信号分析和频域测量.ppt

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1、电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第1页第九章第九章 信号分析和频域测量信号分析和频域测量q 9.1 9.1 信号的频谱信号的频谱信号的频谱信号的频谱q 9.2 9.2 扫描式频谱仪扫描式频谱仪扫描式频谱仪扫描式频谱仪q 9.3 9.3 付里叶分析仪付里叶分析仪付里叶分析仪付里叶分析仪q 9.4 9.4 频谱仪在频域测试中的应用频谱仪在频域测试中的应用频谱仪在频域测试中的应用频谱仪在频域测试中的应用q 9.5 9.5 谐波失真度测量谐波失真度测量谐波失真度测量谐波失真度测量q 9.6 9.6 调制度测量调制度测量调制度测量调制度测量电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理

2、第2页9.2.1 滤波式频谱分析技术滤波式频谱分析技术 滤波式频谱分析仪原理及分类滤波式频谱分析仪原理及分类滤波式频谱分析仪原理及分类滤波式频谱分析仪原理及分类 基基基基本本本本原原原原理理理理：先先先先用用用用带带带带通通通通滤滤滤滤波波波波器器器器选选选选出出出出待待待待分分分分析析析析信信信信号号号号，然然然然后后后后用用用用检检检检波波波波器器器器将将将将该该该该频频频频率率率率分分分分量量量量变变变变为为为为直直直直流流流流信信信信号号号号，再再再再送送送送到到到到显显显显示示示示器器器器将将将将直直直直流流流流信信信信号号号号的的的的幅幅幅幅度度度度显显显显示示示示出出出出来来来来

3、。为为为为显显显显示示示示输输输输入入入入信信信信号号号号的的的的各各各各频率分量，带通滤波器的中心频率是多个或可变的。频率分量，带通滤波器的中心频率是多个或可变的。频率分量，带通滤波器的中心频率是多个或可变的。频率分量，带通滤波器的中心频率是多个或可变的。档级滤波式频谱仪档级滤波式频谱仪档级滤波式频谱仪档级滤波式频谱仪并行滤波式频谱仪并行滤波式频谱仪并行滤波式频谱仪并行滤波式频谱仪扫频滤波式频谱仪扫频滤波式频谱仪扫频滤波式频谱仪扫频滤波式频谱仪数字滤波式频谱仪数字滤波式频谱仪数字滤波式频谱仪数字滤波式频谱仪电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第3页档级滤波式频谱仪档级滤波式频谱仪

4、 也也也也叫叫叫叫顺顺顺顺序序序序滤滤滤滤波波波波频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪，由由由由多多多多个个个个通通通通带带带带互互互互相相相相衔衔衔衔接接接接的的的的带带带带通通通通滤滤滤滤波波波波器器器器和和和和共共共共用用用用检检检检波波波波器器器器构构构构成成成成。用用用用多多多多个个个个频频频频率率率率固固固固定定定定且且且且相相相相邻邻邻邻的的的的窄窄窄窄带带带带带带带带通通通通滤滤滤滤波波波波器器器器阵阵阵阵列列列列来来来来区区区区分分分分被被被被测测测测信信信信号号号号的的的的各各各各种种种种频频频频率率率率成成成成分，因此得以全面记录被测信号。分，因此得以全面记录被测信号。分，因此得以全

5、面记录被测信号。分，因此得以全面记录被测信号。这这这这种种种种方方方方法法法法简简简简单单单单易易易易行行行行，但但但但在在在在频频频频带带带带较较较较宽宽宽宽或或或或较较较较高高高高频频频频段段段段的的的的情情情情况况况况下下下下需需需需要要要要大大大大量量量量滤滤滤滤波波波波器器器器，仪仪仪仪器器器器体体体体积积积积过过过过大大大大；由由由由于于于于通通通通带带带带窄窄窄窄，分分分分辨辨辨辨力力力力和和和和灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度都都都都不不不不是是是是很很很很高高高高。一一一一般般般般用用用用于于于于低低低低频频频频段段段段的的的的音音音音频频频频测试等场合测试等场合测试等场合测试等场合

6、。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第4页并行滤波式频谱仪并行滤波式频谱仪 与与与与档档档档级级级级滤滤滤滤波波波波式式式式的的的的区区区区别别别别在在在在于于于于每每每每个个个个滤滤滤滤波波波波器器器器之之之之后后后后都都都都有有有有各各各各自自自自的的的的检检检检波波波波器器器器，无无无无需需需需电电电电子子子子开开开开关关关关切切切切换换换换及及及及检检检检波波波波建建建建立立立立时时时时间间间间，因因因因此此此此速速速速度度度度快快快快，能能能能够够够够满满满满足足足足实实实实时时时时分分分分析析析析的的的的需需需需要要要要。但但但但是是是是可可可可显显显显示示示示的的的

