频域测量与频谱分析仪
频谱分析仪知识概述
频谱分析仪知识一、概述（一）用途频谱分析仪是频域测试领域使用最广泛的一类仪器，可以测量连续波、脉冲及调制等多种信号的频谱，可以测试信号的频率、功率、带宽、调制等参数，增加选件可以进行相位噪声、噪声系数、信道功率、矢量信号、网络参数、故障定位、电磁兼容等测试分析，广泛应用于通信、雷达、导航、频谱管理、信号监测、信息安全等测试领域，还可以用于电子元器件、部件和设备的科研、生产、测试、试验以及计量等。
（二）分类与特点频谱分析仪按其工作原理可分为非实时频谱分析仪和实时频谱分析仪两大类。
●非实时频谱分析仪特点非实时频谱分析仪按工作原理分为扫描调谐型、超外差型等，它们首先对输入信号按时间顺序进行扫描式调谐变频，然后对变频后的信号进行中频滤波、包络检波、视频滤波等处理，最终得到信号的频谱信息。
这种扫描式频谱分析仪在某一瞬间只能“观看”一个频率，逐次“观看”待测信号的全部频率范围，因此，它们只能分析在规定时间内频谱几乎不变化的周期重复信号。
但是，扫本振型超外差式频谱分析仪具有频率范围宽、选择性好、灵敏度高、动态范围大等多项优点，是目前用途最广泛的一类频谱分析仪。
●实时频谱分析仪特点实时频谱分析仪通过FFT变换，能同时观测显示其规定频率范围内所有频率分量，而且保持了两个信号间的时间关系（相位关系），使得它不仅能分析周期信号、随机信号，而且能分析瞬时信号和猝发信号。
实时触发、无缝捕获和多域分析是实时频谱分析仪的几个主要特点。
实时频谱分析仪可以很好地解决现代雷达和通信系统中出现的脉冲压缩、捷变频、直扩、跳频、码分多址和自适应调制等各种复杂信号的测试需求。
频谱分析仪按其结构形式可分为台式、便携式、手持式和模块（VXI、PCI、PXI、LXI等总线形式)等类型产品。
（三）产品国内外现状国内生产频谱分析仪的厂家主要有：中国电子科技集团41所、成都前锋电子、天津德力、北京普源精电、安泰信电子、苏州同创电子等单位。
中国电子科技集团41所拥有台式、便携式、手持式和模块产品，频率范围覆盖3Hz～50GHz（通过外扩频方式可到110GHz）。
物理实验技术中的频率测量使用方法
物理实验技术中的频率测量使用方法物理实验中频率测量的使用方法在物理实验中，频率测量是一项重要的技术手段。
频率测量可以帮助我们了解物体的振动、波动以及各种物理信号的特性。
本文将介绍一些常见的频率测量使用方法，包括机械振子实验、示波器测量和频谱分析仪应用。
一、机械振子实验中的频率测量在机械振子实验中，频率测量是为了了解振子的固有频率，并用于研究与频率相关的现象。
常见的测量方法有计数器法和示波器法。
计数器法是一种简单直接的方法。
我们可以使用一个计数器来计算振子的振动周期，然后通过周期计算出频率。
这种方法适用于频率较低或周期较长的振动现象。
示波器法则是一种更为常见和精确的方法。
示波器可以将振子的振动实时显示在屏幕上，通过观察波形图的重复周期，可以直接测量出频率。
示波器法适用于频率较高或周期较短的振动现象。
二、示波器测量中的频率测量示波器是一种用于观察和测量电子信号的设备。
在物理实验中，示波器的频率测量功能被广泛应用于信号分析和调试。
示波器的频率测量主要通过时间测量来实现。
示波器可以测量信号波形的时间周期，并通过倒数转换为频率。
常见的示波器频率测量方法有峰峰值法和周期计数法。
峰峰值法是一种直接测量示波器屏幕上两个相邻波峰或波谷之间的时间间隔的方法。
通过不断测量并求平均值，可以得到相对精确的频率值。
周期计数法是一种更常用的示波器频率测量方法。
示波器可以自动识别信号波形的上升沿或下降沿，并开始计数，直到下一次上升沿或下降沿出现，然后停止计数并除以测量时间，得到频率值。
三、频谱分析仪在频率测量中的应用频谱分析仪是一种专门用于分析信号频谱的设备。
频谱分析仪可以将信号分解成不同频率分量，并显示每个频率分量的幅度和相位。
频谱分析仪的频率测量是基于信号的频谱分析原理。
通过将信号输入频谱分析仪，它可以对信号进行频域分解，然后通过测量各个频率分量的位置和幅度来得到频率信息。
频谱分析仪广泛应用于信号分析和故障诊断。
例如，在音频产业中，频谱分析仪可以用于分析音频信号的频谱，帮助制造商调试音响设备的性能。
什么是频谱分析仪,频谱分析仪的工作原理是什么,频谱分析仪怎样使用？
什么是频谱分析仪，频谱分析仪的工作原理是什么，频谱分析仪怎样使用？什么是频谱分析仪？频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器。
它又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等。
现代频谱分析仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果，能分析1赫以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号。
仪器内部若采用数字电路和微处理器，具有存储和运算功能；配置标准接口，就容易构成自动测试系统。
