频谱监测及瞬态信号捕获技术PPT
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现代电子测量频谱分析仪PPT课件
5
频谱分析仪
频谱分析仪的用途
信号的频谱分析； 信号的基本参数测量； 频率稳定度的测试； 配接天线后用作场强仪，用于EMC测量； 网络测量；
6
频谱分析仪
频谱分析仪的用途
低频频谱分析仪广泛应用于声频、振动与冲击、 机械工程、建筑、医学等领域；
以FFT为核心的频谱仪能提供包括相位谱在内 的各种频谱，可用于信号的时域、领域、幅值 域的各种分析；
22
频谱分析仪
频谱分析仪的频率分辨率
滤波器的半功率带宽及有效噪声带宽
半功率带宽即为3dB带宽； 当理想的矩形滤波器在矩 形曲线下的面积与实际滤波 器特性曲线下的面积相等时， 矩形的宽度即为实际滤波器 有效噪声带宽； 常用3dB带宽来代替有效 噪声带宽。
23
频谱分析仪
频谱分析仪的频率分辨率
滤波器的半功率带宽及有效噪声带宽
12
频谱分析仪
频谱分析仪的工作原理
目前微波或 高频频谱分析仪 普遍采用的是扫 频超外差的测试 原理, 简化原理 框图如右图所示
13
频谱分析仪
频谱分析仪的工作原理
频谱分析的 过程如右图所示
14
频谱分析仪
频谱分析仪的工作原理
包络检波器：频谱仪显示的是经包络检波器后的视频信号，检 波器应跟随 IF信号的包络而变化，而不是随 IF正弦波本身的 瞬时值而变。
54
频谱分析仪
频谱仪使用中的问题
第一级混频器过载造成的失真 当输入信号的幅度超过了混频电路的最大线性范围时， 其输出的幅度就会比正常值低，并且由于交调或谐波失真 而产生出许多不需要的信号； 对于一般的频谱分析仪，加到第一级混频器上的最佳信 号幅度约为+17dBmV；
55
频谱分析仪
频谱分析仪
频谱分析仪的用途
信号的频谱分析； 信号的基本参数测量； 频率稳定度的测试； 配接天线后用作场强仪，用于EMC测量； 网络测量；
6
频谱分析仪
频谱分析仪的用途
低频频谱分析仪广泛应用于声频、振动与冲击、 机械工程、建筑、医学等领域；
以FFT为核心的频谱仪能提供包括相位谱在内 的各种频谱，可用于信号的时域、领域、幅值 域的各种分析；
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频谱分析仪
频谱分析仪的频率分辨率
滤波器的半功率带宽及有效噪声带宽
半功率带宽即为3dB带宽； 当理想的矩形滤波器在矩 形曲线下的面积与实际滤波 器特性曲线下的面积相等时， 矩形的宽度即为实际滤波器 有效噪声带宽； 常用3dB带宽来代替有效 噪声带宽。
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频谱分析仪
频谱分析仪的频率分辨率
滤波器的半功率带宽及有效噪声带宽
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频谱分析仪
频谱分析仪的工作原理
目前微波或 高频频谱分析仪 普遍采用的是扫 频超外差的测试 原理, 简化原理 框图如右图所示
13
频谱分析仪
频谱分析仪的工作原理
频谱分析的 过程如右图所示
14
频谱分析仪
频谱分析仪的工作原理
包络检波器：频谱仪显示的是经包络检波器后的视频信号，检 波器应跟随 IF信号的包络而变化，而不是随 IF正弦波本身的 瞬时值而变。
54
频谱分析仪
频谱仪使用中的问题
第一级混频器过载造成的失真 当输入信号的幅度超过了混频电路的最大线性范围时， 其输出的幅度就会比正常值低，并且由于交调或谐波失真 而产生出许多不需要的信号； 对于一般的频谱分析仪，加到第一级混频器上的最佳信 号幅度约为+17dBmV；
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频谱分析仪
信号的采集与处理PPT课件
.
2
信号
模拟信号
模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的 时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。模 拟信号分布于自然界的各个角落，如每天温度的变化。电学上的模拟信号主要 是指幅度和相位都连续的电信号，此信号可以被模拟电路进行各种运算，如放 大，相加，相乘等。
• 转换时间，指从发出启动命令到转换结束获得整个数字信号为止所 需要的时间间隔。
.
