波器、积分器、微分器及电缆、接头等都是理想的000()()()()()X Y H ωδωωωωδωω=-=-0()()j t Y ae X ωωω-=2）示波器输出的响应是系统各组成部分响应的合成结果——带来误差3）当系统各单元的响应时间远远小于（<<0.01）被测系统的响应时间时，误差一般<1% ——工程上视为理想的4）否则，误差增大：利用反卷积方法可以得到更准确的结果9、反卷积确定系统冲激响应的两种方法第二章 脉冲波形参数2、底量值、顶量值测定方法：密度分布平均数法；密度分布众数法；峰值法—适于窄脉冲3、RC 电路：过渡持续时间：系统带宽与过渡持续时间的关系： ω0为半功率点处的角频率，即3dB带宽4、高斯系统参数估计：1）高斯系统是物理上不可实现的系统，具有非因果的阶跃响应与脉冲响应 2）高斯函数具有一些人们期望的数学特性，对估计信号参数有用3）高斯系统时域与频域关系: 2.2 2.2D T RC τ==0002.2 2.20.352.22D T f f τωπ====0.34Df T=4）n 级高斯系统：方和根准则 （RSS 准则）5、示波器总的上升时间T 总上升时间=(T 12+T 22+…+T N 2)1/2 F 3dB =0.35/ T 总上升时间6、 非高斯系统参数估计1）当系统不是高斯系统时，RSS 准则的精度与脉冲特性偏离高斯分布的程度有关 2）当 T F ＞ ＞ T S 或波形的过冲和圆弧较小时，工程上认为RSS 准则仍然是的精确的第三章 快速变换与卷积（阅读PPT 为主）1、N 点的DFT 计算量：N 2次复数乘法X ，N （N-1）次复数加法+2、FFT（A ）时间抽取计算量：共需（N/2）log 2N 次乘，Nlog 2N 次加，共N/2个蝶形 DIT ：按在时域上输入序列次序的奇偶来抽取（分解）基本原理：DFT 的计算量正比于N 2，N 小，计算量也就小将大点数DFT 分解成若干小点数DFT 组合，减少运算 按时间序列奇偶抽取特点：原位计算、正序输出，倒序输入（码位倒序）、蝶形类型随迭代次数成倍增加 （B ）频率抽取：基本原理：DFT 的计算量正比于N 2，N 小，计算量也就小将大点数DFT 分解成若干小点数DFT 组合，减少运算 时间序列对半分特点：共有M=log 2N 级运算，N/2个蝶形运算；正序输入，倒序输出；原位运算；蝶形类型随迭代次数成倍减少3、实输入序列FFT ：同时计算两个实序列的FFT 算法；用N 点变换计算2N 个样本点的变换 采用DFT 或FFT ，作了如下处理：用离散采样信号的傅立叶变换来代替连续信号的频谱； 用有限长序列来代替无限长离散采样信号，所以DFT 或FFT 得到的是傅立叶变换的一种逼近形式。
《频域测量》课件
目录
• 频域测量的基本概念 • 频域测量的基本原理 • 频域测量的常用仪器 • 频域测量的实际应用 • 频域测量的最新发展
01 频域测量的基本概念
频域测量的定义
频域测量是一种通过分析信号在频率 域的特性来获取信息的方法。它通过 将信号从时域转换到频域，利用频率 特性来描述信号的特征。
快速傅里叶变换（FFT）
一种高效的计算离散傅里叶变换的方法，能够快速得到信号的频谱。
频谱分析的窗函数
在进行傅里叶变换时，使用不同的窗函数可以得到不同分辨率的频 谱，窗函数的选择对于频谱分析结果的影响较大。
频域测量中的滤波器
低通滤波器
允许低频信号通过，抑 制高频信号，用于提取
信号的低频成分。
高通滤波器
频谱分析仪通常具有较高的频率分辨 率和动态范围，能够测量不同频率下 的信号强度和失真。
它能够分析信号在不同频率下的表现， 帮助工程师了解信号的频域特性。
频谱分析仪广泛应用于通信、雷达、 电子对抗、音频等领域。
网络分析仪
网络分析仪是一种用于测量网络 参数的仪器，如电压驻波比
（VSWR）、传输系数、相位等。
人工智能在频域测量中的应用
人工智能技术为频域测量提供了新的方法和思路，能够自动识别、分类和预测信 号的特征和行为。
通过训练神经网络、支持向量机等机器学习算法，可以实现对信号的自动分类、 异常检测和模式识别等功能，提高了频域测量的智能化水平。
频域测量与其他测量方法的结合
频域测量方法可以与其他测量方 法相结合，形成多维度的信号分 析方法，从而更全面地了解信号
成不同频率分量的叠加。
频谱分析
通过分析信号的频谱，可以了解信 号中各个频率分量的幅度和相位信 息，从而对信号进行深入理解和分 析。
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
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。
信号的时域、频域与数据域测试技术.ppt
2021/4/3
第三章 信号的时域、频域与数据域测试技术
10
常见信号波形图及频谱 书p56 表3-1
2021/4/3
第三章 信号的时域、频域与数据域测试技术
11
3.2 通用示波器的组成及分类
前言
示波器是一种用途广泛的电子测量仪器，用它能直接 观察电信号的波形，也能测定电压信号的幅度、周期 和频率等参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之 间的时间差或相位差。凡是能转化为电压信号的电学 量和非电学量都可以用示波器来观测。借助示波器可 以直观地“看到”电路各点的状态。
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第三章 信号的时域、频域与数据域测试技术
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一、通用示波器基本组成
示波器是利用示波管内电子射线的偏转，在荧光屏上 显示出电信号波形的仪器。
基本组成部分：示波管、X轴放大器、Y轴放大器、扫描 发生器（锯齿波发生器）、触发同步和电源
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第三章 信号的时域、频域与数据域测试技术
时域分析 信号时域分析（线性系统叠加原理） 卷积积分的应用及其数学描述
频域分析 周期信号的频域分析(三角与指数傅立叶级数） 非周期信号的频域分析（傅立叶积分）
信号在频域与时域之间的变换（正反傅立叶变换式）
2021/4/3
第三章 信号的时域、频域与数据域测试技术
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周期信号f(t)=f(t+kT)，T：信号周期，展开为傅立叶级数：
第三章 信号的时域、频域与数据域测试技术
本章重要内容 时域频域概念 通用示波器的原理
本章其余内容
频谱分析仪 逻辑分析仪
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第三章 信号的时域、频域与数据域测试技术
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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。