频谱分析仪的工作原理以及应用方面推广：频谱分析仪的组成及工作原理图1所示为扫频调谐超外差频谱分析仪组成框图。
输入信号经衰减器以限制信号幅度，经低通输入滤波器滤除不需的频率，然后经混频器与本振（LO）信号混频将输入信号转换到中频（IF）。
LO 的频率由扫频发生器控制。
随着LO频率的改变，混频器的输出信号（它包括两个原始信号，它们的和、差及谐波，）由分辨力带宽滤波器滤出本振比输入信号高的中频，并以对数标度放大或压缩。
然后用检波器对通过IF滤波器的信号进行整流，从而得到驱动显示垂直部分的直流电压。
随着扫频发生器扫过某一频率范围，屏幕上就会画出一条迹线。
该迹线示出了输入信号在所显示频率范围内的频率成分。
频谱仪各部分作用及显示信号分析输入衰减器：保证频谱仪在宽频范围内保持良好匹配特性，以减小失配误差;保护混频器及其它中频处理电路，防止部件损坏和产生过大的非线性失真。
混频器：完成信号的频谱搬移，将不同频率输入信号变换到相应中频。
在低频段（《3GHz）利用高混频和低通滤波器抑制镜像干扰;在高频段（》3GHz）利用带通跟踪滤波器抑制镜像干扰。
本振（LO）：它是一个压控振荡器，其频率是受扫频发生器控制的。
其频率稳定度锁相于参考源。
扫频发生器：除了控制本振频率外，它也能控制水平偏转显示，锯齿波扫描使频谱仪屏幕上从左到右显示信号，然后重复这个扫描不断更新迹线。
频谱分析仪原理
频谱分析仪原理
频谱分析仪是一种用于分析信号频谱特性的测量仪器。
它可以将复杂的信号分解成不同频率的成分，并以图形的方式显示出来。
频谱分析仪的原理是基于信号的傅里叶变换。
傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的数学方法。
通过对信号进行傅里叶变换，可以将信号分解成各个不同频率的正弦波或余弦波成分。
频谱分析仪中最常用的测量方法是快速傅里叶变换（FFT）。
FFT是一种高效的算法，可以快速地计算出信号的频谱。
它将连续的信号按一定的时间窗口进行采样，并对采样数据进行离散傅里叶变换，得到信号的频谱图。
在频谱分析仪中，采集到的信号首先经过放大器进行增益放大，然后通过模数转换器（ADC）将连续的模拟信号转换为离散
的数字信号。
接着，数字信号经过FFT算法进行处理，得到
信号的频谱数据。
频谱分析仪通常使用显示器来显示信号的频谱图。
频谱图通常以频率为横轴，以信号的幅度或功率为纵轴。
通过观察频谱图，可以分析信号的频率分布情况，了解信号的频率成分和强度。
除了显示频谱图外，频谱分析仪还可以对信号进行其他的测量和分析。
例如，可以测量信号的谐波失真、信噪比、频率稳定性等指标，以评估信号的质量和稳定性。
总之，频谱分析仪通过对信号进行傅里叶变换，将信号分解成不同频率的成分，并以图形的方式显示出来。
它是一种重要的工具，用于分析和评估各种信号的频谱特性。
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。
频谱分析仪基础知识
频谱分析仪基础知识一、频谱分析仪概述频谱分析仪是一种用于测量信号频率和功率的仪器。
它可以将输入信号转换为频率谱，以图形方式显示信号的频率成分。
频谱分析仪广泛应用于电子、通信、雷达、声音和医疗等领域。
二、频谱分析仪工作原理频谱分析仪的工作原理是将输入信号通过混频器与本振信号进行混频，得到中频信号，再经过中频放大器放大后送入检波器进行解调，最后通过显示器将频率谱显示出来。
三、频谱分析仪主要技术指标1、频率范围：指频谱分析仪能够测量的频率范围。
2、分辨率带宽：指能够分辨出的最小频率间隔。
3、扫描时间：指从低频到高频一次扫描所需的时间。
4、灵敏度：指能够检测到的最小信号幅度。
5、非线性失真：指由于仪器内部非线性元件所引起的信号失真。
6、动态范围：指能够同时测量到的最大和最小信号幅度。
7、抗干扰能力：指仪器对外部干扰信号的抵抗能力。
四、频谱分析仪使用注意事项1、使用前应检查仪器是否正常，如发现异常应立即停止使用。
2、避免在强电磁场中使用，以免影响测量结果。
3、使用过程中应注意避免信号源与仪器之间的干扰。
4、使用完毕后应关闭仪器，并妥善保管。
五、总结频谱分析仪是电子、通信等领域中非常重要的测量仪器之一。
它可以将输入信号转换为频率谱，以图形方式显示信号的频率成分。
在使用频谱分析仪时，应注意检查仪器是否正常、避免在强电磁场中使用、避免信号源与仪器之间的干扰以及使用完毕后应关闭仪器等事项。
了解频谱分析仪的工作原理及主要技术指标，对于正确使用它进行测量和调试具有重要意义。
随着科技的快速发展，频谱分析在电子、通信、航空航天等领域的应用越来越广泛。
频谱分析仪作为频谱分析的核心工具，在科研和工业生产中发挥了重要的作用。
本文将介绍频谱分析原理、频谱分析仪使用技巧，以及如何根据输入的关键词和内容撰写文章。
频谱分析是指将信号分解成不同频率的正弦波成分，并分析这些成分的幅度、相位、频率等特性的一种方法。
频谱分析可以用于测量信号的频率范围、识别信号中的谐波成分、了解信号的调制方式和判断信号的来源等。
频谱分析仪的工作原理及操作
五、 操作：