24
A/D转换器
2. A/D转换器的主要参数
例1：S3C2410中的A/D转换器 • 8路10位，并支持触摸屏功能。 • 精度位1.5位，量程为0~3.3V，最
大转换速率为500K。
例1
例2： 8位模数(A/D) 转换器 ADC0809
1.模数转换器与单片机的接口
.
28
单片机
2.模数转换器与单片机的接口的编程
查询方式：
.
29
单片机
2.模数转换器与单片机的接口的编程
定时采样方式 向A／D发出启动脉冲信号后，先进行软件延时．延时时间取决于转换时间(
滤波器
低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器
低通
带通
高通
.
带阻 11
调理通道
2.滤波电路
2.1 RC无源滤波器
在测试系统中，常用RC滤波器。因为这一领域中信号频率相对来说不高。 而RC滤波器电路简单，抗干扰强，有较好的低频性能，并且选用标准阻容 元件 。
1) 一阶RC低通滤波器
.
12
2.1 RC无源滤波器 2) 一阶RC高通滤波器
.
8
调理通道
1.放大电路
1.1直流放大电路
无线电频谱管理的频谱监测技术分享
无线电频谱管理的频谱监测技术分享随着无线电技术的不断发展，无线电频谱管理变得愈发重要。
频谱是有限的资源，因此需要有效的管理和监测。
本文将介绍一些频谱监测技术，以及其在无线电频谱管理中的重要性和应用。
一、频谱监测技术的定义和作用频谱监测技术是指通过一定的设备和手段，对无线电频谱进行监测和分析，以获取频谱的使用情况、干扰情况等信息。
通过频谱监测技术，可以有效地管理和维护无线电频谱资源，确保无线电通信的正常运行。
频谱监测技术的作用主要体现在以下几个方面：首先，通过监测频谱的使用情况，可以及时发现频谱资源的浪费和滥用情况，有针对性地进行管理和监督；其次，通过监测频谱的干扰情况，可以及时发现和解决无线电通信中的干扰问题，提高通信质量和效率；最后，通过监测频谱的变化情况，可以及时调整频谱分配方案，以适应无线电通信技术的发展和变化。
二、频谱监测技术的分类和原理频谱监测技术根据其监测方式和原理的不同，可以分为多种类型。
其中，常见的频谱监测技术包括实时监测技术、扫描监测技术、远程监测技术等。
实时监测技术是指通过特定的设备和软件，对特定频段的无线电频谱进行实时监测和显示。
这种技术主要适用于频谱使用情况的实时监测和分析，可以直观地了解频谱的使用情况和变化趋势。
扫描监测技术是指通过扫描仪等设备，对一定频段的无线电频谱进行扫描和记录。
这种技术主要适用于对频谱的全面监测和分析，可以获取更全面的频谱使用情况和干扰情况。
远程监测技术是指通过远程设备和网络，对远距离的无线电频谱进行监测和管理。
这种技术主要适用于对大范围频谱资源的监测和维护，可以实现远程控制和管理。
无论是哪种类型的频谱监测技术，其原理都是通过特定的设备和手段，对无线电频谱进行采集、分析和显示，以实现对频谱资源的有效管理和维护。
三、频谱监测技术在无线电频谱管理中的应用频谱监测技术在无线电频谱管理中具有重要的应用价值。
首先，通过频谱监测技术，可以及时发现和解决频谱资源的浪费和滥用问题，提高频谱资源的利用效率和可持续性。
频谱分析与处理教学课件PPT
X 1(k )
X (k )
X 2(k )
W
k N
－1
X (k N ) 2
X1(k), X2(k) 都是 N/2 点的 DFT，它们各自又
可分成 N/4 点的DFT: X3 ， X4 ， X5 ， X6 ，如
此继续分下去，直至两点h DFT。
18
x(0) x(4) x(2) x(6) x (1)
x(5) x(3)
n0
r0
r0
N/21
N/21
x(2r)WN2rk WNk x(2r1)WN2rk
r0
r0
N/21
N/21
x1(r)WN2rk WNk
x2(r)WN2rk
r0
h
r0
15
利用性质：
W N 2ej2 N 2ejN 2 /2W N/2
则有
N 1
N 1
2
2
X k x 1rW N rk 2 W N k x 2rW N rk 2 X 1k W N kX 2k
1 1
1
1
W1
