频谱分析仪测量相位噪声研究
相位噪声基础及测试原理和方法
相位噪声基础及测试原理和方法 相位噪声指标对于当前的射频微波系统、移动通信系统、雷达系统等电子系统影响非常明显，将直接影响系统指标的优劣。该项指标对于系统的研发、设计均具有指导意义。相位噪声指标的测试手段很多，如何能够精准的测量该指标是射频微波领域的一项重要任务。随着当前接收机相位噪声指标越来越高，相应的测试技术和测试手段也有了很大的进步。同时，与相位噪声测试相关的其他测试需求也越来越多，如何准确的进行这些指标的测试也愈发重要。 1、引言 随着电子技术的发展，器件的噪声系数越来越低，放大器的动态范围也越来越大，增益也大有提高，使得电路系统的灵敏度和选择性以及线性度等主要技术指标都得到较好的解决。同时，随着技术的不断提高，对电路系统又提出了更高的要求，这就要求电路系统必须具有较低的相位噪声，在现代技术中，相位噪声已成为限制电路系统的主要因素。低相位噪声对于提高电路系统性能起到重要作用。 相位噪声好坏对通讯系统有很大影响，尤其现代通讯系统中状态很多，频道又很密集，并且不断的变换，所以对相位噪声的要求也愈来愈高。如果本振信号的相位噪声较差，会增加通信中的误码率，影响载频跟踪精度。相位噪声不好，不仅增加误码率、影响载频跟踪精度，还影响通信接收机信道内、外性能测量，相位噪声对邻近频道选择性有影响。如果要求接收机选择性越高，则相位噪声就必须更好，要求接收机灵敏度越高，相位噪声也必须更好。 总之，对于现代通信的各种接收机，相位噪声指标尤为重要，对于该指标的精准测试要求也越来越高，相应的技术手段要求也越来越高。 2、相位噪声基础 2.1、什么是相位噪声 相位噪声是振荡器在短时间内频率稳定度的度量参数。它来源于振荡器输出信号由噪声引起的相位、频率的变化。频率稳定度分为两个方面：长期稳定度和短期稳定度，其中，短期稳定度在时域内用艾伦方差来表示，在频域内用相位噪声来表示。 2.2、相位噪声的定义
信号处理实验七音频频谱分析仪设计与实现
哈尔滨工程大学 实验报告 实验名称：离散时间滤波器设计 班级：电子信息工程4班 学号： 姓名： 实验时间：2016年10月31日18：30 成绩：________________________________ 指导教师：栾晓明 实验室名称：数字信号处理实验室哈尔滨工程大学实验室与资产管理处制
实验七音频频谱分析仪设计与实现 一、 实验原理 MATLAB 是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，其数据采集工具箱为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数命令。本实验要求基于声卡和MTLAB 实现音频信号频谱分析仪的设计原理与实现，功能包括： (1)音频信号输入，从声卡输入、从WAV 文件输入、从标准信号发生器输入； (2)信号波形分析，包括幅值、频率、周期、相位的估计、以及统计量峰值、均值、均方值和方差的计算。 (3)信号频谱分析，频率、周期的统计，同行显示幅值谱、相位谱、实频谱、虚频谱和功率谱的曲线。 1、频率(周期)检测 对周期信号来说，可以用时域波形分析来确定信号的周期，也就是计算相邻的两个信号波峰的时间差、或过零点的时间差。这里采用过零点(ti)的时间差T(周期)。频率即为f = 1/T ，由于能够求得多个T 值(ti 有多个)，故采用它们的平均值作为周期的估计值。 2、幅值检测 在一个周期内，求出信号最大值ymax 与最小值ymin 的差的一半，即A = (ymax - ymin)/2，同样，也会求出多个A 值，但第1个A 值对应的ymax 和ymin 不是在一个周期内搜索得到的，故以除第1个以外的A 值的平均作为幅值的估计值。 3、相位检测 采用过零法，即通过判断与同频零相位信号过零点时刻，计算其时间差，然后换成相应的相位差。φ=2π(1-ti/T)，{x}表示x 的小数部分，同样，以φ的平均值作为相位的估计值。 频率、幅值和相位估计的流程如图1所示。 4、数字信号统计量估计 (1) 峰值P 的估计 在样本数据x 中找出最大值与最小值，其差值为双峰值，双峰值的一半即为峰值。 P=0.5[max(yi)-min(yi)] (2)均值估计 i N i y N y E ∑== 1 )( 式中，N 为样本容量，下同。 (3) 均方值估计 () 20 2 1 ∑== N i i y N y E (4) 方差估计 ∑=-=N i i Y E y N y D 0 2))((1)(
脉冲调制信号相位噪声测试