(一) 硬键、软键和旋钮：这是仪器的基本操作手段。1、 三个大硬键和一个大旋钮：大旋钮的功能由三个大硬键设定。按一下频率硬键，则旋钮可以微调仪器显示的中心频率;按一下扫描宽度硬键，则旋钮可以调节仪器扫描的频率宽度;按一下幅度硬键，则旋钮可以调节信号幅度。旋动旋钮时，中心频率、扫描宽度(起始、终止频率)、和幅度的dB数同时显示在屏幕上。2、 软键：在屏幕右边，有一排纵向排列的没有标志的按键，它的功能随项目而变，在屏幕的右侧对应于按键处显示什么，它就是什么按键。3、 其它硬键：仪器状态(INSTRUMNT STATE)控制区有十个硬键：RESET清零、CANFIG配置、CAL校准、AUX CTRL辅助控制、COPY打印、MODE模式、SAVE存储、RECALL调用、MEAS/USER测量/用户自定义、SGL SWP信号扫描。光标(MARKER)区有四个硬键：MKR光标、MKR 光标移动、RKR FCTN光标功能、PEAK SEARCH峰值搜索。控制(CONTRL)区有六个硬键：SWEEP扫描、BW带宽、TRIG触发、AUTO COVPLE自动耦合、TRACE跟踪、DISPLAY显示。在数字键区有一个BKSP回退，数字键区的右边是一纵排四个ENTER确认键，同时也是单位键。大旋钮上面的三个硬键是窗口键：ON打开、NEXT下一屏、ZOOM缩放。大旋钮下面的两个带箭头的键STEP配合大旋钮使用作上调、下调。
(三) 测试准备：1、限制性保护：规定最高输入射频电平和造成永久性损坏的最高电压值：直流25V，交流峰峰值100V。2、 预热：测试须等到OVER COLD消失。3、 自校：使用三个月，或重要测量前，要进行自校。4、 系统测量配置：配置是测量之前把测量的一些参数输入进去，省去每次测量都进行一次参数输入。内容：测试项目、信号输入方式(频率还是频道)、显示单位、制式、噪声测量带宽和取样点、测CTB、CSO的频率点、测试行选通等。配置步骤：按MODE键——CABLE TV ANALYZER软键——Setup软键，进入设置状态。细节为tune config调谐配置：包括频率、频道、制式、电平单位。Analyzer input输入配置：是否加前置放大器。Beats setup拍频设置、测CTB、CSO的频点(频率偏移CTB FRQ offset、CSO FRQ offset)。GATING YES NO是否选通测试行。C/N setup载噪比设置：频点(频率偏移C/N FRQ offset)、带宽。
频谱分析仪的原理与应用
频谱分析仪的原理与应用1. 什么是频谱分析仪？频谱分析仪是一种用于测量和分析信号频谱的仪器。
它能够将一个复杂的信号分解成不同频率分量，并显示出这些频率分量的幅度和相位信息。
频谱分析仪被广泛应用于无线通信、音频处理、电力系统等领域，主要用于故障诊断、信号质量评估和频谱监测等方面。
2. 频谱分析仪的工作原理频谱分析仪的工作原理基于信号的傅立叶变换。
傅立叶变换是将一个时域信号转换为频域信号的数学技术。
频谱分析仪通过对输入信号进行采样，然后使用快速傅立叶变换（FFT）算法将时域信号转换为频域信号。
FFT算法能够高效地计算出信号的频谱信息。
3. 频谱分析仪的应用频谱分析仪在各种领域中都有重要的应用，下面列举了一些常见的应用场景：3.1 无线通信在无线通信中，频谱分析仪用于信号质量评估和频谱监测。
它能够帮助工程师检测和解决信号干扰问题，提高通信系统的性能和可靠性。
3.2 音频处理频谱分析仪在音频处理领域中也有广泛的应用。
它可以帮助音频工程师分析音频信号的频谱特性，对音频进行均衡处理、降噪处理等，提高音频的质量。
3.3 电力系统频谱分析仪在电力系统中用于故障诊断和监测电力质量。
它可以检测和分析电力系统中的谐波、干扰等问题，提供电力系统运行的安全保障。
3.4 振动分析在机械领域，频谱分析仪可用于振动分析。
通过监测和分析机械设备的振动信号，可以判断设备的工作状态、故障原因等，以便进行维护和修理。
3.5 科学研究频谱分析仪在科学研究中也扮演着重要的角色。
比如在天文学中，频谱分析仪用于研究星体的辐射能谱，从而推断星体的性质和演化过程。
4. 频谱分析的优势和局限性频谱分析仪具有以下优势：•可以将信号分解为不同频率分量，便于对信号进行深入分析。
•可以显示信号的频谱信息，对信号特性进行可视化。
•可以帮助工程师解决信号质量问题和干扰问题，提高系统性能。
然而，频谱分析仪也有一些局限性：•频谱分析仪需要对信号进行采样和数字化，可能会引入一定的误差。
频谱分析仪——频域测量的最重要工具
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第 便携式 频谱 分析仪 安 立 公 司的便 携 式 频谱 分 析仪 的
产 品较 多 ，有 ＭＳ ６ ０ ６ ０ ６ ０ ２ ５ 、２ ６ 和２ ８ ： 系 列 频率 覆盖 ９ 种 ＫＨｚ ０ 至４ ＧＨｚ ， 外接 混 频 器 叮达到 １ ０ ＧＨｚ １ 。例 ３ ＭＳ ￣ １ １ ２ ８ Ａ频 借分析 仪的频率 量程 是９ ６３ ＫＨｚ