7、的频频频频谱谱谱谱分分分分量量量量数数数数目目目目取取取取决决决决于于于于滤滤滤滤波波波波器器器器的的的的数数数数目目目目，所所所所以以以以需需需需要要要要大量的滤波器。大量的滤波器。大量的滤波器。大量的滤波器。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第5页扫频滤波式频谱仪扫频滤波式频谱仪 实实实实质质质质是是是是一一一一个个个个中中中中心心心心频频频频率率率率在在在在整整整整个个个个宽宽宽宽带带带带频频频频率率率率范范范范围围围围内内内内可可可可调调调调谐谐谐谐的的的的窄窄窄窄带带带带滤滤滤滤波波波波器器器器。当当当当它它它它的的的的谐谐谐谐振振振振频频频频率率率率改改改改变变变变时

8、时时时，滤滤滤滤波波波波器器器器就就就就分离出特定的频率分量。分离出特定的频率分量。分离出特定的频率分量。分离出特定的频率分量。扫扫扫扫频频频频滤滤滤滤波波波波式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪与与与与档档档档级级级级滤滤滤滤波波波波式式式式一一一一样样样样，是是是是一一一一种种种种非非非非实实实实时时时时频频频频谱谱谱谱测测测测量量量量。结结结结构构构构简简简简单单单单，价价价价格格格格低低低低廉廉廉廉。缺缺缺缺点点点点是是是是电电电电调调调调谐谐谐谐滤滤滤滤波波波波器器器器损损损损耗耗耗耗大大大大、调调调调谐谐谐谐范范范范围围围围窄窄窄窄、频频频频率率率率特特特特性性性性不不不不均均均均匀匀

9、匀匀、分辨率差，目前这种方法只适用于窄带频谱分析。分辨率差，目前这种方法只适用于窄带频谱分析。分辨率差，目前这种方法只适用于窄带频谱分析。分辨率差，目前这种方法只适用于窄带频谱分析。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第6页数字滤波式频谱仪数字滤波式频谱仪 数数数数字字字字滤滤滤滤波波波波式式式式频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪在在在在现现现现代代代代频频频频谱谱谱谱分分分分析析析析仪仪仪仪中中中中占占占占有有有有重重重重要要要要地地地地位位位位。数数数数字字字字滤滤滤滤波波波波器器器器的的的的形形形形状状状状因因因因子子子子较较较较小小小小，因因因因而而而而提提提提高高高高了了了了频频频

10、频谱谱谱谱仪仪仪仪的的的的频频频频率率率率分分分分辨辨辨辨率率率率；具具具具有有有有数数数数字字字字信信信信号号号号处处处处理理理理的的的的高高高高精精精精度度度度、高高高高稳稳稳稳定定定定性性性性、可可可可重重重重复复复复性性性性和和和和可可可可编编编编程程程程性等普遍优点。性等普遍优点。性等普遍优点。性等普遍优点。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第7页 利利利利用用用用数数数数字字字字滤滤滤滤波波波波器器器器可可可可以以以以实实实实现现现现频频频频分分分分或或或或时时时时分分分分复复复复用用用用，因因因因此此此此仅仅仅仅用用用用一一一一个个个个数数数数字字字字滤滤滤滤波波波

11、波器器器器就就就就可可可可以以以以实实实实现现现现与与与与并并并并行行行行滤滤滤滤波波波波式式式式等等等等效效效效的的的的实实实实时时时时频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪。用用用用单单单单个个个个数数数数字字字字滤滤滤滤波波波波器器器器代代代代替替替替多多多多个个个个模模模模拟拟拟拟滤滤滤滤波波波波器器器器之之之之后后后后，滤滤滤滤波波波波器器器器的的的的中中中中心心心心频频频频率率率率由由由由时时时时基基基基电电电电路路路路控控控控制制制制使使使使之之之之顺顺顺顺序序序序改改改改变。变。变。变。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第8页带通滤波器的性能指标带通滤波器的性能指标u带宽带宽带

12、宽带宽通常是指通常是指3dB带宽带宽，或称半功率带宽或称半功率带宽 分分辨辨率率带带宽宽（RBW）反反映映了了滤滤波波器器区区分分两两个个相相同同幅幅度、不同频率的信号的能力度、不同频率的信号的能力电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第9页带通滤波器的性能指标（续带通滤波器的性能指标（续1）u波形因子波形因子波形因子波形因子 波型因子反映了区分两个不等波型因子反映了区分两个不等幅信号的能力，也称幅信号的能力，也称带宽选择性带宽选择性波形因子定义为滤波器波形因子定义为滤波器60dB带宽带宽与与3dB带宽之比：带宽之比：也也可可用用40dB带带宽宽与与3dB带带宽宽之之比比表表示示。波