脉冲调制信号相位噪声测试方法 安捷伦科技有限公司技术指南 相位噪声参数是评估连续波信号频率短期稳定度的重要指标，相位噪声性能的好坏会对电子系统的整体性能有重要影响，例如雷达系统的作用距离，目标分辨率，数字通信系统的误码率等都和系统频率源的相位噪声有关。在雷达系统和TDMA系统中，发射的信号都为脉冲形式的突发信号，测试中需要在系统的工作状态下进行频率源性能测试，这就要求在脉冲调制状态下测试频率源输出信号的相位噪声。当信号被脉冲调制后，信号的功率谱特性会发生变化，图1为典型的脉冲调制信号的功率谱，频谱特性为按脉冲重复频率（PRF）为等间隔的离散频谱，频谱形状为sinx/x辛格函数包络，频谱包络的过零点位置为脉冲宽度的倒数（1/τ）。脉冲调制后信号的相位噪声的频域特性同样会发生变化。 图1：脉冲调制信号功率谱特性 连续波信号相位噪声反映在频谱上为偏离载波频率的噪声边带，通过单边带相位噪声指标（SSB phase noise）能对该参数进行定量描述。当信号被脉冲调制后，载波的相位噪声边带会和重复频率位置的频谱成份噪声边带发生混叠，整个噪声边带的功率分布还会受到脉冲调制信号功率谱的sinx/x辛格函数的影响。脉冲调制信号的频谱特性能决定了脉冲调制信号相位噪声测试时，最大测试频偏需范围需要小于脉冲重复频率一半，超过这个范围会受调制边带噪声的影响。 脉冲重复频率 连续波信号相位噪声频谱特性脉冲调制信号相位噪声频谱特性 图2：脉冲调制信号相位噪声频谱特性
连续波信号相位噪声时域特性 脉冲调制信号相位噪声时域特性 图3：脉冲调制信号相位噪声的时域特性 相对连续波形式点频信号相位噪声测试，脉冲调制形式的信号相位噪声测试需要测试仪表具备相应的能力来完成测试，针对脉冲调制信号相位噪声的测试要求，工程上可以采用鉴相法和频谱分析仪测试方法来测试脉冲调制信号的相位噪声。这两种方法测试原理不同，可以适应不同类型和脉冲参数的被测试频率源的测试要求。表格1给出这两种脉冲调制信号相位噪声测试方法的技术特点说明。 表1：脉冲调制信号相位噪声测试方法 脉冲相噪测试方法 测试方法说明 技术特点 典型的测试参数范围 鉴相法测试法 1：使用参考信号源和被测频率源进行鉴相处理，对鉴相器输出的相位误差电压进行频谱分析。 2：测试系统对脉冲形式 鉴相输出进行滤波，低 噪声放大和频谱分析， 得到相位噪声参数。 3：测试系统需要具备高 性能参考源，频率锁定， 同步脉冲调制等功能。 1：测试灵敏度高 2：相位噪声灵敏度受信号脉冲占空比影响。 3：最大测试频偏受脉冲重复频率的影响。最大频偏小于脉冲重复频率的一半。 占空比：2% 脉冲重复频率：50kHz 脉冲宽度：1us 测试频偏范围： 0.1Hz~脉冲重频/2 频谱仪测试法 1：使用频谱仪时间门功 能对脉冲调制信号进行 选时频谱测试。 2：频谱仪RBW>2/脉冲 宽度 3：频谱仪的时间门处理 功能，得到脉冲调制信 号脉内时间区域信号的 频谱，通过功率比值测 量得到相位噪声参数。1：测试方便 2：测试最小频偏受信号脉冲宽度影响。最小频偏需大于脉冲信号频谱主瓣宽度： （2/脉冲宽度）。 3：相位噪声测试灵敏度受频谱本振相噪和中频滤波器频 响影响。 脉冲宽度：1ms 最小测试频偏： 大于1kHz
相位噪声基础及测试原理和方法
摘要： 相位噪声指标对于当前的射频微波系统、移动通信系统、雷达系统等电子系统影响非常明显，将直接影响系统指标的优劣。该项指标对于系统的研发、设计均具有指导意义。相位噪声指标的测试手段很多，如何能够精准的测量该指标是射频微波领域的一项重要任务。随着当前接收机相位噪声指标越来越高，相应的测试技术和测试手段也有了很大的进步。同时，与相位噪声测试相关的其他测试需求也越来越多，如何准确的进行这些指标的测试也愈发重要。 1、引言 随着电子技术的发展，器件的噪声系数越来越低，放大器的动态范围也越来越大，增益也大有提高，使得电路系统的灵敏度和选择性以及线性度等主要技术指标都得到较好的解决。同时，随着技术的不断提高，对电路系统又提出了更高的要求，这就要求电路系统必须具有较低的相位噪声，在现代技术中，相位噪声已成为限制电路系统的主要因素。低相位噪声对于提高电路系统性能起到重要作用。 相位噪声好坏对通讯系统有很大影响，尤其现代通讯系统中状态很多，频道又很密集，并且不断的变换，所以对相位噪声的要求也愈来愈高。如果本振信号的相位噪声较差，会增加通信中的误码率，影响载频跟踪精度。相位噪声不好，不仅增加误码率、影响载频跟踪精度，还影响通信接收机信道内、外性能测量，相位噪声对邻近频道选择性有影响。如果要求接收机选择性越高，则相位噪声就必须更好，要求接收机灵敏度越高，相位噪声也必须更好。 总之，对于现代通信的各种接收机，相位噪声指标尤为重要，对于该指标的精准测试要求也越来越高，相应的技术手段要求也越来越高。 2、相位噪声基础 2.1、什么是相位噪声 相位噪声是振荡器在短时间内频率稳定度的度量参数。它来源于振荡器输出信号由噪声引起的相位、频率的变化。频率稳定度分为两个方面：长期稳定度和短期稳定度，其中，短期稳定度在时域内用艾伦方差来表示，在频域内用相位噪声来表示。 2.2、相位噪声的定义 以载波的幅度为参考，在偏移一定的频率下的单边带相对噪声功率。这个数值是指在1Hz的带宽下的相对噪声电平，其单位为dBc/Hz。该定义最早是基于频谱仪法测试相位噪声，不区分调幅噪声和调相噪声。 单边带相位噪声L(f)定义为随机相位波动单边带功率谱密度Sφ(f)的一半，其单位为dBc/Hz。其中Sφ(f)为随机相位波动φ(t)的单边带功率谱密度，其物理量纲是rad2/Hz。