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颇 电路 ，扩 大删量频率 范围 。
颊 谱分析仪 与其 它测量 仪 器一样 ， 品有 于持 式 便携 式 和 台式 ： 总线
有 Ｇ Ｂ、ＶＸＩ ＰＩ 、ＰＣＩ 多种 方式 ，性 能
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频谱分析仪工作原理和应用
频谱分析仪工作原理和应用一、背景介绍频谱分析仪是一种广泛应用于信号处理、无线电通信、音频、电视、雷达、波谱分析等领域进行精确测量和频域分析的仪器。
频谱分析仪可分析电信号在频率域内的谱分布情况，用于检测和分析信号的频谱分布、峰值等特征参数，为电子工程技术提供了重要的指导和支持。
二、工作原理频谱分析仪从信号源处接收电信号，转换为数字信号处理，并将其转换为频率分布的能量谱图。
该谱图显示了信号在不同频率范围内的能量密度，通过观察信号谱图中的各个谷、峰的位置和幅度大小，可以了解到被测信号的频谱特征。
信号进入频谱分析仪后，通过输入缓冲放大器放大信号后，会被经过混频器和频率合成器的带通滤波器以及IF处理电路缩小至若干个独立的频带，通过差分放大器进行高增益，然后进入下一步进行FFT变换用于计算信号频谱，最终输出到显示屏上。
频谱分析仪温度对颜色反应敏感，可以在当前环境下自动分析并调整颜色的温度值，保证信号在显示时的准确性。
三、应用领域1. 电信工程：频谱分析仪被广泛应用于电信领域，用于检测无线电频率、电源干扰和其他干扰源。
2. 音频工程：频谱分析仪可用于音频信号处理和分析，检测音频干扰源和声音失真等，还可以进行噪声印象评估。
3. 电视工程：频谱分析仪可用于电视信号分析、调节和校准以及电视广播的宽带信号分析。
4. 波谱分析：频谱分析仪在波谱分析中起着至关重要的作用，可以用于分析GPS信号的相位噪声、信号接收的不确定性等。
5. 科学研究：频谱分析仪可用于科学研究中，如用于分析地球物理数据、射电望远镜数据、星际信号、宇宙微波背景等。
四、常见型号目前，市场上常见的频谱分析仪型号有Tektronix，Agilent，Rohde & Schwarz等品牌，其中包括基础型的频谱分析仪，以及多功能、高级的可编程频谱分析仪。
多数频谱分析仪可提供各种分析功能，比如PEAK HOLD，AVERAGING和ZOOM等，可以有效地应对不同的场景需求。
第7章 频域测量1
−∞ 1 ∞ f(t) = F(jw)e jet dω 2π ∫−∞ F(jω ) = ∫ f(t)e
− jew ∞
dt
非周期信号的频谱
频谱密度函数F (jω)是ω的连续函数，即 的连续函数， 非周期信号的频谱是连续的。 非周期信号的频谱是连续的。 f (t) 为实函数时 ， F(jω) = F*(-jω) ;f 为实函数时， (t) 为虚函数时 ， 有 F(jω) = -F*(-jω) 。 为虚函数时， 无 论 f (t) 为 实 函 数 或 虚 函 数 ， 幅 度 谱 |F(jω)|关于纵轴对称，相位谱e j(ω)关于 )|关于纵轴对称， 原点对称。 原点对称。
三、频谱分析仪的分类
实时 — —并行滤波法 顺序滤波法 模拟式 非实时可调滤波法 扫频滤波法 数字滤波法 数字式 快速傅立叶变换计算方法
常见的主要有： 频率特性测试仪：主要用于电路频率特性的测量，如幅频特性、 频带宽度、品质因数以及特性阻抗等 频谱分析仪：主要应用于测量信号的个谐波分量、频率及频率响 应、谐波失真及噪声分析等 网络分析仪：主要用于测量电子网络的频率响应，包括对幅值响 应、相位响应以及群时延的测量，在非线性，大功率网络的测试和分析 中发挥着重要的作用。
参参参参 正正正 发发发 被被被被 相相相
图7-9 线性系统的相频特性测量
7.2 频谱分析仪
一、信号的时域与频域分析
1 f (t ) = F (ω )e jωt dω ∫ 2π F (ω ) = ∫ f (t )e
− jωt
dt
图7-9 频谱分析原理
图7-12 频谱分析
二、频谱仪的主要用途
频谱分析仪的工作原理
频谱分析仪的工作原理
频谱分析仪是一种用于测量信号频谱特性的仪器。
它能够将一个信号分解成不同频率成分，并显示在频谱图上。
频谱分析仪的工作原理基于傅里叶变换。
傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的数学方法。
在频谱分析仪中，输入信号首先经过一个采样器进行采样，将模拟信号转换为数字信号。
然后，采样得到的数字信号进一步经过一个高速数字转换器（ADC）进行模数转换。
接下来，数字信号被送入快速傅里叶变换（FFT）算法。
FFT 算法能够将时域信号转换为频域信号，并计算出信号的频谱信息。
这些频谱数据随后被传输到显示器或计算机上，以产生频谱图。
频谱图是频谱分析仪显示的主要结果。
它将信号的频率表示为水平轴，将信号在每个频率上的能量表示为垂直轴。
频谱图能够清晰地显示信号的频率分布情况，包括频谱的峰值、宽度和相对大小等特征。
