干扰信号的特性

３、非周期性干扰信号的频谱 （大多数非功能性干扰源） ⑴、设f（t）是一非周期性干扰信号，可利用傅里叶积分 展开为 ：
1 f (t ) 2 F ( )




F ( )e jt d
2 3 6 2 3 7

f (t )e jt dt
其中F（ω ）是非周期性干扰信号f（t）的频谱函数。
A4 A3 A2 A1 f(t) 0 0 t 0 t 0 t 2ω 0 0 t 3ω 0 0 t 4ω 0
An
ω0
时域分析与频域分析是对模拟信号的两个观 察面。时域分析是以时间轴为坐标表示动 态信号的关系；频域分析是把信号以频率 轴为坐标表示出来。一般来说，时域的表 示较为形象与直观，频域分析则更为简练， 剖析问题更加深刻和方便。信号的时域分 析和频域分析是互相联系，相辅相成的。
② 窄带干扰：干扰信号的频谱宽度小于接收的 带宽，一般为几十Hz～几百KHz。 例如：连续波、调幅波、低调频系数的调频波等 （广播、电视、通讯发射设备、高频焊接 等有确定频率的设备） ③ 宽带干扰：干扰信号的频谱宽度大于接收机 的带宽，一般为几十～几百MHz。 例如：脉冲干扰（雷达发射机、放电辐射……）
利用表2－3－1中的数据可以画出周期性方波信号的频谱， 如图２－3－4所示，
完整的周期性方波信号的频谱如图２－3－5所示 （τ ＝T ／5 ） :
可以看出周期性干扰信号频谱的特点： ①、离散性：周期信号的频谱有不连续的谱线组 成， 谱线间隔为ω0， 每条谱线代表一个正 弦分量。 ②、谐波性：周期信号频谱的每一条谱线，只能 出现在基频的整数倍的频率上。 ③、收敛性：各次谐波的幅值随频率的增加而减 小，频谱是收敛的。 除了基波和各次谐波信号以外，干扰源（如发 射机）还可能产生一些寄生信号，频率低于或高 于基波频率，但不是基波频率的整数倍，称为非 谐波干扰。非谐波干扰信号的电平一般低于谐波 干扰信号,在一些情况下也可能成为严重的干扰。
２－３－４ 时域分析与频域分析 １、时域分析：分析干扰信号的波形，例如：幅 值对时间的分布，脉冲的前沿和宽度，时间 滞后，相位滞后，波形的畸变……，是以时 间轴t为坐标表示干扰信号。 表达式：f（t），表2－1，例：矩形脉冲
A， t ≤ / 2 f (t ) 0， t ＞ / 2
一个周期性信号，当T→∞时就称为非周期性信号。 例如：图2－3－6,一个周期性方波信号，T→∞就成为一 个孤立的矩形脉冲信号。T↑，谱线间隔减小，谱 线变密,T→∞时,谱线间隔→0，谱线成为连续的。
图2－3－6
∴ 非周期性干扰信号的频谱是连续的，也是收敛的。 一些常见的脉冲信号的频谱如表2－1所示。 下面介绍脉冲信号的两个重要的参数： ① 脉冲宽度τ 矩形脉冲：图2－3－7,矩形脉冲的脉冲宽度就是τ。 任意脉冲：幅度下降为峰值的1／e（≈0.368）时的 宽度， ②、频谱宽度：幅度下降为峰值的1/e时的频谱宽度。
⑵ 脉冲干扰和平滑干涉 ① 平滑干扰：干扰信号在接收机输入端产生的 电压,峰值与平均值之比不超过３～４倍时， 称为平滑干扰。如机内热噪声和连续波干扰； 或脉冲持续时间与重复周期能相比拟时的脉 冲干扰也属于平滑干扰（前一个脉冲还未消 失，后一个又出现）。
② 脉冲干扰，干扰信号在接收机输入端产生的 电压，峰值与平均值之比超过３～４倍时， 称为脉冲干扰；或脉冲持续时间远小于重复 周期 (后一个干扰脉冲到来之前，前一个干 扰脉冲已完全消失，间隔时间较大）。
1 T /2 Cn f (t )e jn0t dt T T个呈谐波关系的复指数信号 的线性组合
例如：求一周期性方波信号的频谱＊,如图2－3－3所示， T是方波的周期。
0, f (t ) A, 0,
分贝(dB) 的概念 分贝的定义：分贝数＝ 10lg (P2/P1) P1、P2 是两个功率数值，对于电流或电压， 定义如下： 电压增益的分贝数＝ 20lg (V2/V1) 电流增益的分贝数＝ 20lg (I2/I1)
用分贝表示的物理量: 电压：用1V、1mV、1μV 为参考（例如：1μV = 0dBμV） 则单位为：dBV、dBmV、dBμV 等， 电流：用1A、1mA、1μA 为参考，则：dBA、dBmA、 dBμA 场强：用1V/m、1μV/m 为参考，则：dBV/m、 dBμV/m 等， 功率：用1W、1mW 为参考，则：dBW、dBm等
2－3 干扰信号的特性 2－3－1 频谱 １、定义：任何干扰信号都可以利用傅里叶级数 （对于周期性干扰信号）或傅里叶积分 （对于非周期干扰信号）分解或不同频 率简谐信号的迭加， 这些简谐信号的 幅值随频率变化的函数（Cn或F(ω ))，
称为干扰信号的频谱。
信号的时域分析与频域分析
信号的时域与频域分析既相互独立又密切相 关，可以通过傅里叶变换把它们联系起来 并互相转换，下图表明了这种关系。图中， 时域内一个复合周期波，应用傅里叶级数 的原理对波形分解，得到一次波(基波)、二 次谐波、三次谐波等；而在频谱分析中， 也可用傅里叶级数原理求得复合周期波形 的各个频率的离散谱线，它们之间的关系 是一致的。
一个连续时间信号若在
(∞, ∞)
区间，以
T0
为周期，周而复始地重复再现则称为周期信号，其表示式为
x(t ) x(t T0 ) x(t 2T0 ) x(t nT0 )
t (∞,∞)
x(t) .. . . . . (a) -T0
v
0
T0
2T 0
3T0
t
x(t) .. . . . . (b) -T0
v
Vcos(2π t/T)
0
T0
2T0
3T0
t
２、周期性干扰信号的频谱 大多数功能性干扰源产生的都是周期性干扰信号。 设f（t）是一周期性干扰信号，可以用傅里叶级数展开为
f (t )
其中： ω0是基波，n ω0是各次谐波。nω0频率分量的幅 度：
n
jn0t C e n