W 1
x
(2
)
1 1
1 W 1
1 W1
x (1)
x
h( 3
)
12
X(0) = x(0)+x(2) + x(1)+x(3) = g1 + g2
X(1) = x(0)-x(2) +W1(x(1)-x(3)) = h1 +W1h2
X(2) = x(0)+x(2) – (x(1)+x(3)) = g1 – g2
h
5
计算机无法处理连续的周期的信号 需要一种傅里叶变换对，在时域与频域都是离散非周期的
电子测量技术第7章 频域测量技术ppt课件
们进行分类。 例如， 可分为模拟式、 数字式、 模 拟数字混合式； 实时型、 非实时型； 恒带宽分析、 恒百分比带宽分析； 单通道型、 多通道型。 按工 作频带， 还可以分为高频、 低频等等。 按工作原 理， 大致可以归为滤波法和计算法两大类。 下面 就上述几种分类， 对各类仪器的特点和应用对象 作一简要说明。
第7章 频域测量技术
其物理意义为， 两者能从白噪声源中传输同等的能 量。 只要不是很粗劣的滤波器， 其有效噪声带宽很接近 于3 dB带宽，为了分析方便， 常用3 dB带宽来代替有效噪 声带宽。
频率信号的能力。 当两个频率间隔等于滤波器带宽的等 幅信号同时输入频谱仪时， 频谱仪“正好〞能将它们分 开， 谱图上出现两个峰， 峰谷点之间差3 dB， 如图7- 6 所示。
图7- 1 信号的时域波形及频域频谱
第7章 频域测量技术
从时域t方向描述的电信号就是我们在示波器上看到的 波形f(t)， 从频域f方向看到的这个信号可表示为一组沿频 率轴步进的正弦信号的集合， 即S(ω)， 每一个正弦信号代 表这个电信号在频率点所具有的分量值， 也称为信号的频 谱或频谱分量。
频谱是对信号及其特性的频率域描述。 一个在时域看 来是复杂波形的信号， 它的频谱可能是简单的， 在时域 不容易获取信号的有关信息在频域可能是容易获取的。 一 般来说， 确定性信号存在着傅立叶变换， 由它可获得确 定的频谱。 随机信号只能就某些样本函数的统计特征值作 出估算， 如均值、 方差等， 这类信号不存在傅立叶变换， 对它们的频谱分析指的是它的功率谱分析。
本章主要介绍信号的频谱分析技术及线性系统的频率 特性测量技术， 包括频谱分析仪、 失真度测量仪、 扫频仪 及网络分析仪等的测量原理。
第7章 频域测量技术
7.1 7.1.1
第7章 频域测量技术
其物理意义为， 两者能从白噪声源中传输同等的能 量。 只要不是很粗劣的滤波器， 其有效噪声带宽很接近 于3 dB带宽，为了分析方便， 常用3 dB带宽来代替有效噪 声带宽。
频率信号的能力。 当两个频率间隔等于滤波器带宽的等 幅信号同时输入频谱仪时， 频谱仪“正好〞能将它们分 开， 谱图上出现两个峰， 峰谷点之间差3 dB， 如图7- 6 所示。
图7- 1 信号的时域波形及频域频谱
第7章 频域测量技术
从时域t方向描述的电信号就是我们在示波器上看到的 波形f(t)， 从频域f方向看到的这个信号可表示为一组沿频 率轴步进的正弦信号的集合， 即S(ω)， 每一个正弦信号代 表这个电信号在频率点所具有的分量值， 也称为信号的频 谱或频谱分量。
频谱是对信号及其特性的频率域描述。 一个在时域看 来是复杂波形的信号， 它的频谱可能是简单的， 在时域 不容易获取信号的有关信息在频域可能是容易获取的。 一 般来说， 确定性信号存在着傅立叶变换， 由它可获得确 定的频谱。 随机信号只能就某些样本函数的统计特征值作 出估算， 如均值、 方差等， 这类信号不存在傅立叶变换， 对它们的频谱分析指的是它的功率谱分析。
本章主要介绍信号的频谱分析技术及线性系统的频率 特性测量技术， 包括频谱分析仪、 失真度测量仪、 扫频仪 及网络分析仪等的测量原理。
第7章 频域测量技术
7.1 7.1.1
信号的频谱分析 ppt课件
x(t) X0 [ X ne jnw1t X ne jnw1t ] n1
或
x(t)
X e jnw1t n
(n 0,1,2)
n
X n
1 2
(an
jbn )
1 T
T 2
T
x(t
)e
jnw1t
dt
2
n 0,1,2,3,...