频谱分析仪在许多领域中得到广泛应用，如无线通信、音频处理、振动分析和故障诊断等。
通过对信号频谱的测量和分析，频谱分析仪能够帮助工程师和科研人员了解信号的特性，并进行相应的信号处理和优化。
物理实验技术中常用的测量仪器与设备
物理实验技术中常用的测量仪器与设备引言：在物理实验中，准确且可靠的数据是十分重要的。
为了获取高精度的数据，科学家和实验室技术人员经常使用各种测量仪器和设备。
本文将介绍一些物理实验中常用的测量仪器与设备，涵盖了光学、力学、电子学等领域。
光学测量仪器：1. 光谱仪：光谱仪是一种用于测量材料或光源光谱特性的设备。
通过光的色散性质将光信号分离成不同波长的成分，可以得知材料的化学成分、纯度等信息。
2. 分光光度计：分光光度计是用于测量溶液中物质浓度或化学反应速率的仪器。
它利用材料对特定波长的光吸收的特性，通过测量吸收光的强度来计算溶液中物质的浓度。
3. 反射望远镜：反射望远镜是一种常用的天文测量仪器。
它利用镜面的反射原理来收集和聚焦远处天体的光线，使我们能够观察到远离地球的星球、星系等。
力学测量仪器：1. 弹簧测力计：弹簧测力计是一种用于测量力的仪器。
它利用弹簧的弹性变形特性，通过测量弹簧变形的程度来计算施加在其上的力的大小。
2. 定滑轮组：定滑轮组常用于测量斜面上物体的力和速度。
它由滑轮和固定在架子上的滑轮构成，通过测量滑轮上悬挂物体的重力的大小以及滑轮上物体的速度，可以计算出其所受的力和加速度。
3. 加速度计：加速度计是一种用于测量物体加速度的仪器。
它利用质量和弹性元件的结合测量物体受到的力和加速度。
电子学测量仪器：1. 示波器：示波器是一种用于显示电压或电流随时间变化的设备。
它通过探针将电信号输入，然后将信号转换为图像显示在屏幕上，使我们能够观察到信号的振幅、频率和相位等特性。
2. 多用表：多用表是一种用于测量电流、电压和电阻等电性质的仪器。
它通常具有多个测量范围和多个功能选项，可以适应不同类型的电子实验。
3. 频谱分析仪：频谱分析仪是一种用于测量电信号频谱特性的设备。
它能够将复杂的信号分解成不同频率的成分，并通过频域分析显示在屏幕上。
结论：物理实验技术中使用的测量仪器与设备种类繁多，每种仪器都有其特定的功能和应用领域。
频谱分析仪的原理应用pdf
频谱分析仪的原理应用1. 简介频谱分析仪是一种用来测量信号的频率和幅度分布的设备。
它可以将复杂的信号分解成不同频率的成分，提供信号在频率域上的详细分析结果。
本文将介绍频谱分析仪的工作原理及其在各个领域的应用。
2. 工作原理频谱分析仪的工作原理基于快速傅里叶变换（FFT）算法。
简单来说，它将时域上的信号转换成频域上的频谱图。
具体的工作步骤如下：1.采样：频谱分析仪通过模数转换器将连续的模拟信号转换成离散的数字信号。
2.分段：采样得到的信号通常是连续的，为了进行分析，需要将信号分成多个小段。
3.加窗：由于分析的信号段有边界效应，在进行傅里叶变换前需对每个信号段加窗。
4.快速傅里叶变换（FFT）：对每个加窗后的信号段进行FFT变换，得到频谱图。
5.合并：将所有的信号段的频谱合并，得到最终的频谱图。
3. 应用领域频谱分析仪在以下领域有着广泛的应用：3.1 通信频谱分析仪在通信领域中扮演着重要的角色。
它可以用来分析无线电频谱，帮助调查和处理无线电干扰问题。
通过监测信号的频谱，可以确定干扰源，并采取相应的干扰消除措施。
此外，频谱分析仪还可以用于无线电频率规划和频谱管理。
3.2 音频在音频领域，频谱分析仪常用于音频信号的分析和处理。
它可以用来确定音频信号的频率分布，检测信号中的杂音和失真，并帮助进行音频信号的均衡和滤波处理。
频谱分析仪在音频设备的调试和优化中也发挥着重要作用。
3.3 电子设备测试频谱分析仪在电子设备测试中也扮演着重要角色。
它可以用来进行电磁兼容性测试，判断设备是否满足电磁兼容性标准。
频谱分析仪还可以用于测试射频（RF）信号，帮助定位和解决无线电频谱中的问题。
3.4 生物医学频谱分析仪广泛应用于生物医学领域。
它可以用来分析生物信号，例如心电图（ECG）、脑电图（EEG）和肌肉电图（EMG）。
通过对这些信号进行频谱分析，可以判断生物系统的功能状态、诊断疾病以及指导治疗。
4. 结论频谱分析仪是一种重要的测试设备，通过将信号从时域转换到频域，可以提供信号的频率和幅度分布的详细信息。
频域测量
快速傅立叶频谱仪的核心是以函数进行傅立叶变换的数学计算为 基础的计算机分析。因此需要使用高速数字计算机进行数字功率谱 的计算。根据抽样定理：最低取样速率应该大于或等于被取样信号 的最高频率的两倍。现代傅立叶频谱仪的工作频段一般在DC— 100KHz的低频段用。如HP3562A的分析频带为64Hz—100KHz， 国内永华厂的RE—201为20Hz—25KHz。 33
如何表示信号：
A T
A
f
时域表示法。
频域表示法。
如果不是正弦波？
矩形波、三角波、脉冲波等
30
下图是一个比单一正弦波更复杂，状态随时间变化的信号， A A
t
f1
频谱仪的分类：
2 f1 3 f1
f