13、波形形因因子子较较小小的的滤滤波波器器的的特特性性曲曲线线更更接接近近于于矩矩形，故波形因子也称形，故波形因子也称矩形系数矩形系数电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第10页 等等绝绝对对带带宽宽或或等等信信息息量量带带宽宽：外外差差式式频频谱谱仪仪在在一一次次分分析析过过程程中中所所用用的的分分析析滤滤波波器器带带宽宽恒恒定定。恒恒带带宽宽滤滤波波器器的的特特性性曲曲线线在在线线性性频频率率刻刻度度下下，关关于于滤滤波波器器的的中中心心频率频率f0对称对称带通滤波器的性能指标（续带通滤波器的性能指标（续2）u恒带宽与恒百分比带宽恒带宽与恒百分比带宽恒带宽与恒百分比带宽恒带宽与恒百

14、分比带宽电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第11页 恒恒百百分分比比带带宽宽滤滤波波器器的的绝绝对对带带宽宽B与与中中心心频频率率f0的的比比值值（即即相相对对带带宽宽）是是常常数数。扫扫描描式式频频谱谱仪仪、档档级级滤滤波波式式频频谱谱仪仪及及并并行行滤滤波波式式频频谱谱仪仪大大多多采采用用恒恒百分比带宽分析。百分比带宽分析。在在对对数数刻刻度度下下，恒恒百百分分比比带带宽宽滤滤波波器器的的频频率率特特性性曲曲线线关关于于其其中中心心频频率率f0对对称称。常常用用“倍倍频频程程选选择择性性”表表示示远远离离中中心心频频率率一一倍倍频频率率处处（f0和和2f0）的的滤滤波器衰减量

15、。波器衰减量。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第12页带通滤波器的性能指标（续带通滤波器的性能指标（续3）u 滤波器响应时间滤波器响应时间滤波器响应时间滤波器响应时间（建立时间）建立时间）建立时间）建立时间）信信信信号号号号从从从从加加加加到到到到滤滤滤滤波波波波器器器器输输输输入入入入端端端端到到到到获获获获得得得得稳稳稳稳定定定定输输输输出出出出所所所所需需需需的的的的时时时时间间间间。通通通通常常常常用用用用达达达达到到到到稳稳稳稳幅幅幅幅幅幅幅幅度度度度的的的的9090所所所所需需需需的的的的时时时时间间间间T TR R来表述，它与绝对带宽来表述，它与绝对带宽来表述，它

16、与绝对带宽来表述，它与绝对带宽B B成反比：成反比：成反比：成反比：T TR R1/1/B B。对对对对恒恒恒恒百百百百分分分分比比比比带带带带宽宽宽宽滤滤滤滤波波波波器器器器，一一一一般般般般用用用用达达达达到到到到稳稳稳稳态态态态输输输输出出出出所所所所需需需需的的的的信信信信号号号号周周周周期期期期数数数数来来来来代代代代表表表表：n nR Rf f0 0 T TR RT TR R/T T0 0，表表表表示示示示响应时间内的周期数。响应时间内的周期数。响应时间内的周期数。响应时间内的周期数。宽宽宽宽带带带带滤滤滤滤波波波波器器器器的的的的响响响响应应应应时时时时间间间间短短短短，测测测测

17、量量量量速速速速度度度度快快快快；窄窄窄窄带带带带滤滤滤滤波波波波器器器器建建建建立立立立时时时时间间间间较较较较长长长长，但但但但频频频频率率率率分分分分辨辨辨辨率率率率更更更更高高高高、信信信信噪噪噪噪比比比比好好好好。响响响响应应应应时时时时间间间间限限限限制制制制了了了了频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪的的的的扫扫扫扫描描描描分分分分析析析析速速速速度度度度，影影影影响响响响实时频谱分析的实现。实时频谱分析的实现。实时频谱分析的实现。实时频谱分析的实现。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第13页9.5 谐波失真度测量谐波失真度测量u9.5.1 谐波失真度的定义谐波失真度的定义u9

18、.5.2 谐波失真度的测量方法谐波失真度的测量方法u9.5.3 失真度测试仪简介失真度测试仪简介电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第14页9.5.1 谐波失真度的定义谐波失真度的定义 非非非非线线线线性性性性失失失失真真真真亦亦亦亦称称称称谐谐谐谐波波波波失失失失真真真真，简简简简称称称称失失失失真真真真。一一一一定定定定频频频频率率率率的的的的信信信信号号号号通通通通过过过过网网网网络络络络后后后后往往往往往往往往会会会会产产产产生生生生新新新新的的的的频频频频率率率率分分分分量量量量，这这这这种种种种现现现现象象象象被被被被称称称称为为为为该该该该网网网网络络络络的的的的非非