an
ppt课件
2 T
T
2 T
x(t)
cosn1tdt
2
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§ 1-3 周期信号的频谱分析
式中
0＝
2
T0
2f0
近似方波的叠加演示—复频信号发生器.exe
ppt课件
19
§ 1-2 信号的时域及频域描述
周 期 方 波 的 描 述
ppt课件
20
第三节 周期信号的频谱分析
信号的表示：★ 时间域表示，例如 x(t) ，简称时域信号； ★ 频率域表示，例如X ( f )，简称频域信号；
它们的关系：
在一般情
况下
，X
是
n
复数
，可以写成：
X n X nR jX nI X n e jn
式中 Xn
X
2 nR
X
2 nI
n
arctg
X nI X nR
X
n与X
共
n
轭，即X
n
X n；n
n
把周期函数x(t)展开为傅利叶级数的复指数函数
形式后，可分别以X n 和n 作幅频谱和相
频谱图。
ppt课件
35
§ 1-3 周期信号的频谱分析
测试技术中的周期信号ppt课，件 大都满足该条件。
第2部分雷达信号频率的测量-PPT课件
第2 章 雷达信号频率的测量
2.1 2.2 2.3 2.4 概述 频率搜索接收机 比相法瞬时测频接收机 信道化接收机
2 ．1
概述
要点： l 重要性 l 主要技术指标 l 技术分类 1．重要性 载波频率是雷达的基本、重要特征，具有相对稳 定性，使信号分选、识别、干扰的基本依据。
2．主要技术指标
1) 测频时间 定义：从信号到达至测频输出所需时间，是确定 或随机的。 要求：瞬时测频，即在雷达脉冲持续时间内完成 载波频率测量。 重要性：直接影响侦察系统的截获概率和截获时 间。
f
1．微波鉴相器
1） 简单微波鉴相器原理如图
功率 分配 延时 线 相加 器 检波 器
鉴相输出信号: T是延迟线的延迟时间。
2 U 2 kA 1 cos T 0
微波鉴相器用于实现信号的自相关运算，因此需要考虑 以下条件： •相干的基本条件： T • 否则不能进行相关运算。 单值测量条件：
测频时间(续)
• 频域截获概率: 即频率搜索概率，单个脉冲的频率搜索概率定义为
P IF1 f r f 2 f1
fr ―― 测频接收机瞬时带宽， f2-f1 是测频范围，即侦察频 率范围 • 截获时间: 达到给定的截获概率所需的时间，如果采用瞬时测频接 收机，则单个脉冲的截获时间为
tIF T tth 1 r
. .
m2
第一本振组 第二本振组
纯信道化接收机工作原理（续）
第一分路器: 第一中放带宽: 第一中频频率: 第一本振组： 第二分路器 : 第二中放带宽 : 第二中频频率: 第二本振组 :
f f f m r 1 2 1 1
m1
f f f j 0 . 5 f , j 0 , m 1 L 1 j 1 i 1 r 1 1
2.1 2.2 2.3 2.4 概述 频率搜索接收机 比相法瞬时测频接收机 信道化接收机
2 ．1
概述
要点： l 重要性 l 主要技术指标 l 技术分类 1．重要性 载波频率是雷达的基本、重要特征，具有相对稳 定性，使信号分选、识别、干扰的基本依据。
2．主要技术指标
1) 测频时间 定义：从信号到达至测频输出所需时间，是确定 或随机的。 要求：瞬时测频，即在雷达脉冲持续时间内完成 载波频率测量。 重要性：直接影响侦察系统的截获概率和截获时 间。
f
1．微波鉴相器
1） 简单微波鉴相器原理如图
功率 分配 延时 线 相加 器 检波 器
鉴相输出信号: T是延迟线的延迟时间。
2 U 2 kA 1 cos T 0
微波鉴相器用于实现信号的自相关运算，因此需要考虑 以下条件： •相干的基本条件： T • 否则不能进行相关运算。 单值测量条件：
测频时间(续)
• 频域截获概率: 即频率搜索概率，单个脉冲的频率搜索概率定义为
P IF1 f r f 2 f1
fr ―― 测频接收机瞬时带宽， f2-f1 是测频范围，即侦察频 率范围 • 截获时间: 达到给定的截获概率所需的时间，如果采用瞬时测频接 收机，则单个脉冲的截获时间为
tIF T tth 1 r
. .