相位噪声性能测试
LMK04000 系列产品的相位噪声性能测试 30082862 加权函数H(f)是低通闭环传递函数，其中包含了诸如电 荷泵增益、环路滤波器响应、VCO增益和反馈通路（ 数器等参数。该式表示了图1所示的每一级PLL AN-1910 30082801 图1 具有抖动清除能力的双PLL时钟合成器的架构 https://www.360docs.net/doc/6617182340.html, ? 2009 National Semiconductor Corporation 300828
https://www.360docs.net/doc/6617182340.html, 2 A N -1910 2.0 LMK04000系列产品介绍 图2示出了LMK04000精密时钟去抖产品系列的详细的框图。其PLL1的冗余的参考时钟输入（CLKin0，CLKin1），可以支持高达400 MHz 的频率。参考时钟信号可以是单端或者差分式的信号，为了实现操作中稳定性，还可以启用其中的自动开关模式。驱动OSCin 端口的VCXO 的最大容许频率为250 MHz 。OSCin 端口的信号被反馈到PLL2相位比较器上，而且也作为相位和频率基准注入到PLL2中。虽然在图中并未示出，其内部还是可以支持分立形式的、采用外接晶振的VCXO 。PLL2的相位比较器的基准信号输入端还提供了一 个可选用的频率倍增器，这可以使得相位比较的频率得以增加一倍，从而降低了PLL2的带内噪声。PLL2集成了一个内置的VCO ，以及可选的内置环路滤波器部件，这一部分可以提供PLL2环路滤波器的3阶和4阶极点。VCO 的输出带有缓冲，最终由Fout 引脚向外提供信号，该信号也可以经过一个VCO 分频器路由到内部的时钟分发总线上。时钟分发部分则对时钟信号进行缓冲，并将其分配给各个可以独立配置的通道。每个通道具有一个分频器、延迟模块和输出缓冲器。在时钟输出端，各信号格式的组合关系可以根据具体的器件编号来确定。 30082802 图2 LMK04000系列时钟电路的框图 下面的表格示出了LMK04000系列中目前已发布的器件。正如表1所示的那样，其中包含了2个VCO 频带以及 两种可配置的时钟输出格式。本报告中所测量的器件是LMK04031。 表1 LMK04000系列产品的器件编号、输出格式和VCO 频段 NSID 工艺2VPECL/LVPECL 输出 LVDS 输出 LVCMOS 输出 VCO 频率范围LMK04011BISQ BiCMOS 51430～1570 MHz LMK04031BISQ BiCMOS 22 2 1430～1570 MHz LMK04033BISQ BiCMOS 2 2 2 1840～2160 MHz
HS5660C型精密噪声频谱分析仪操作指导书
HS5660C型噪声频谱分析仪操作指导书 1目的 规范使用HS5660C型噪声频谱分析仪。 2 适用范围 适用于HS5660C型噪声频谱分析仪的使用及维护。 3 职责 3.1起草人负责编写和修改操作规程。 3.2现场检测人员必须按照仪器操作规程进行检测，记录检测结果。 3.3科室主任审查批准，发布实施。 4操作规程 4.1通电检查：开启声级计右侧面上电源开关，显示器应显示A声级，F快特性，显示模拟表针刻度，（如果在左上角出现“Batt”，表示电池不足。）此时加声压，显示数据应跟随变化表示正常。 4.2声校准：将声级校准器（94dB、1kHz）配合在传声器上，不振不晃，开启校准器电源，声级计计权设置A、C或Lin，声压级读数应93.8dB，否则调节分析仪右侧面灵敏调节电位器，校准完成取下校准器。如果用活塞发生器（124dB、250Hz），声级计计权必须设置在C或Lin，校准读数应指示在124dB。 4.3.1瞬时声级测量：开启电源开关或按“复位”键，工作方式即为瞬时A声级、F快特性、中量程测量。 4.3.2滤波器选频测量：在工作状态下按“计权”键，显示为Lin，然后按“频率”键，选择滤波器测量，其中心频率为（31.5Hz、63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、4kHz、8kHz）此时显示的数据为对应频率点的声级值。 4.3.3滤波器自动测量：在工作状态下按两次“方式”键之后按“定时”键可以选择每个频率点的测量时间（10s、1m、5m、10m、15m、20m、1h），此时按“运行”键开始测量。 