19、非非线线线线性性性性失失失失真真真真；一一一一个个个个信信信信号号号号的的的的实实实实际际际际波波波波形形形形与与与与理理理理想想想想波波波波形形形形有有有有差差差差异异异异，这这这这种种种种差差差差异异异异被被被被称称称称为为为为信信信信号号号号的的的的非非非非线线线线性性性性失失失失真真真真。线线线线性性性性电电电电路路路路意意意意味味味味着着着着频频频频域域域域中中中中的的的的输输输输出出出出信信信信号号号号应应应应具具具具有有有有与与与与输输输输入入入入信信信信号号号号相相相相同同同同的的的的频频频频率率率率，而而而而由由由由输输输输入入入入信信信信号号号号所所所所产产产产生生生生的的

20、的的任任任任何何何何其其其其他他他他频频频频率都被视为是非线性失真。率都被视为是非线性失真。率都被视为是非线性失真。率都被视为是非线性失真。失真模型失真模型失真模型失真模型单音、双音输入单音、双音输入单音、双音输入单音、双音输入失真度定义失真度定义失真度定义失真度定义电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第15页失真模型失真模型 产产产产生生生生失失失失真真真真的的的的器器器器件件件件大大大大都都都都是是是是线线线线性性性性器器器器件件件件，只只只只表表表表现现现现出出出出轻轻轻轻微微微微的非线性。这种失真可用的非线性。这种失真可用的非线性。这种失真可用的非线性。这种失真可用幂级数幂

21、级数幂级数幂级数来模拟：来模拟：来模拟：来模拟：其其中中k0：系系统统输输出出直直流流分分量量；k1：电电路路增增益益；k2及及以以上上的的其其余余系系数数：电电路路的的非非线线性性特特性性。如如果果电电路路是是完完全全线性的，则除线性的，则除k1之外的所有系数均应为之外的所有系数均应为0。由由于于对对渐渐变变形形式式的的非非线线性性，kn的的大大小小随随n增增大大而而迅迅速速变变小小，只只有有二二次次、三三次次效效应应起起决决定定作作用用。故故可可忽忽略上式中略上式中k3以后的各项，因而得到以后的各项，因而得到简化失真模型简化失真模型：电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第16页

22、单音、双音输入单音、双音输入 单音输入单音输入单音输入单音输入 单单单单音音音音信信信信号号号号即即即即一一一一个个个个单单单单一一一一频频频频率率率率的的的的纯纯纯纯正正正正弦弦弦弦波波波波，将将将将它它它它作作作作为为为为输输输输入入入入信信信信号号号号并并并并测测测测量量量量输输输输出出出出信信信信号号号号的的的的频频频频率率率率成成成成分分分分，可可可可进进进进行行行行最最最最简简简简单单单单的系统失真情况的测试。的系统失真情况的测试。的系统失真情况的测试。的系统失真情况的测试。将单音信号将单音信号将单音信号将单音信号V Vinin=AcostAcost 代入简化失真模型式中：代入简化

23、失真模型式中：代入简化失真模型式中：代入简化失真模型式中：单单单单音音音音信信信信号号号号的的的的输输输输出出出出中中中中包包包包含含含含了了了了直直直直流流流流分分分分量量量量、基基基基波波波波及及及及二二二二次次次次、三三三三次谐波。次谐波。次谐波。次谐波。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第17页单音、双音输入（续单音、双音输入（续1）由单音信号的输出可以看到：由单音信号的输出可以看到：由单音信号的输出可以看到：由单音信号的输出可以看到：直直直直流流流流分分分分量量量量受受受受失失失失真真真真模模模模型型型型二二二二次次次次系系系系数数数数k k2 2的的的的影影影影响响响

24、响，基基基基波波波波幅幅幅幅度受三次系数度受三次系数度受三次系数度受三次系数k k3 3的影响；的影响；的影响；的影响；基基基基波波波波幅幅幅幅度度度度主主主主要要要要与与与与输输输输入入入入信信信信号号号号幅幅幅幅度度度度A A成成成成正正正正比比比比，二二二二次次次次谐谐谐谐波的幅度与波的幅度与波的幅度与波的幅度与A A2 2成正比，三次谐波幅度与成正比，三次谐波幅度与成正比，三次谐波幅度与成正比，三次谐波幅度与A A3 3成正比。成正比。成正比。成正比。使用分贝（使用分贝（使用分贝（使用分贝（dBdB）表示幅度，有表示幅度，有表示幅度，有表示幅度，有意意意意味味味味着着着着输输输输入入入

25、入信信信信号号号号电电电电平平平平每每每每变变变变化化化化1dB1dB，基基基基波波波波也也也也将将将将近近近近似似似似变变变变化化化化1dB1dB，二次谐波将改变二次谐波将改变二次谐波将改变二次谐波将改变2dB2dB，三次谐波将改变三次谐波将改变三次谐波将改变三次谐波将改变3dB3dB。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第18页单音、双音输入（续单音、双音输入（续2）双音输入双音输入双音输入双音输入 双双双双音音音音信信信信号号号号如如如如V Vinin=A A1 1coscos1 1t t+A A2 2coscos2 2t t，将将将将它它它它作作作作为为为为输输输输入信号进