m2
第一本振组 第二本振组
纯信道化接收机工作原理（续）
第一分路器: 第一中放带宽: 第一中频频率: 第一本振组： 第二分路器 : 第二中放带宽 : 第二中频频率: 第二本振组 :
f f f m r 1 2 1 1
m1
f f f j 0 . 5 f , j 0 , m 1 L 1 j 1 i 1 r 1 1
频谱分析PPT课件
✓ 对线性系统非线性失真的测量，如测量噪声、失 真度、调制度等。
频谱分析仪的基本原理
频谱分析仪是使用不同方法在频域内对信号 的电压、功率、频率等参数进行测量并显示的仪 器。一般有FFT分析（实时分析）法、非实时分析 法两种实现方法。
➢FFT分析法：在特定时段中对时域数字信号进行 FFT变换，得到频域信息并获取相对于频率的幅度、 相位信息。可充分利用数字技术和计算机技术， 非常适于非周期信号和持续时间很短的瞬态信号 的频谱测量。
频谱分析仪的分类
按分析处理方法分类：模拟式频谱仪、数字式 频谱仪、模拟/数字混合式频谱仪；
按基本工作原理分类：扫描式频谱仪、非扫描 式频谱仪；
按处理的实时性分类：实时频谱仪、非实时频 谱仪；
按频率轴刻度分类：恒带宽分析式频谱仪、恒 百分比带宽分析式频谱仪；
按输入通道数目分类：单通道、多通道频谱仪；
对应的周期信号付氏变换式为：
频谱密度函数 简称频谱
Fj2cnn0 n
周期信号的频谱特性
频谱密度由无穷个冲激函数组成，位于谐波频率 nω0处冲激函数的强度是第n个付氏级数系数的2π 倍。
离散性：频谱是离散的，由无穷多个冲激函数组 成；
谐波性：谱线只在基波频率的整数倍上出现，即 谱线代表的是基波及其高次谐波分量的幅度或相 位信息；
脉冲宽度和频带宽度（续1）
脉冲宽度与频带宽度对周期信号频谱的影响
X (t)
-2T 0
-T0 -T1 T1T 0/2 T 0
2T 0
t
连续方波信号的波形如上图所示，它在一个周 期内的时域表达式为 x(t)1 t T1
0 T1 t T0 2
其中T0为方波的周期，脉冲宽度为2T1。
脉冲宽度和频带宽度（续2）
频谱分析仪的基本原理
频谱分析仪是使用不同方法在频域内对信号 的电压、功率、频率等参数进行测量并显示的仪 器。一般有FFT分析（实时分析）法、非实时分析 法两种实现方法。
➢FFT分析法：在特定时段中对时域数字信号进行 FFT变换，得到频域信息并获取相对于频率的幅度、 相位信息。可充分利用数字技术和计算机技术， 非常适于非周期信号和持续时间很短的瞬态信号 的频谱测量。
频谱分析仪的分类
按分析处理方法分类：模拟式频谱仪、数字式 频谱仪、模拟/数字混合式频谱仪；
按基本工作原理分类：扫描式频谱仪、非扫描 式频谱仪；
按处理的实时性分类：实时频谱仪、非实时频 谱仪；
按频率轴刻度分类：恒带宽分析式频谱仪、恒 百分比带宽分析式频谱仪；
按输入通道数目分类：单通道、多通道频谱仪；
对应的周期信号付氏变换式为：
频谱密度函数 简称频谱
Fj2cnn0 n
周期信号的频谱特性
频谱密度由无穷个冲激函数组成，位于谐波频率 nω0处冲激函数的强度是第n个付氏级数系数的2π 倍。
离散性：频谱是离散的，由无穷多个冲激函数组 成；
谐波性：谱线只在基波频率的整数倍上出现，即 谱线代表的是基波及其高次谐波分量的幅度或相 位信息；
脉冲宽度和频带宽度（续1）
脉冲宽度与频带宽度对周期信号频谱的影响
X (t)
-2T 0
-T0 -T1 T1T 0/2 T 0
2T 0
t
连续方波信号的波形如上图所示，它在一个周 期内的时域表达式为 x(t)1 t T1
0 T1 t T0 2
其中T0为方波的周期，脉冲宽度为2T1。
脉冲宽度和频带宽度（续2）
《频域测量》课件
《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。
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。
频谱监测中的宽带瞬态信号截获技术
频谱监测中的宽带瞬态信号截获技术■ 国家无线电监测中心李明摘要本文以在奥运会期间使用N6820E（名为“黑鸟”的应用软件，硬件名称为E3238S）对宽带瞬态信号的截获为例，论述了N6820E对瞬态信号截获技术，包括对瞬态信号的搜索、识别、判决、记忆捕获等，讨论了截获概率对瞬态信号的影响以及无线电频谱中瞬态信号的种类与特点。
1 引言结束的信号，在数学上瞬态信号的频谱为连续谱。
在工程上瞬态信号通常是指在时间上（时域）和频谱上（频域）不连续出现的或突发的信号，具有短无线电技术的不断发展和广泛应用，使得无线电信号在信号类型、存在方式上日趋复杂和多样。