4.3.4整时24小时自动测量：工作状态下按“方式”键，显示“Regular”，此时按“定时”键可以选择每个小时的测量时间（10s、1m、5m、10m、15m、20m、1h），按“运行键”后开始测量。数据采集完毕后计算结果并存储所有数据。4.3.5 Leq、L AE、SD、Lmax、Lmin、LN（L95、L90、L50、L10、L5）等数据的测量：自动测量操作为工作状态下按“定时”键设置测量时间（10s、1m、5m、10m、15m、20m、1h、8h、24h），按选择键选择自动测量的内容（Leq、L AE、SD、Lmax、Lmin、LN），测量结束后也可以按“选择”键查看数据，此时按“运行”键进行新的一次定时自动测量。手动测量为工作状态下按“定时”键设置测量时间，按“运行”后开始测量，到一定时间后再按“运行”键，分析仪即暂停
matlab频谱分析仪
频谱分析仪 摘要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，是一种多用途的电子测量仪器。随着软硬件技术的发展，仪器的智能化与虚拟化已成为未来实验室及研究机构的发展方向。虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。本文介绍了一种使用GUI工具箱用matlab实现的简易虚拟频谱分析仪的设计方法。 关键词matlab，频谱分析仪，时域分析，频域分析
目录 1概述 (3) 2技术路线 (4) 3实现方法 (5) 3.1搭建GUI界面 (5) 3.2信号输入 (6) 3.2.1选择信号输入 (6) 3.2.2声卡输入 (7) 3.2.3读取wav文件 (7) 3.2.4信号发生器输入 (7) 3.3时域分析 (8) 3.4频域分析 (9) 3.5仿真 (10) 3.5.1声卡输入 (10) 3.5.2读取wav文件 (10) 3.5.3信号发生器 (11) 4存在的问题 (15) 5致谢...................................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 (15)
1概述 MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件。可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。图形用户界面(Graphical User Interface，简称GUI，又称图形用户接口)是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。与早期计算机使用的命令行界面相比，图形界面对于用户来说在视觉上更易于接受。MATLAB自带了强大的GUl工具[1]。在本文中，将利用MATLAB的GUI工具，设计出数字频谱分析仪。 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赫兹以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号[2]。目前已经有许多较成熟的频谱分析软件，如SpectraLAB、RSAVu、dBFA等[3]。本文将给出的则是通过MATLAB软件实现的基于FFT的数字频谱分析仪。 FFT（Fast Fourier Transformation），即为快速傅氏变换，是离散傅氏变换的快速算法，它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。它对傅氏变换的理论并没有新的发现，但是对于在计算机系统或者说数字系统中应用离散傅立叶变换，可以说是进了一大步[4]。 通过此次设计，能进一步掌握MATLAB软件开发过程的基本理论、基本知识和基本技能，熟悉基于MATLAB平台的若干信号处理系统开发及调试方法，且成本低，易于实现，容易修改，并可以进行仿真。该设计的进行可以为我们以后的学习工作奠定一定的基础。
相噪与抖动的一种计算方法
时钟抖动(CLK)和相位噪声之间的转换 摘要：这是一篇关于时钟(CLK)信号质量的应用笔记，介绍如何测量抖动和相位噪声，包括周期抖动、逐周期抖动和累加抖动。本文还描述了周期抖动和相位噪声谱之间的关系，并介绍如何将相位噪声谱转换成周期抖动。 几乎所有集成电路和电气系统都需要时钟(CLK)。在当今世界中，人们以更快的速度处理和传送数字信息，而模拟信号和数字信号之间的转换速率也越来越快，分辨率越来越高。这些都要求工程师更多地关注时钟信号的质量。 时钟信号的质量通常用抖动和相位噪声来描述。抖动包括周期抖动，逐周期抖动和累计抖动，最常用的是周期抖动。时钟的相位噪声用来说明时钟信号的频谱特性。 本文首先简单介绍用来测量时钟抖动和相位噪声的装置。然后介绍周期抖动和相位噪声之间的关系，最后介绍将相位噪声谱转换成周期抖动的简单公式。 周期抖动和相位噪声：定义和测量 周期抖动 周期抖动(J PER)是实测周期和理想周期之间的时间差。由于具有随机分布的特点，可以用峰-峰值或均方根值(RMS)描述。我们首先定义门限为V TH的时钟上升沿位于时域的T PER(n)，其中n是一个时域系数，如图1所示。我们将J PER表示为手册： 其中T0是理想时钟周期。由于时钟频率固定，随机抖动J PER的均值应该为零，J PER的RMS 可以表示为： 式中的是所要求的运算符。从图1时钟波形可以看出J PER和T PER之间的关系。