26、行失真测量，代入简化失真模型式中有：入信号进行失真测量，代入简化失真模型式中有：入信号进行失真测量，代入简化失真模型式中有：入信号进行失真测量，代入简化失真模型式中有：其其其其中中中中c c0 0、c c1 1、c c1212是是是是由由由由k k0 0、k k1 1、k k2 2、k k3 3及及及及A A1 1、A A2 2决决决决定的系数。定的系数。定的系数。定的系数。与与与与单单单单音音音音输输输输入入入入的的的的情情情情况况况况不不不不同同同同，当当当当双双双双音音音音输输输输入入入入信信信信号号号号的的的的幅幅幅幅度度度度变变变变化化化化1dB1dB时时时时，输输输输出出出出信信信

27、信号号号号的的的的二二二二次次次次项项项项幅幅幅幅度度度度将将将将变变变变化化化化2dB2dB；三三三三次次次次项将变化项将变化项将变化项将变化3dB3dB。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第19页失真度定义失真度定义 失失失失真真真真度度度度被被被被定定定定义义义义为为为为全全全全部部部部谐谐谐谐波波波波能能能能量量量量与与与与基基基基波波波波能能能能量量量量之之之之比比比比的的的的平平平平方方方方根根根根值值值值。对对对对于于于于纯纯纯纯电电电电阻阻阻阻负负负负载载载载，则则则则定定定定义义义义为为为为全全全全部部部部谐谐谐谐波波波波电电电电压压压压（或或或或电电电电流流流

28、流）有有有有效效效效值值值值与与与与基基基基波波波波电电电电压压压压（或或或或电电电电流流流流）有有有有效效效效值值值值之之之之比比比比的的的的平平平平方方方方根根根根。失失失失真真真真度度度度D D0 0以以以以百百百百分分分分比比比比（）或或或或分分分分贝贝贝贝（dBdB）为单位，亦称失真系数。为单位，亦称失真系数。为单位，亦称失真系数。为单位，亦称失真系数。其其中中u1、u2、um分分别别表表示示基基频频及及其其各各次次谐谐波波的均方根值。的均方根值。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第20页9.5.2 谐波失真度的测量方法谐波失真度的测量方法 谐波失真度的测量方法有很多，

29、例如：谐波失真度的测量方法有很多，例如：谐波失真度的测量方法有很多，例如：谐波失真度的测量方法有很多，例如：谐谐谐谐波波波波分分分分析析析析法法法法用用用用频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪分分分分别别别别将将将将信信信信号号号号基基基基波波波波和和和和各各各各次次次次谐谐谐谐波波波波的的的的幅幅幅幅值值值值一一一一一一一一测测测测出出出出，然然然然后后后后按按按按定定定定义义义义计计计计算算算算，属属属属于于于于间间间间接接接接测量法；测量法；测量法；测量法；基基基基波波波波抑抑抑抑制制制制法法法法又又又又称称称称静静静静态态态态法法法法，对对对对被被被被测测测测器器器器件件件件输输输输入入入入单单单

30、单音正弦信号，并通过基波抑制网络进行直接测量；音正弦信号，并通过基波抑制网络进行直接测量；音正弦信号，并通过基波抑制网络进行直接测量；音正弦信号，并通过基波抑制网络进行直接测量；白白白白噪噪噪噪声声声声法法法法又又又又称称称称动动动动态态态态法法法法，利利利利用用用用白白白白噪噪噪噪声声声声作作作作为为为为测测测测试试试试信信信信号号号号，测测测测出出出出被被被被测测测测器器器器件件件件在在在在通通通通带带带带内内内内的的的的各各各各频频频频率率率率分分分分量量量量因因因因交交交交调调调调而产生的谐波。而产生的谐波。而产生的谐波。而产生的谐波。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第

31、21页基波抑制法基波抑制法 由由由由于于于于基基基基波波波波难难难难以以以以单单单单独独独独测测测测量量量量，当当当当失失失失真真真真度度度度较较较较小小小小时时时时，上上上上述述述述失真定义式可近似为：失真定义式可近似为：失真定义式可近似为：失真定义式可近似为：按按照照近近似似式式测测量量失失真真度度，所所得得的的是是谐谐波波电电压压总总有有效效值值与与被被测测信信号号总总有有效效值值之之比比。近近似似的的条条件件：当当失失真真度度小小于于9时时，可可用用近近似似失失真真度度测测量量值值D代代替替定定义值义值D0，否则需对，否则需对D值进行换算或修正值进行换算或修正。换算公式为：。换算公式为