2 3 1
2A sin(n0 ), n0T 2 A sin(n0 ) n 2
0
2 T
2 3 4
欧拉公式
1 jz jz sin z e e 2j
1 jz jz cos z e e 2
所以周期性方波信号f（t）可以展开为：
A jn0t f t sin(n0 )e 2 n n
等效电路如图2－3－19，……――产生差模干扰。
测量仪器：示波器
２、频域分析：分析干扰信号的频谱分布（幅值 与频率的关系），是以频率轴f（或ω）为坐 标表示干扰信号。 表达式：F(ω)，表2－1，例：矩形脉冲。
F ( ) 2A sin( ) 2

测量仪器：频谱分析仪，测量接收机，选频 电压表。
2－3－7 共模干扰与差模干扰 对于设备的两个输入端（信号线或电源线） 1、 如果两输入端干扰信号的方向、幅度、相位 都相同――共模干扰； 2、 如果两输入端的干扰信号的方向相反、幅度 相同 ――差模干扰。
２－３－２ 带宽和波形 １、窄带干扰和宽带干扰 “窄带”和“宽带”是相对于接收机的带宽 而言 的。带宽的定义P23
例题：在上图中，设纵轴是电压U，求6dB带宽和3dB带 宽电平下降的倍数。 解：用dB表示电压的定义为
U dB 20lgU V
设U下降n倍→U／n，
则 U dB 20lg U / n 20lgU 20lg n ∴ U 20lg n ， 可以算出：ΔU＝6dB，n≈2；ΔU＝3dB，n≈1.4 。
例如：设有两个设备A和B，通过两根平行导线连 接，如图2－3－15 ，辐射场在导线上可能 产生两种感应电压：
①、在导线与系统地构成的回路上产生感应电压 Uc，如图2－3－16所示，
等效电路如图2－3－17，――产生共模干扰；
②、两根导线和设备（输出、输入端）构成的回 路上产生感应电压UD，如图2－3－18所示，
T ≤t＜ 2 2 ≤t≤ 2 2 T ＜t≤ 2 2


2 3 3
把（2－3－3）式代入（2－3－2）式：
jn0 jn0 1 / 2 jn0t A 2 Cn Ae dt (e e 2) T / 2 jn0T


2 3 5
，
可以画出周期性方波信号f（t）的频谱曲线，设
利用（ T2 /－ 4 3－4）式可以算出基波和各次谐波的幅度，如 表2－3－1。
n=
1
0.707 A
2
3
4 0
5
6
7
8 0
……
Cn

0.5
A

0.707 A 3

0.707 A 5

1A 6

0.707 A 7