图1. 周期抖动测量 相位噪声测量 为了理解相位噪声谱L(f)的定义，我们首先定义时钟信号的功率谱密度S C(f)。将时钟信号接频谱分析仪，即可测得S C(f)。相位噪声谱L(f)定义为频率f处的S C(f)值与时钟频率f C处的S C(f)值之差，以dB表示。图2说明了L(f)的定义。 图2. 相位噪声谱的定义 相位噪声谱L(f)的数学定义为： 注意L(f)代表的是f C和f处谱值的比，L(f)将在下文介绍。 周期抖动(J PER)测量 有许多设备可以测量周期抖动。通常人们会用高精度数字示波器测量抖动。当时钟抖动大于示波器触发抖动的5倍时，时钟抖动可用时钟上升沿触发，然后测量另一个上升沿。图3 给出了示波器从被测时钟产生触发信号的方法。该方法可消除数字示波器内部时钟源抖动。
噪声频谱分析仪操作规程
噪声频谱分析仪操作规程 一、测量前准备 1. 装电池：5节5号干电池，如果连续测定8小时以上，使用高能碱性电池。 如使用外接电源，请注意正负极性。 2. 装传感器：将传感器对准前置级头子螺纹口顺时针旋紧。 3. 通电检查：开启电源开关，显示器应显示A声级，F快特性，显示模拟表针刻度，如果在左上角出现“Batt”，表示电池不足，应及时更换电池，此时显示的数据随声压而变化表示正常。 4. 声校准：将声级校准器（94dB、1kHz）配合在传声器上，开启校准器电源，声级计计权设置A或Lin，声压读数应是93.8dB，否则调节声级计右侧面灵敏度调节电位器，校准完成后取下校准器。 二、瞬时声级测量 1. 打开开关,选择快慢档,所显示的数值即为瞬时声压（A声级） 2. 按保持键则读数为最大声压（A声级） 三、测量时间设置 1. 按［定时］进入设定方式，再按［定时］，测量时间依次为10s→1m→5m →10m→15m→20m→1h→8h→24h→Man→10s变化，若设定在1m时停止按键，表示自动测量时间为1分钟，其余类似。 2. 测量运行：设定好测量时间，按［运行］进入自动测量状态。显示“RUN”标记，到预定时间结束，“RUN”标记消失，显示“PAUSE”暂停标记。 3. 读取数据：按［选择］，数据依次调出显示Leq→SD→Lmax→L95→L90→L50→L10→L5→Leq 四、频谱测量方法 1. 手动方式 ［复位］→［计权］→显示“Lin”→［频率］→显示“.”表示1/1中心频率→［定时］设定测量时间→［运行］→显示“PUASE”读数为声压级 2. 自动测量 ［复位］→［计权］→显示“Lin”→［定时］设定测量时间→连续按［频率］→直到1/1中心频率点全部选通，显示“.”→［运行］→自动测量自动记
Adobe-Audition-系列教程(二)：频谱分析仪
Aｄobe Auditｉon系列教程（二)：频谱分析仪 频谱分析仪是研究信号频谱特征的仪器，在电子技术一日千里的今天,是研究、开发、调试维修中的有力武器。现代频谱分析仪都趋向于智能化，虚拟仪器技术广泛应用，有些就是以专用的计算机系统为核心设计的。其结果是结构大大简化、性能飞速提高。当然专业的频谱分析仪就比示波器更加昂贵了,业余爱好者更难用上。不过不必灰心,我们可以充分利用ＡdｏbｅAudition的频谱分析功能,让你拥有精确频谱分析仪的美梦成真!? 1. 频谱显示模式? Ａdoｂe Audition本身有一种“频谱显示”模式。先打开一段波形,或用《妙用Adobe Auｄｉtioｎ:数字存储示波器》一文介绍的方法录制一段波形，即可进行频谱分析。这里我们新建一段２0秒的对数扫频信号(本文大多选用直接建立的波形,以便了解信号原始波形的标准频谱特征），然后选择“Vｉeｗ=>Sｐectral Vieｗ”(视图=＞频谱)，如图1，或点击快捷工具栏的“Togｇle bｅtwｅen Ｓｐectral and Wavｅｆorm vｉews”(切换频谱视图／波形视图）按扭,即可将波形以频谱显示的方式显示出来，如图2。扫频的频谱显示见图３。 图1
