频谱监测及瞬态信号捕获技术PPT演示
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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；
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。
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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
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
电子测量技术频域测量幻灯片PPT
电子测量原理
电子测量技术频域测量幻 灯片PPT
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第1页
电子测量原理
在电测试技术中，所要测量的量与不同的参量相关。 如前面第四章的波形测试，就是测量信号随时间的变化规 律，叫时域测量。那么，频域测量自然是用所测参数随频 率的变化规律。
2.幅度定标 它指对屏上显示的幅频特性的纵坐标进行定量，通常 采用置于屏前的电平刻度板。
第25页
电子测量原理
（四）光栅增辉式图示方法
前述光点扫描式存在两方面的缺点。首先是大屏幕显 示受限，因为静电偏转角度小，若用磁偏转，难向Y偏转 线圈提供与图形信号相同波形的偏转电流。其次，是测量 精度受限，因为难于对幅度进行校准。光栅增辉式能克服 这些缺点，因而广泛采用。
（a）
(b)
图8-7 磁调制原理
曲线的饱和部分时，则IM的变化使M 的增量导磁系数
μ变化，从而式（8-9）中的L变化。增量导磁系数的变化
，可见图8-7的（b）图所示。
第20页
电子测量原理
决定高频电感L的因素有两个方面：一是由结构决定的 常数量，即高频线圈的电感（空心）L 和高频铁芯决定的 导磁系数利用率η（闭合磁路的η值高）；另一方面，由 低频电流IM决定的增量导磁系数μ。这后者是变化量。
1.显示原理 光栅增辉式图示仪的显示原理类似于电视机，但不同 的是光栅是垂直的（f>>f），而且平时被消隐而看不见， 即是“暗光栅”。测量时，靠增辉脉冲使每条暗光栅在不 同高度产生亮点来显示图形，只要光栅条数多，显示曲线
电子测量技术频域测量幻 灯片PPT
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第1页
电子测量原理
在电测试技术中，所要测量的量与不同的参量相关。 如前面第四章的波形测试，就是测量信号随时间的变化规 律，叫时域测量。那么，频域测量自然是用所测参数随频 率的变化规律。
2.幅度定标 它指对屏上显示的幅频特性的纵坐标进行定量，通常 采用置于屏前的电平刻度板。
第25页
电子测量原理
（四）光栅增辉式图示方法
前述光点扫描式存在两方面的缺点。首先是大屏幕显 示受限，因为静电偏转角度小，若用磁偏转，难向Y偏转 线圈提供与图形信号相同波形的偏转电流。其次，是测量 精度受限，因为难于对幅度进行校准。光栅增辉式能克服 这些缺点，因而广泛采用。
（a）
(b)
图8-7 磁调制原理
曲线的饱和部分时，则IM的变化使M 的增量导磁系数
μ变化，从而式（8-9）中的L变化。增量导磁系数的变化
，可见图8-7的（b）图所示。
第20页
电子测量原理
决定高频电感L的因素有两个方面：一是由结构决定的 常数量，即高频线圈的电感（空心）L 和高频铁芯决定的 导磁系数利用率η（闭合磁路的η值高）；另一方面，由 低频电流IM决定的增量导磁系数μ。这后者是变化量。
1.显示原理 光栅增辉式图示仪的显示原理类似于电视机，但不同 的是光栅是垂直的（f>>f），而且平时被消隐而看不见， 即是“暗光栅”。测量时，靠增辉脉冲使每条暗光栅在不 同高度产生亮点来显示图形，只要光栅条数多，显示曲线
第7章频域测量-PPT精品文档37页
2、灵敏度
• 频谱分析仪的灵敏度定义为：在特定的分 辨带宽下或归一化到1Hz带宽时的本振噪声， 常以dBm为单位一般数量级为-100~150dBm。
3、动态范围
• 混频器的内部失真 • 内部噪声电平 • 本振的噪声边带
7.3 频谱分析仪的应用
• 一、正弦信号的测量 • 1、 测量幅度 • 1）直接法 • 2）射频替代法 • 3）中频替代法 • 用频谱分析仪测量绝对电平的误差来源主要有：
• 形状因子：为了描述滤波器频率选择特 性的优劣，把滤波器在-60dB处的带宽与 -3dB处的带宽之比称为滤波器通带特性 的形状因子FF。
FF BW60dB BW
动态频率特性与自适应关系
• 扫频范围SPAN • 扫描时间ST
ST kSPAN(RBW VB)W RB2W
影响分辨率的因素
• 本振的稳定度 • 本振的相位噪声
六、频谱分析仪的主要技术特性
• 1、选择性 • 频谱分辨率：指能靠得最近的相邻两个频
率分量分辨出来的能力。 • 分辨带宽：RBW（-3dB带宽）：窄带滤波
器的-3dB带宽用于区别两个等幅信号的最 小频率间隔的能力。
• -60dB带宽BW60dB：窄 带滤波器的-60dB带宽 用于区别两个信号幅度 不等的情况。
模拟式 非实时 可 顺调 序滤 滤波 波法 法数字式 快 数速 字傅 滤立 波叶 法变换 法计
扫频滤波法
四、频谱分析仪的工作原理
• 1、模拟式频谱仪
并行滤波频谱仪
顺序滤波频谱仪
可调滤波频谱仪
扫频滤波频谱仪
2、数字式频谱仪
数字滤波式频谱仪 快速傅立叶变换式频谱仪
五、扫频外差频谱仪
二、调幅信号的测量 1、扫频法
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
34
§ 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
信号的频谱分析66页PPT
信号的频谱分析
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人Байду номын сангаас会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人Байду номын сангаас会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
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）
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
Page 2
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
Page 21
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
Page 12
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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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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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
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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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数字测量时间 30秒
典型的 HF 频率的情况: •12 MHz span
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N6820E Agilent Restricted
2020/8/9
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
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
N6820E Agilent Restricted
2020/8/9
测量速度的突破
N6820E Agilent Restricted
2020/8/9
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
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
N6820E Agilent Restricted
2020/8/9
Page 15
N6820E Agilent Restricted
2020/8/9
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
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）
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 ）。
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 2020/8/9
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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2020/8/9
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 Agilent Restricted
2020/8/9
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
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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
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:
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
• 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 Agilent Restricted
2020/8/9
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）
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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2020/8/9
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
Page 14
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
频率跨度(span)
实例 • 1 GHz Span
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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典型的 HF 频率的情况: •12 MHz span
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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
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
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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
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
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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
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）
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 ）。
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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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
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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
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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特殊的信号算法
确认感兴趣的信 号
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• 搜索系统分为两类:
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
• 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）
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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时域、频域、调制域
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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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超宽带矢量信号分析仪
89600 VSA 宽带矢量信号分析仪
频率跨度(span)
实例 • 1 GHz Span
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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