32、：电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第22页基波抑制法（续）基波抑制法（续）按按按按照照照照近近近近似似似似式式式式进进进进行行行行基基基基波波波波抑抑抑抑制制制制法法法法测测测测量量量量谐谐谐谐波波波波失失失失真真真真度度度度的的的的电电电电路路路路如如如如下下下下图图图图。基基基基波波波波抑抑抑抑制制制制网网网网络络络络实实实实质质质质上上上上是是是是一一一一个个个个陷陷陷陷波波波波滤滤滤滤波波波波器器器器，专专专专门门门门用用用用于于于于滤滤滤滤掉掉掉掉基基基基波波波波信信信信号号号号而而而而使使使使其其其其余余余余谐谐谐谐波波波波分分分分量通过。量通过。量通过。量通过。电

33、子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第23页1.开开开开关关关关S S先先先先打打打打到到到到1 1处处处处，测测测测出出出出被被被被测测测测信信信信号号号号的的的的电电电电压压压压总总总总有有有有效效效效值值值值。适适适适当当当当调调调调节节节节输输输输入入入入电电电电平平平平使使使使电电电电压压压压表表表表指指指指示示示示为为为为某某某某一一一一规规规规定定定定的的的的基基基基准准准准电电电电平平平平值值值值，该该该该值值值值完完完完全全全全对对对对应应应应于于于于失失失失真真真真度度度度大大大大小小小小，也也也也就就就就是是是是使使使使近近近近似似似似式式式式中中中中的的的的分

34、分分分母母母母为为为为1 1这这这这个个个个过过过过程程程程称称称称为为为为“校校校校准准准准”；2.开开开开关关关关打打打打到到到到2 2处处处处，调调调调整整整整基基基基波波波波抑抑抑抑制制制制网网网网络络络络使使使使电电电电压压压压表表表表指指指指示示示示最最最最小小小小，表表表表明明明明此此此此时时时时电电电电路路路路对对对对基基基基波波波波的的的的衰衰衰衰减减减减量量量量最最最最大大大大。由由由由于于于于基基基基波波波波已已已已被被被被抑抑抑抑制制制制，此此此此时时时时测测测测出出出出的的的的是是是是被被被被测测测测信信信信号号号号的的的的谐谐谐谐波波波波电电电电压压压压总总总总有有

35、有有效效效效值值值值。由由由由于于于于电电电电压压压压表表表表已已已已经经经经过过过过校校校校准准准准，故故故故当当当当前前前前指指指指示值就是示值就是示值就是示值就是D D值。值。值。值。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第24页白噪声法白噪声法 白白白白噪噪噪噪声声声声法法法法是是是是一一一一种种种种广广广广谱谱谱谱测测测测量量量量技技技技术术术术，属属属属于于于于谐谐谐谐波波波波失失失失真真真真的的的的动动动动态态态态测测测测量量量量方方方方法法法法。它它它它通通通通过过过过白白白白噪噪噪噪声声声声发发发发生生生生器器器器产产产产生生生生均均均均匀匀匀匀频频频频谱谱谱谱密密

36、密密度度度度分分分分布布布布的的的的白白白白噪噪噪噪声声声声，相相相相当当当当于于于于将将将将一一一一系系系系列列列列不不不不同同同同频频频频率率率率、不不不不同同同同相相相相位位位位的的的的正正正正弦弦弦弦信信信信号号号号加加加加到到到到被被被被测测测测电电电电路路路路上上上上，可可可可以以以以得得得得到到到到被被被被测测测测电电电电路路路路在在在在通带内的任一频率分量所产生的谐波及其互调结果。通带内的任一频率分量所产生的谐波及其互调结果。通带内的任一频率分量所产生的谐波及其互调结果。通带内的任一频率分量所产生的谐波及其互调结果。测量电路框图如下：测量电路框图如下：测量电路框图如下：测量电路

37、框图如下：电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第25页白噪声法（续）白噪声法（续）白白白白噪噪噪噪声声声声发发发发生生生生器器器器输输输输出出出出广广广广谱谱谱谱噪噪噪噪声声声声信信信信号号号号U UN N，经经经经过过过过中中中中心心心心频频频频率率率率为为为为f f0 0的的的的带带带带阻阻阻阻滤滤滤滤波波波波器器器器后后后后，输输输输出出出出频频频频谱谱谱谱产产产产生生生生缝缝缝缝隙隙隙隙。该该该该信信信信号号号号通通通通过过过过被被被被测测测测电电电电路路路路时时时时，如如如如果果果果存存存存在在在在失失失失真真真真，各各各各噪噪噪噪声声声声分分分分量量量量的的的的互互互互