图2 图3 可以看到，横轴为时间,纵轴为频率指示。每个时刻对应的波形频谱都被显示出来了，可以看到扫描速度是指数增加的，即将频率轴取对数时扫描速度是线性的。如图中光标处18秒处频谱指示约1１KＨz。实际上频谱指示的颜色是代表频谱能量的高低的,颜色从深蓝到红再到黄，指示谱线电平由低到高的变化。这实际上跟地图的地形鸟瞰显示是比较相似的，看图4频谱复杂变化的声音频谱就更容易理解这点了。 图4
基于频谱仪的相位噪声测试及不确定度分析
基于频谱仪的相位噪声测试及不确定度分析 潘光斌1,2 1 (电子科技大学自动化学院 成都 610054) 2(中国工程物理研究院计测中心 绵阳 621900) 摘要 对基于频谱分析仪的相位噪声测试原理和方法进行了介绍,并对引起测试系统不确定度的因素及其评定方法进行了讨论。 关键词 频谱分析仪 相位噪声 不确定度 The M ea surem en t of Pha se No ise Ba sed on Spectru m Ana lyzer and the Ana lysis of Uncerta i n ty Pan Guangb in 1 (S chool of A u to m a tion E ng ineering und er U n iversity of E lectron ic S cience and T echnology ,Cheng d u 610054,Ch ina ) 2 (M etrology and T esting Cen ter und er Ch ina A cad e m y of E ng ineering P hy sics ,M iany ang 621900,Ch ina ) Abstract T h is article introduces the p rinci p le and m ethod how to m easure phase no ise w ith spectrum analyzer ,and discusses the uncertainty facto r and its evaluating m ethod .Key words Spectrum analyzer Phase no ise U ncertainty 1 引 言 仪器中各种噪声对其振荡信号的相位和频率调制的结果,在时间域内观测,表现为相对平均频率偏差的随机起伏,其二次取样方差的平方根值又可称为频率稳定度在时域内的表征。噪声调制结果在频谱域内观测,表现为信号的频谱不纯,在偏离载频处信号的功率谱密度不为零,出现了两个对称的边带。为定量地描述这种调制程度,引入了一个边带内偏离载频f m 处的功率密度与载频功率之比表示。这就是相位噪声L (f m ),其实用计算公式为: L (f m )= 5peak 2 2 = 25r m s 2 2 =12 S 5(f m )式中:5peak 为相位起伏的峰值,5rm s 为相位起伏的有效值。 相位噪声是时间频率领域的一项重要参数,它从频域描述了频率的稳定度,对于多普勒雷达系统、无线电通信、空间信号传输等应用有着重要的影响。例如:相位噪声过大会降低卫星定位的精度,影响数据传输的质量。因此,对相位噪声进行精确测量是一个很值得深入研究的问题。 2 基于频谱分析仪的相位噪声测试原理 常用的相位噪声测量方法有:频率外差法,直接测量法,鉴频器测量法和鉴相器测量法。除频率外差法为时域测量外,其余皆为频域测量。在此从频域进行测试,考虑到直接测量法将受频谱分析仪动态工作范围、分辨率及仪器内本振的相位噪声的制约,而鉴频器测量法又因其背景噪声电平将在频率接近载频时迅速增大而限制了对小频偏相位噪声的测量,所以鉴相器测量法是一种相对较好的选择。 鉴相器测量相位噪声的原理是:利用一个鉴相器,把 相位起伏转换成电压起伏信号,然后用频谱仪测量此起伏电压信号的功率谱密度即可。要使鉴相器输出的电压信号与两个鉴相信号的相位差成比例,两输入信号应满足:(1)频率相等;(2)相位正交,即相差为90°。满足此条件后,被测仪器和参考信号源的输出信号分别为: u x (t )=A sin [Zt +I (t )]u y (t )=Bco s (Zt ) 忽略参考信号源的相位起伏,则经鉴相器(混频器)后,信号变为: 第23卷第5期增刊 仪 器 仪 表 学 报 2002年10月
HS5671B型噪声频谱分析仪
HS5671B型噪声频谱分析仪 使用说明书
嘉兴恒升电子有限公司 注意事项：仪器所用的传声器是一种精密传感器，请勿碰撞，以免膜片破损，不用时应放置妥当。如人为损坏不属保修范围。安装电池或外接电源应注意极性，切勿反接，仪器长期不使用时应取下电池，以