按工作频率分：有低频频谱仪、射频频谱仪及微波频谱仪。 按频带宽度分：有宽频带频谱仪，窄带频谱仪。 按结构特点分：有台式、便携式、模块式。 按工作原理及被分析信号的特点分：实时频谱仪、扫描调谐型频谱
表示扫频振荡器的变容二极管的非线性程度，表现在刻度上是 刻度的非线性 f K 0 min
f1 f
f2 V1
K0 max
V2
vco最大控制灵敏度 K 0 max 线性系数 K0 min vco最小控制灵敏度
6 线性系数越接近1，压控曲线线性俞好
V
3、振幅平稳性
A1
A2
可用扫频信号的寄生调幅来表示
确的频率刻度线。只不过电平刻度是光点组成，而频率刻 度是垂直扫线组成。如要进一步较准则可用差频法产生菱 形频标。(图见P358)
频谱分析仪原理
频谱分析仪原理
频谱分析仪是一种用来测量信号频谱分布的仪器。
它基于傅里叶变换的原理，将时域信号转换为频域上的能量分布。
其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 采样：首先，频谱分析仪对待测信号进行采样，将连续的信号转换为离散的样本点。
2. 加窗：为了避免频谱泄露和干扰，对采样得到的样本数据进行窗函数处理。
窗函数可以减少信号末端样本的突变，提高频谱分辨率。
3. 傅里叶变换：采用傅里叶变换算法，将时域信号转换为频域上的能量分布。
这可以通过离散傅里叶变换（DFT）或快速傅里叶变换（FFT）实现。
4. 数据处理：对傅里叶变换的结果进行幅度和相位的计算，得到频谱图。
通常，频谱图以频率为横轴，能量或幅度为纵轴进行表示。
5. 显示和分析：最后，频谱分析仪将频谱图以图形的形式显示出来，便于用户对信号频谱进行直观的观察和分析。
用户可以根据频谱图上不同频率分量的能量分布，进行信号的频率测量、信号波形恢复、噪声干扰分析等应用。
总的来说，频谱分析仪的工作原理是通过采样、加窗和傅里叶变换等步骤，将时域信号转换为频域上的能量分布，从而实现
对信号频谱分布的测量与分析。
通过频谱分析，可以获取信号在不同频率上的能量分布情况，为用户提供有关信号特性和干扰情况的重要信息。
测量信号频率的技巧
测量信号频率的技巧测量信号频率是电子测量中一个非常常见且重要的任务。
在实际测量中，可以采用多种技巧来准确测量信号的频率。
下面将介绍一些常用的测量信号频率的技巧。
1. 使用频率计测量：频率计是一种专门用于测量信号频率的仪器。
通过将待测信号输入频率计，它可以直接显示信号的频率。
频率计的测量原理通常是基于时间间隔测量或周期测量。
时间间隔测量利用输入信号在一个固定时间内的波形周期数来计算频率，而周期测量则是直接测量输入信号的周期。
频率计的优点是测量精度高，适用于广泛的频率范围。
2. 使用频谱分析仪测量：频谱分析仪是另一种常用的测量信号频率的工具。
频谱分析仪通过对输入信号进行频谱分析，将信号在频域上的特性显示为频谱图。
频谱图可以清楚地显示信号的频率成分及其相对强度。
通过读取频谱图上的峰值位置，可以准确测量信号的频率。
频谱分析仪适用于复杂信号的频率测量，例如包含多个频率成分的信号。
3. 使用占空比测量：占空比是指周期性信号在一周期内的高电平时间与周期时间的比值。
对于非正弦波形的信号，可以通过测量占空比来间接测量信号频率。
当周期固定时，频率越高，单位时间内的周期数越多，从而高电平时间相对减少，占空比也相应减小。
因此，通过测量信号的占空比，可以推算出信号的频率。
4. 使用频率合成器测量：频率合成器是一种可以产生高稳定度、可编程频率的信号源。
通过使用频率合成器，可以将待测频率与合成器输出频率进行比较，从而准确测量信号的频率。
通常通过不断调整合成器的频率，使得合成器输出频率与待测频率相等，然后读取合成器上的频率设置值就可以得到准确的频率测量结果。
5. 使用信号源进行锁相测量：锁相测量是一种基于相位比较的频率测量方法。
它通过将待测信号与参考信号进行相位比较，从而测量信号的频率。
使用信号源可以产生一个可调频率的参考信号，然后将参考信号与待测信号进行相位比较，通过测量相位差的变化，可以计算出待测信号的频率。
综上所述，测量信号频率的技巧有很多种。
频谱分析仪基础知识-史上最好的
史上最好的频谱分析仪基础知识（收藏必备）前言频谱分析是观察和测量信号幅度和信号失真的一种快速方法，其显示结果可以直观反映出输入信号的傅立叶变换的幅度。
信号频域分析的测量范围极其宽广，超过140dB，这使得频谱分析仪成为适合现代通信和微波领域的多用途仪器。
频谱分析实质上是考察给定信号源，天线，或信号分配系统的幅度与频率的关系，这种分析能给出有关信号的重要信息，如稳定度，失真，幅度以及调制的类型和质量。
利用这些信息，可以进行电路或系统的调试，以提高效率或验证在所需要的信息发射和不需要的信号发射方面是否符合不断涌现的各种规章条例。
现代频谱分析仪已经得到许多综合利用，从研究开发到生产制造，到现场维护。
新型频谱分析仪已经改名叫信号分析仪，已经成为具有重要价值的实验室仪器，能够快速观察大的频谱宽度，然后迅速移近放大来观察信号细节已受到工程师的高度重视。
在制造领域，测量速度结合通过计算机来存取数据的能力，可以快速，精确和重复地完成一些极其复杂的测量。