38、调调调调会会会会导导导导致致致致大大大大量量量量组组组组合合合合频频频频率率率率，使使使使输输输输出出出出信信信信号号号号在在在在f f0 0及及及及附附附附近近近近的的的的频频频频率率率率处处处处有有有有了了了了新新新新的的的的频频频频率率率率分分分分量量量量。用用用用选选选选频频频频电电电电压压压压表表表表选选选选出出出出f f0 0分分分分量量量量，并并并并测测测测得得得得其其其其电电电电压压压压幅幅幅幅度度度度U Uoutout。最最最最终终终终的的的的谐谐谐谐波波波波失失失失真真真真度度度度D D可可可可按按按按下下下下式计算：式计算：式计算：式计算：其其中中，Uout为为选选频频电

39、电压压表表在在频频率率f0处处的的读读数数，U为为同同一带宽下其他频率处的电压表读数。一带宽下其他频率处的电压表读数。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第26页9.5.3 失真度测试仪简介失真度测试仪简介 失真度仪组成原理失真度仪组成原理失真度仪组成原理失真度仪组成原理 测测测测量量量量失失失失真真真真度度度度或或或或失失失失真真真真系系系系数数数数的的的的仪仪仪仪器器器器即即即即失失失失真真真真度度度度仪仪仪仪，它它它它们们们们大大大大多多多多工工工工作作作作于于于于200KHz200KHz以以以以内内内内的的的的频频频频带带带带。下下下下图图图图所所所所示示示示为为为为一一一

40、一种种种种采用基波抑制法测量失真度的测试仪简化框图。采用基波抑制法测量失真度的测试仪简化框图。采用基波抑制法测量失真度的测试仪简化框图。采用基波抑制法测量失真度的测试仪简化框图。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第27页失真度仪组成原理（续）失真度仪组成原理（续）被被被被测测测测信信信信号号号号经经经经过过过过幅幅幅幅度度度度调调调调节节节节之之之之后后后后，一一一一面面面面被被被被送送送送到到到到可可可可调调调调谐谐谐谐的的的的陷陷陷陷波波波波滤滤滤滤波波波波器器器器中中中中滤滤滤滤掉掉掉掉基基基基波波波波，再再再再进进进进入入入入检检检检波波波波器器器器获获获获得得得得谐谐谐

41、谐波波波波有有有有效效效效值值值值电电电电压压压压；同同同同时时时时通通通通过过过过旁旁旁旁路路路路直直直直接接接接进进进进入入入入检检检检波波波波器器器器，获获获获得得得得信信信信号号号号中中中中所所所所有有有有频频频频率率率率成成成成分分分分的的的的总总总总有有有有效效效效值值值值电电电电压压压压。两两两两个个个个代代代代表表表表不不不不同同同同电电电电压压压压值值值值的的的的信信信信号号号号通通通通过过过过除除除除法法法法器器器器进进进进行行行行计计计计算算算算，最最最最后后后后显显显显示示示示出出出出失失失失真真真真测测测测量量量量值值值值D D。事事事事实实实实上上上上，许许许许多多

42、多多电电电电路路路路的的的的非非非非线线线线性性性性还还还还会会会会产产产产生生生生噪噪噪噪声声声声及及及及电电电电源源源源纹纹纹纹波波波波带带带带来来来来的的的的其其其其他他他他成成成成分分分分，因因因因此此此此上上上上图图图图所所所所示示示示的的的的失失失失真真真真度度度度仪仪仪仪所所所所测测测测的结果包含了总谐波加噪声失真的结果包含了总谐波加噪声失真的结果包含了总谐波加噪声失真的结果包含了总谐波加噪声失真，定义式为，定义式为，定义式为，定义式为 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第28页主要技术指标主要技术指标 失失失失真真真真度度度度通通通通常常常常被被被被用用用用来来来

43、来衡衡衡衡量量量量收收收收录录录录机机机机、电电电电声声声声设设设设备备备备及及及及信号发生器等的输出性能。其典型技术指标如：信号发生器等的输出性能。其典型技术指标如：信号发生器等的输出性能。其典型技术指标如：信号发生器等的输出性能。其典型技术指标如：频率范围频率范围频率范围频率范围：9Hz600KHz9Hz600KHz 失真度失真度失真度失真度测量范围测量范围测量范围测量范围：0.0190%0.0190%失真度失真度失真度失真度测量精度测量精度测量精度测量精度：59%59%灵敏度灵敏度灵敏度灵敏度：0.330mV0.330mV电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第29页9.6 调

44、制度测量调制度测量u9.6.1 调制度测量概述调制度测量概述u9.6.2 调幅度测量调幅度测量u9.6.3 调频信号测量调频信号测量电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第30页9.6.1 调制度测量概述调制度测量概述 调制的基本概念调制的基本概念调制的基本概念调制的基本概念 调调调调制制制制就就就就是是是是对对对对信信信信号号号号的的的的源源源源信信信信息息息息进进进进行行行行处处处处理理理理，使使使使其其其其变变变变为为为为适合于信道传输的形式的过程。适合于信道传输的形式的过程。适合于信道传输的形式的过程。适合于信道传输的形式的过程。一一一一般般般般来来来来说说说说，信信信信号号