免漏液损坏仪器。仪器应避免放置于高温、潮湿、有污水、灰尘及含盐酸、碱成分高的空气或化学气体的地方，避免阳光直射。请勿擅自拆卸仪器，如果仪器工作不正常，可送修理单位或厂方检修。如私自拆卸不属保修范围。 装箱清单： 1）HS5671B型分析仪一台 2）使用说明书一本 3）产品合格证一张 4）产品检定证书一份 5）程序软盘一张 6）计算机接口连接线一根 7）风罩一只 8）钟表起子一把 9）携带箱一只 以下根据订货要求另外提供 10）5m、10m、15m、20m延伸电缆一根 11）UP40TS微型打印机及连线一台 12）三脚架一只 13）声级校准器一只 14) 主机外接电源（6V）一只 18 一概述 HS5671B型噪声频谱分析仪既是一种测量指数时间计权声级的通用声级计，又是能测量时间平均声级的积分平均声级计和测量声暴露的积分声级计，它还能测量累计百分声级（统计声级），其性能符合GB/T17181-1997和IEC61672-2002标准对1级声级计的要求，同时也符合IEC1260和GB/T3241对倍频程滤波器和1/3倍频程滤波器的要求，对射频场敏感度属X类。
本仪器采用了先进的数字检波技术，具有可靠性高、稳定性好、动态范围宽等优点。本仪器采用128×64点阵式液晶显示器带背景光显示，全中文界面，显示内容丰富，操作界面采用菜单方式，有汉字提示功能，用户操作简便，电池供电，测量结果可长期保存在仪器内，通过内置RS-232接口在现场或事后用微型打印机打印出来或送到计算机中去处理。 本仪器结构紧凑、造型美观、功能多、自动化程度高，可用于环境噪声的测量，也可用于劳动保护、工业卫生及各种机器、车辆、船舶、电器等工业噪声测量，还可以用于实验室进行噪声分析。 二主要技术性能 1 传声器：Φ12.7mm(1/2″)予极化测试电容传声器，灵敏度约 30mV/Pa 频率范围：20Hz~20kHz 2 测量范围：35dB~130dB(A) 40dB~130dB(C) 35dB~130dB（L） 3 频率范围：10Hz~20 kHz 4 频率计权：A、C计权 5 参考方向为电容传声器的轴向 6 参考声压级：94dB 7 时间计权：快（F）、慢（S） 8 检波器特性：数字检波，真有效值 1
Adobe-Audition-系列教程(二)：频谱分析仪
AdoｂｅＡｕditｉon系列教程(二)：频谱分析仪 频谱分析仪是研究信号频谱特征的仪器,在电子技术一日千里的今天,是研究、开发、调试维修中的有力武器。现代频谱分析仪都趋向于智能化,虚拟仪器技术广泛应用，有些就是以专用的计算机系统为核心设计的。其结果是结构大大简化、性能飞速提高。当然专业的频谱分析仪就比示波器更加昂贵了,业余爱好者更难用上。不过不必灰心,我们可以充分利用AdobｅＡｕdiｔiｏn的频谱分析功能,让你拥有精确频谱分析仪的美梦成真! 1. 频谱显示模式 AｄobｅAudition本身有一种“频谱显示”模式。先打开一段波形,或用《妙用Adobe Ａuｄitｉｏn：数字存储示波器》一文介绍的方法录制一段波形，即可进行频谱分析。这里我们新建一段2０秒的对数扫频信号（本文大多选用直接建立的波形，以便了解信号原始波形的标准频谱特征）,然后选择“Viｅｗ=＞Spe ｃtrａl Ｖiew”（视图=＞频谱）,如图1，或点击快捷工具栏的“Ｔｏｇgle ｂetween Sｐeｃｔraｌ and Ｗaveform views”(切换频谱视图/波形视图)按扭，即可将波形以频谱显示的方式显示出来，如图2。扫频的频谱显示见图3。 图1
图２ 图3 可以看到，横轴为时间,纵轴为频率指示。每个时刻对应的波形频谱都被显示出来了,可以看到扫描速度是指数增加的，即将频率轴取对数时扫描速度是线性的。如图中光标处18秒处频谱指示约11KＨz。实际上频谱指示的颜色是代表频谱能量的高低的,颜色从深蓝到红再到黄,指示谱线电平由低到高的变化。这实际上跟地图的地形鸟瞰显示是比较相似的，看图4频谱复杂变化的声音频谱就更容易理解这点了。
频谱分析仪基础知识性能指标和实用技巧
频谱分析仪基础知识性能指标及实用技巧 频谱分析仪是用来显示频域幅度的仪器，在射频领域有“射频万用表”的美称。在射频领域，传统的万用表已经不能有效测量信号的幅度，示波器测量频率很高的信号也比较困难，而这正是频谱分析仪的强项。本讲从频谱分析仪的种类与应用入手，介绍频谱分析仪的基本性能指标、操作要点和使用方法，供初级工程师入门学习；同时深入总结频谱分析仪的实用技巧，对频谱分析仪的常见问题以Q/A的形式进行归纳，帮助高级射频的工程师和爱好者进一步提高。 频谱分析仪的种类与应用 频谱分析仪主要用于显示频域输入信号的频谱特性，依据信号方式的差异分为即时频谱分析仪和扫描调谐频谱分析仪两种。完成频谱分析有扫频式和FFT两种方式：FFT适合于窄分析带宽，快速测量场合；扫频方式适合于宽频带分析场合。 即时频谱分析仪可在同一时间显示频域的信号振幅，其工作原理是针对不同的频率信号设置相对应的滤波器与检知器，并经由同步多工扫瞄器将信号输出至萤幕，优点在于能够显示周期性杂散波的瞬时反应，但缺点是价格昂贵，且频宽范围、滤波器的数目与最大多工交换时间都将对其性能表现造成限制。 