有两种技术方法可完成信号频域测量（统称为频谱分析）。
1．FFT分析仪用数值计算的方法处理一定时间周期的信号，可提供频率；幅度和相位信息。
这种仪器同样能分析周期和非周期信号。
FFT 的特点是速度快；精度高，但其分析频率带宽受ADC采样速率限制，适合分析窄带宽信号。
2．扫频式频谱分析仪可分析稳定和周期变化信号，可提供信号幅度和频率信息，适合于宽频带快速扫描测试。
图1 信号的频域分析技术快速傅立叶变换频谱分析仪快速傅立叶变换可用来确定时域信号的频谱。
信号必须在时域中被数字化，然后执行FFT算法来求出频谱。
一般FFT分析仪的结构是：输入信号首先通过一个可变衰减器，以提供不同的测量范围，然后信号经过低通滤波器，除去处于仪器频率范围之外的不希望的高频分量，再对波形进行取样即模拟到数字转换，转换为数字形式后，用微处理器（或其他数字电路如FPGA,DSP）接收取样波形，利用FFT计算波形的频谱，并将结果记录和显示在屏幕上。
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6.1 时域测量和频域测量的比较
6.2 频率特性测试仪 5.3 频谱分析仪
本章要点
·时域测量和频域测量的关系 ·频率特性的测量方法 ·频率特性测试仪的工作原理及使用方法 ·频谱分析仪的工作原理及使用方法
本章难点
·频率特性测试仪和频谱分析仪的工作原理
5.1 时域测量和频域测量的比较
（2）测量步骤 将扫频仪的扫频输出与 波测网络的输入用电缆连接，用检波探头将 被测幅度和频率都以绝对值定标的频谱仪， 可对电信号和电路的频率、电平、调制度、 调制失真、频偏、互调失真、带宽、窄带噪 声、增益、衰减等多种参数进行测量，配接 天线可测量场强、干扰。由于频谱仪的测量 功能较多，因此被广泛应用于广播、电视、 通信、雷达、导航、电子对抗及各种电路的 设计、制造和电子设备的维护、修理等方面。
（3）输出扫频信号频率范围的检查：
将输出探头与输入探头对接，每一频段都应在 屏幕上显示一矩形方框。频率范围一般分三 档：0～75MHz、75～50MHz、150～ 300MHZ，用波段开关切换。
（4）检查内、外频标
检查内频标时，将“频标选择”开关置 “1MHZ”或“10MHZ”内频标，在扫描基线 上可出现1MHZ或10MHZ的菱形频标，调节 “频标幅度”旋钮，菱形频标幅度发生变化， 使用时频标幅度应适中，调节“频偏”旋钮， 可改变各频标间的相对位置。若由外频标插 孔送入标准频率信号，在示波器上应显示出 该频率的频标。
（4）调频非线性系数 扫频频偏在±7.5MHz时≤20%。 （5）频标 菱形，分为1MHz、10 MHz和外接三种。 （6）输出扫频信号电压 >0.1V。 （7）输出阻抗 75Ω。 （8）扫频信号输出步进衰减
粗衰减：0、10、20、30、40、50、60dB； 细衰减：0、2、3、4、6、8、10 dB。 （9）检波探头 输入电容≤5pF，最大允许输入直流电压 为300V。
图6-4 频率特性测试仪组成框图
频率特性测试仪主要由扫频信号发生器、频标 电路以及示波器等组成，其组成框图如图6-4中的 虚线框内所示。
扫频信号发生器是组成频率特性测试仪的关键 部分，它主要由扫描电路、扫频振荡器、稳幅电 路和输出衰减器构成，如图6-5所示。
图6-5 扫频信号发生器组成框图
6.2.2.1 扫描发生器
6.2.3.1 仪器面板图 如图6-11所示，面板上各个控制装置及旋钮的名称和作
用
图6-11 BT3C型 频率特性测试仪
6.2.3.2 主要技术指标 （1）中心频率 在1～300MHz内可任意调 节，分三个波段
第I波段：1～75MHz； 第II波段：75～150MHz； 第III波段：150～300MHz； （2）扫频频偏 最小扫频频偏≤±0.5MHz; 最大扫频频偏>±7.5MHz。 （3）寄生调幅系数 扫频频偏在±7.5MHz 时≤±7.5%。
测量和观察一个电信号的最常用的仪器是 大家熟悉的示波器，它是以时间t为水平轴对 信号波形进行测量和显示，这种分析方法是 在时间域内观察和分析信号，所以称为信号 的时域测量和分析。以电信号的频率f作为水 平轴来测量分析信号的变化，这就是在频率 域内对信号进行观察和测量，简称为信号的 频域测量和频谱分析。
（5）零频标的识别方法
频标选择放在“外接”位置，“中心频率” 旋钮旋至起始位置，适当旋转时，在扫描基 线上会出现一只频标，这就是零频标。零频 标比较特别，将“频标幅度”旋钮调至最小 仍出现。
（6）检查扫频信号寄生调幅系数
用输出探头和输入探头分别将“扫频信号输出” 和“Y轴输入”相连，将“输出衰减”的粗细衰减 旋钮均置0Db，选择内频标（如1MHZ），在屏幕 上会出现一个以基线为零电平的矩形图形，如图 7.12所示，调整中心频率度盘，扫频信号和频标 信号都会移动，调节显示部分各旋钮，使图形便 于观测，记下最大值A、最小值B，则扫频信号寄 生调幅系数为
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。