45、号号源源源源信信信信息息息息（即即即即信信信信源源源源）含含含含有有有有直直直直流流流流分分分分量量量量和和和和频频频频率率率率较较较较低低低低的的的的频频频频率率率率分分分分量量量量，称称称称为为为为基基基基带带带带信信信信号号号号。基基基基带带带带信信信信号号号号往往往往往往往往不不不不能能能能直直直直接接接接传传传传输输输输，必必必必须须须须借借借借助助助助另另另另一一一一种种种种频频频频率率率率比比比比基基基基带带带带高高高高得得得得多多多多的的的的信信信信号号号号（即即即即载载载载波波波波）转转转转换换换换成成成成适适适适于于于于传传传传输输输输的的的的信信信信号号号号。这这这这种种

46、种种适适适适于于于于传传传传输输输输的的的的信信信信号号号号称称称称为为为为已已已已调调调调信信信信号号号号，基基基基带带带带信信信信号号号号则则则则称称称称调调调调制制制制信信信信号号号号。调调调调制制制制是是是是通通通通过过过过改改改改变变变变高高高高频频频频载载载载波波波波的的的的幅幅幅幅度度度度、相相相相位位位位或或或或频率，使其跟随基带信号幅度的变化来实现的。频率，使其跟随基带信号幅度的变化来实现的。频率，使其跟随基带信号幅度的变化来实现的。频率，使其跟随基带信号幅度的变化来实现的。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第31页调制的基本概念（续）调制的基本概念（续）常见的

47、调制方式常见的调制方式常见的调制方式常见的调制方式 模模模模拟拟拟拟调调调调制制制制：幅幅幅幅度度度度调调调调制制制制（AMAM）、频频频频率率率率调调调调制制制制（FMFM）、相相相相位位位位调调调调制制制制（PMPM），分分分分别别别别指指指指载载载载波波波波信信信信号号号号的的的的幅幅幅幅度度度度、频频频频率率率率或或或或相相相相位位位位随随随随着着着着基基基基带带带带信信信信号号号号的的的的幅幅幅幅度度度度变变变变化化化化而而而而改改改改变变变变，简简简简称称称称调调调调幅幅幅幅、调频和调相；调频和调相；调频和调相；调频和调相；数数数数字字字字调调调调制制制制：主主主主要要要要有有有有

48、脉脉脉脉宽宽宽宽调调调调制制制制（PWMPWM）、脉脉脉脉冲冲冲冲编编编编码码码码调调调调制制制制（PCMPCM）、频频频频移移移移键键键键控控控控（FSKFSK）、相相相相移移移移键键键键控控控控（PSKPSK）、）、）、）、增量调制（增量调制（增量调制（增量调制（调制）等。调制）等。调制）等。调制）等。最最最最常常常常见见见见和和和和最最最最基基基基本本本本的的的的调调调调制制制制方方方方式式式式是是是是模模模模拟拟拟拟调调调调制制制制。本本本本章章章章所所所所涉涉涉涉及及及及的的的的调调调调制制制制度度度度测测测测量量量量是是是是指指指指对对对对调调调调幅幅幅幅、调调调调频频频频信信信信

49、号号号号调调调调制制制制程程程程度的测量度的测量度的测量度的测量。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第32页调幅度的定义：调幅度的定义：调幅度的定义：调幅度的定义：其其其其中中中中，mm上上上上、mm下下下下分分分分别别别别称称称称为为为为上上上上调调调调幅幅幅幅度度度度和和和和下下下下调调调调幅幅幅幅度度度度，u u0 0为为为为载载载载波波波波的的的的幅幅幅幅度度度度峰峰峰峰值值值值，U U上上上上、U U下下下下分分分分别别别别是是是是调调调调制制制制信信信信号号号号的的的的正正正正、负负负负半半半半周周周周幅幅幅幅度度度度峰峰峰峰值值值值。对对对对调调调调幅幅幅幅信信信信

50、号号号号进进进进行行行行正正正正负负负负峰峰峰峰值值值值检检检检波波波波（解解解解调调调调），即可根据定义式求出调幅度大小。，即可根据定义式求出调幅度大小。，即可根据定义式求出调幅度大小。，即可根据定义式求出调幅度大小。调制度定义调制度定义 幅幅幅幅度度度度或或或或频频频频率率率率被被被被调调调调制制制制的的的的程程程程度度度度通通通通称称称称为为为为调调调调制制制制度度度度，在在在在调调调调幅幅幅幅波波波波、调调调调频频频频波波波波中中中中分分分分别别别别用用用用调调调调幅幅幅幅度度度度（或或或或称称称称调调调调幅幅幅幅深深深深度度度度、调调调调幅幅幅幅系系系系数数数数）和和和和调调调调频频