在军事领域，捷变频雷达、复杂调制雷达和跳频通信技术已经得到广泛应用；在民用通信领域，G S M、Bluetooth、RFID以及TD-SCDMA等瞬态（时分）信号已逐步渗透到社会生活的各个角落。
无线电技术的发展和应用，使得无线信号的种类日益增多，频谱变得越来越拥挤，信号特征也越来越复杂。
在无线电监测中，对于瞬态信号的发现和截获一直是监测人员关注的难点。
特别是在现代无线电工程中，瞬态信号表现出类型复杂、频率多变、功率未知等特点，提高对未知突发信号的搜索截获概率技术以及有效的识别判决技术是分析测量瞬态信号的关键技术。
在北京奥运会期间，以无线系统为依托的指挥、调度、安保、通信、协调及比赛用频数量巨大，给频谱保障工作带来了巨大的挑战与考验，无线电监测的任务十分艰巨。
经过实践和探索，我们在使用N6820E对宽带瞬态信号的截获方面，进行了一些探索，获得了一些经验。
2 瞬态信号的种类与特点瞬态信号是指持续时间短，具有明显开始和时、非平稳、能量集中等特点，工程上瞬态信号的频谱既可能是连续谱，也可能是离散谱。
瞬态信号分为有用信号和无用（干扰）信号。
有用的瞬态信号是指为了达到某种目的或效果，有意使无线电信号在时间或频谱上不连续。
如军事领域的跳频通信信号，为了降低被敌方截获的概率，提高通信的保密度，发射频率是跳变的，而信号在时间上是连续稳定的；在移动通信领域，为了提高系统的用户容量而采用的时分多址技术，使得信号在时域上呈现不连续性。
4频域信号的检测全版.ppt
式中
R0C0 Tc 1 arctg2(2n 1)R R0C0
2
arctg
演示课件
2(2n
1
1) R
R0C0
满足条件： R R0C0 1
信号输出：
V0
8R0CmA
2
R1
1
exp
t R0C0
n0
1 (2n 1)2
cos(2n
1)R
演示课件
根据无穷级公式 （0＜y＜C）
y
C 2
4C
第四章 频域信号检测技术
演示课件
第一节 相关函数和相关检测
一、相关函数
能量有限信号： f(t)为虚函数： f(t)为实函数：
E f (t) 2 dt
E f 2 (t)dt
功率有限信号： f(t)为虚函数： f(t)为实函数：
P lim 1
T T
T
2 T
2
f (t) 2 dt
1
演示课件
自相关检测技术：
一般信号的描述： fi(t)=Si(t)＋ni(t) fi(t)的自相关函数为：
R( ) lim 1 T 2T
T
T fi (t) • fi (t )dt
lim 1 T 2T
T
T [Si (t) ni (t)][Si (t ) ni (t )]dt]
V 0 mA(2n1)
2n1
V 2n1
0 (2n1)
分别为输入信号频率在
(2n 1)R 附近偏移 时的信号幅值、相位差、输出相位移
和输出电压。
演示课件
5）输入信号为参考信号同频的方波
在物理量的测量中，往往需要把慢变化和直流信号进行
斩波，使之变成方波信号后再进行测量，所以讨论相关器对
频谱监测及瞬态信号捕获技术
频谱监测及瞬态信号捕获技术
E3238S/N6820E 侦测系统
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Group/Presentation Title Agilent Restricted 2020/3/24
内容:
概述 硬件结构的突破 信号侦测的工具 系统集成与配置 应用
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N6820E Agilent Restricted
频率跨度(span)
实例 • 1 GHz Span • 2 kHz RBW
考虑任意2个
分析仪将受到
分辨带宽
第三个限制
• 区分两个信号的能力 • 区分信号和噪声的能力
扫描频谱分析仪 5 minutes
E3238S • 250 mSec
扫描时间
• 测量瞬态信号的能力 • 在合理的时间内完成任
务的能力
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满足要求的设备 寻找已知信号
• 在频谱上探测信号 • 自动记录满足要求的信号 • 自动产生搜索数据库，对关键信息执行实时搜索
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信号处理 数字接收机或挂断接收机
信号报警
特殊的信号算法
确认感兴趣的信 号