（2）扫频频偏的检查：
调整频偏旋钮，使最小频偏为±0.5MHz，最大 频偏为±7.5MHz。
电压幅度的变化，将每个频率点及对应的输出电压描 点，再连成光滑曲线的幅频特性曲线，即可得到被测 网络的幅频特性曲线（如图6-3）。
图6-2 点频法测量幅频特性的原理图
（2）扫频测量法 扫频测量法是是利用一个扫频信号发生器取代了点
频法中的正弦信号发生器，用示波器取代了点频法中的 电压表组成的。其基本工作原理如图6-3所示。图（6-3） 中扫频信号发生器中的扫频振荡器是关键环节，它产生 一个幅度恒定且频率随时间线性连续变化的信号作为被 测网络的输入信号，通常称为扫频信号，如图6-3（b） 中的波形②。这个扫频信号经过被测电路后就不再是等 幅的，而是幅度按照被测网络的幅频特性做相应变化， 如图6-3（b）中的波形④，这个包络线的形状就是被测 电路的幅频特性。最后经过Y通道放大，加到示波管Y偏 转系统。
扫描电路产生线性良好的锯齿波电压，如图6-3 （b）中的波形①。这个锯齿波电压一方面加到扫频 振荡器中对其振荡频率进行调制,使其输出信号的瞬时 频率在一定的频率范围内由低到高作线性变化,但其幅 度不变,这就是前述的扫频信号。另一方面，该锯齿波 电压通过放大，加到示波管X偏转系统，配合Y偏转信 号来显示图形。
图6-8 稳幅电路原理图
6.2.2.4 输出衰减器
输出衰减器用于改变扫频信号的输出幅度。 在扫频仪中，衰减器通常有两组：一组为粗 衰减，一般是按每挡为 10dB或20dB步进衰 减；另一组为细衰减，按每挡1dB或2dB步进 衰减。多数扫频仪的输出衰减量可达100dB。
6.2.2.5 频率标志电路
频率标志电路简称为频标电路，其作用是 产生具有频率标志的图形，叠加在幅频特性 曲线上，以便能在屏幕上直接读出曲线上某 点相对应的频率值。频标的产生方法通常是 差频法，其原理框图如图6-9所示。
图6-9 差频法产生频标的原理框图
图6-10 叠加在曲线上的频标图
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。
示波管的水平扫描电压，同时又用于调制扫频信
号发生器形成扫频信号。因此，示波管屏幕光点的水 平移动，与扫频信号频率随时间的变化规律完全一致， 所以水平轴也就变换成频率轴。也就是说，在屏幕上 显示的波形就是是被测网络的幅频特性曲线。
图6-3 扫频法测量幅频特性
6.2.2 频率特性测试仪工作原理 频率特性测试仪（简称扫频仪），主要用于测 量网络的幅频特性。它是根据扫频法的测量原理设 计而成的。简单地说，就是将扫频信号源和示波器 的X-Y显示功能结合在一起，用示波管直接显示被测 二端网络的频率特性曲线，是描绘网络传递函数的 仪器。这是一种快速、简便、实时、动态、多参数、 直观的测量仪器，广泛地应用于电子工程等领域。 例如，无线电路、有线网络等系统的测试、调整都 离不开频率特性测试仪。
要求在整个波段内，r20%。
图6-12 扫频信号寄生调幅 图6-13 扫频信号的非线性
（8）“1MHZ”或“10MHZ”频标的识别方 法
找到零频标后，将波段开关置于“Ι”， “频标幅度”旋钮调至适当位置，将频标选 择放在“1MHZ”位置，则零频标右边的频标 依次为1MHZ,2MHZ… …。将频标选择放在 “10MHZ”位置，则零频标右边的频标依次为 10MHZ,20MHZ… …，两大频标之间频率间 隔10MHZ，大频标与小频标之间频率间隔 5MHZ。
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。
时域测量和频域测量的比较可用图6-1来说明 图6-1 时域测量和频域测量的比较
通过观察图6-1可以发现，时域分析和频 域分析可用来观察同一个电信号，两者的图形 却是不一样的，但两者所得到的结果是可以互 译的，即时域分析与频域分析之间有一定的对 应关系，从数学上说就是一对傅立叶变换的关 系。但是两者又是从时间和频率两个不同的角 度去观察同一事物，故各自得到的结果都只能 反映事物的某个侧面。因此从实际测量的观点 来看，时域分析和频域分析各有用武之地。
6.2.3.3 基本测量方法
（1）频标的读法 测读频标必须先把频标选择开 关置于10 MHz处进行粗测，然后转换频标选择至1 MHz进行精测。当波段开关置I，频标选择至10 MHz， 中心频率度盘在起始位置“0”附近，屏幕中心线上 应出现零频频标（该频标与其它频标相比，频标幅 度和宽度明显偏大），在它右边的第一个大频标的 是10MHz频标，第二个大频标是20 MHz频标，依次 类推。
贵州电子信息职业技术学院
本节小结
时域测量和频域测量是从不同的角度去观测 同一网络，两者各有特点，互为补充，具体工作 中要根据具体的测量内容来选择。
6.2 频率特性测试仪
6.2.1 频率特性的测量方法 6.2.2 频率特性测试仪工作原理
6.2.3 BT-3频率特性测试仪 6.2.4 扫频仪的应用
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