N6820E Agilent Restricted
2020/3/24
目前信号侦测的手段
• 搜索系统分为两类:
数字测量时间 30秒
典型的 HF 频率的情况: •12 MHz span
N6820E的主要应用
应用2 –国家安全与防御
• 信号形式和方式多样 • 大量的民用、军用频率 • 高风险的冲突区域 • 敏感区域
组建信号监测系统，用于敌对势力的无线信号 的监测、记录与分析
N6820E的主要应用
应用3 – 电子情报系统
信号监测的对象（民用领域）
E3238S/N6820E 侦测系统
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Group/Presentation Title Agilent Restricted 2020/3/24
内容:
概述 硬件结构的突破 信号侦测的工具 系统集成与配置 应用
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N6820E Agilent Restricted
频率跨度(span)
实例 • 1 GHz Span • 2 kHz RBW
考虑任意2个
分析仪将受到
分辨带宽
第三个限制
• 区分两个信号的能力 • 区分信号和噪声的能力
扫描频谱分析仪 5 minutes
E3238S • 250 mSec
扫描时间
• 测量瞬态信号的能力 • 在合理的时间内完成任
务的能力
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满足要求的设备 寻找已知信号
• 在频谱上探测信号 • 自动记录满足要求的信号 • 自动产生搜索数据库，对关键信息执行实时搜索
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信号处理 数字接收机或挂断接收机
信号报警
特殊的信号算法
确认感兴趣的信 号
N6820E Agilent Restricted
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目前信号侦测的手段
• 搜索系统分为两类:
数字测量时间 30秒
典型的 HF 频率的情况: •12 MHz span
N6820E的主要应用
应用2 –国家安全与防御
• 信号形式和方式多样 • 大量的民用、军用频率 • 高风险的冲突区域 • 敏感区域
组建信号监测系统，用于敌对势力的无线信号 的监测、记录与分析
N6820E的主要应用
应用3 – 电子情报系统
信号监测的对象（民用领域）
信号分析基础2频谱课件
若x(t)是实函数，则幅频 X ( f ) 和 实频Re 为偶函数， 相频 ( f ) 和 虚频Im 为奇函数，
2.4 傅立叶变换的性质 b.线性叠加性
若 x1(t) ←→ X1(f)，x2(t) ←→ X2(f) 则：c1x1(t)+c2x2(t) ←→ c1X1(f)+c2X2(f)
例子：求下图波形的频谱
用线性叠加定理简化
+
X1(f) X2(f)
2.4 傅立叶变换的性质
c.对称性
若 x(t) ←→ X(f)，则 X(t) ←→ x(-f)
证明： 以－t替换t: 以f换t:
所以：
x(t) X( f )ej2ftdf
x(t) X( f )ej2ftdf
x(f ) X(t)ej2ftdt
T0
2 T0
f (t)cosn0t.dt
2
bn
2 T0
T0
2 T0
f (t)sinn0t.dt
2
f
(t)
a0 2
(an
n1
cosnw0t
bn
sinnw0t)
A0 2
An
n1
cos(nw0t
n)
（1）
A0 a0
An an2 bn2
n
arctg
bn an
周期信号的频谱分析
复指数形式：将三角函数形式中的正余弦用欧拉公式代换
1 |C n||C n|2
an2bn2A 2n
C ntg 1( a b n n) n n
n0 n0
周期信号的频谱分析
周期信号的频谱：
两者都是频率函数
幅频特性 相频特性
三角级数表达: An
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N6820E Agilent Restricted
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结构的选择…取决于任务
模拟 IF
模拟 IF或 数字IF
数字IF (FFT)
“数字化” 侦测系统 优化POI.
扫描调谐分析仪 (频谱分析仪)
模拟测量时间 40 分钟
窄带
Rx IF BW ~ SOI Channel BW
低速, 单信道测量接收机
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信号监测的对象（军事领域）
陆、海、空各军兵种使用的地面、车载、舰载、机载以及星 载的无线电通信及雷达发射台（站）。
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N6820E的主要应用
应用1 – 军事领域
组建军用通信信号和雷达信号的监测及性能评估系统
信号侦测的要求
任务: 1. 测定RF频谱中感兴趣的信号（SOI） 2. 收集信号的信息 (信号特征如频率、功率、携带的信息、出现的时间等) 3. 发射机定位/或关闭干扰信号
困难： • 拥挤的频谱，电磁谱环境不可控。
1,000s 10,000s 100,000s 个发射机(可能只有2个或3个是SOI) • SOI未知频率,幅度和发射的时间 • 复杂的调制方式和分址技术导致很难得到稳定的频谱 • 短的持续信号（burst信号、瞬态信号）很难用频谱仪定位
N6820E的结构
E2730B 调谐器 (2.7 GHz) or
E2731B 调谐器 (6.0 GHz)
E1439D ADC E9821A 信号处理器
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IEEE-1394 (火线) 连接计算机到 VXI硬件
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测量速度的突破
数字测量时间 30秒
典型的 HF 频率的情况: •12 MHz span
PSA+89601 高性能矢量信号分析仪 PSA 高性能频谱分析仪 MXA+89601 中档的矢量信号分析仪 MXA 中档的频谱分析仪
N9340A 手持式频谱分析仪
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满足要求的设备 寻找已知信号
• 在频谱上探测信号 • 自动记录满足要求的信号 • 自动产生搜索数据库，对关键信息执行实时搜索
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信号处理 数字接收机或挂断接收机
信号报警
特殊的信号算法
确认感兴趣的信 号
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目前信号侦测的手段
• 搜索系统分为两类:
• 优化空中信号侦察和监测
• 每秒测量几十万个频率点,识别感兴趣的信号,根据 警报条件采取行动
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N6820E的结构 高速采样
高速数据传输
高速数据处理 （多DSP技术）
射频前端 数字下变频
应用软件 窄带多通道 （96通道）
频谱监测及瞬态信号捕获技术
E3238S/N6820E 侦测系统
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内容:
概述 硬件结构的突破 信号侦测的工具 系统集成与配置 应用
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E3238S/N6820E 信号侦测系统
概述 硬件结构的突破 信号侦测的工具 系统集成与配置 应用
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E3238S/N6820E 信号侦察与监测系统
频率跨度(span)
实例 • 1 GHz Span • 2 kHz RBW
考虑任意2个
分析仪将受到
分辨带宽
第三个限制
• 区分两个信号的能力 • 区分信号和噪声的能力
扫描频谱分析仪 5 minutes
E3238S • 250 mSec
扫描时间
• 测量瞬态信号的能力 • 在合理的时间内完成任
务的能力
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现代信号分析仪（SAD)
时域、频域、调制域
N6820E信号侦察与监测系统
测量速度快 测量精度高 测量功能齐全 大动态范围
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Infiniium Scope +89601
89650S
超宽带矢量信号分析仪
89600 VSA 宽带矢量信号分析仪
N6820E的主要应用
应用2 –国家安全与防御
• 信号形式和方式多样 • 大量的民用、军用频率 • 高风险的冲突区域 • 敏感区域
组建信号监测系统，用于敌对势力的无线信号 的监测、记录与分析
N6820E的主要应用Fra bibliotek应用3 – 电子情报系统
信号监测的对象（民用领域）
广播、电视、寻呼、对讲机、导航、移动通信、无线调度系 统、数据传输系统、卫星以及无线电爱好者等的发射台（站 ）。
模拟 – 扫描频谱仪、接收机 (模拟 IF)（逐渐被淘汰，仍然在使用） 数字 – RF下变频模块 + ADC + DSP（目前主要的仪器设备）
• 目前搜索系统存在的问题:
• 宽的搜索范围 • 高分辨率 • 快速二次搜索
高 span 低RBW 最小时间
评估指标：截获概率 (POI) POI ：搜索系统能够检测到感兴趣的信号(SOI)的概率
解决途径: • 技术:最大概率捕获信号、识别信号
信号侦测的过程
侦测 寻找新的信号
• 在频谱上探测新的信号 • 使用不同的工具将信号分类 • 自动生成结果文件
全部的电磁谱能量
检测能量
能量报警
宽带硬件前端 信号侦测应用
收集 寻找感兴趣的信号(SOI)
• 在频谱上探测新的能量（新的信号） • 自动记录满足参数定义的信号 • 事后处理信号
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N6820E的主要应用
应用4 –国家频谱管理
N6820E的主要应用
应用5 –通信卫星的监测
N6820E的主要应用
应用6 –飞机通信系统质量的EMC监测
• 10-12 天线 • 没有屏蔽室可用 • 使用频谱仪不满足要求 •PSA与N6820E结合提高测量 频率范围