扫瞄调谐频谱分析仪是最常用的频谱分析仪类型，它的基本结构与超外差式器类似，主要工作原理是输入信号透过衰减器直接加入混波器中，可调变的本地振荡器经由与CRT萤幕同步的扫瞄产生器产生随时间作线性变化的振荡频率，再将混波器与输入信号混波降频后的中频信号放大后、滤波与检波传送至CRT萤幕，因此CRT萤幕的纵轴将显示信号振幅与频率的相对关系。 基于快速傅立叶转换（FFT）的频谱分析仪透过傅立叶运算将被测信号分解成分立的频率分量，进而达到与传统频谱分析仪同样的结果。新型的频谱分析仪采用数位，直接由类比/数位转换器（ADC）对输入信号取样，再经傅立叶运算处理后而得到频谱分布图。 频谱分析仪透过频域对信号进行分析，广泛应用于监测电磁环境、无线电频谱监测、电子产品电磁兼容测量、无线电发射机发射特性、信号源输出信号品质、反无线窃听器等领域，是从事电子产品研发、生产、检验的常用工具，特别针对无线通讯信号的测量更是必要工具。另外，由于频谱仪具有图示化射频信号的能力，频谱图可以帮助我们了解信号的特性和类型，有助于最终了解信号的调制方式和机的类型。在军事领域，频谱仪在电子对抗和频谱监测中
频谱分析
标题：基于MATLAB的声音信号频谱分析仪设计 2009-05-17 13:49:14 基于MATLAB的声音信号频谱分析仪设计 1．概述 随着软硬件技术的发展，仪器的智能化与虚拟化已成为未来实验室及研究机构的发展方向[1]。虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。基于计算机软硬件平台的虚拟仪器可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等[2]。从发展史看，电子测量仪器经历了由模拟仪器、智能仪器到虚拟仪器，由于计算机性能的飞速发展，已把传统仪器远远抛到后面，并给虚拟仪器生产厂家不断带来连锅端的技术更新速率。目前已经有许多较成熟的频谱分析软件，如S pectraLAB、RSAVu、dBFA等。 声卡是多媒体计算机最基本的配置硬件之一，价格便宜，使用方便。MATLAB是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，他的数据采集工具箱为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数和命令[3]。本文将给出基于声卡与MATLAB的声音信号频谱分析仪的设计原理与实现方法，功能包括： (1) 音频信号信号输入，从声卡输入、从WAV文件输入、从标准信号发生器输入； (2) 信号波形分析，包括幅值、频率、周期、相位的估计，以及统计量峰值、均值、均方值和方差的计算； (3) 信号频谱分析，频率、周期的估计，图形显示幅值谱、相位谱、实频谱、虚频谱和功率谱的曲线。 2．设计原理2.1波形分析原理2.1.1 信号频率、幅值和相位估计 (1)频率(周期)检测 对周期信号来说，可以用时域波形分析来确定信号的周期，也就是计算相邻的两个信号波峰的时间差、或过零点的时间差。这里采用过零点(ti)的时间差T(周期)。频率即为f = 1/T，由于能够求得多个T值(ti有多个)，故采用它们的平均值作为周期的估计值。 (2)幅值检测 在一个周期内，求出信号最大值y max与最小值y min的差的一半，即A = (y max- y min)/2，同样，也会求出多个A值，但第1个A值对应的y max和y min不是在一个周期内搜索得到的，故以除第1个以外的A值的平均作为幅值的估计值。 (3)相位检测 采用过零法，即通过判断与同频零相位信号过零点时刻，计算其时间差，然后换成相应的相位差。φ=2π(1-t i/T)，{x}表示x的小数部分，同样，以φ的平均值作为相位的估计值。 频率、幅值和相位估计的流程如图1所示。
相位噪声的测试方法
胡为东系列文章之七 相位噪声的时域测量方法 美国力科公司胡为东摘要：相位噪声主要是衡量因信号的相位变化而带来的噪声，在频域中表现为噪声的频谱，在时域中又表现为信号边沿位置的抖动，因此在实际应用中，相位噪声和信号的抖动其实本质是相同的。本文就将对相位噪声以及TIE抖动（Time Interval Error，时间间隔误差，也叫相位抖动）的概念及相互关系做一简要介绍并详细介绍了使用力科示波器如何测量TIE 抖动并将其转换为相位噪声的。 关键词：力科相位噪声TIE 抖动 一、相位噪声的基本概念 一个时钟信号或者一个时钟信号的一次谐波可以用一个如下的正弦波形来表示： （），其中为时钟频率，为初始相位，如果为常数，那么的傅里叶变换频谱图应该为一条谱线，如图1中的左图所示，但是如果发生变化，则原本规则的周期正弦信号在变化的过程中将会出现拐点，且频谱也将变得不仅仅是一条谱线，而是可能由分布在时钟频率周围的很多条谱线构成的更为复杂的频谱图，如图1中的右图所示，其中频谱波形在fc附近多出的谱线即为相位噪声谱（或者叫做相位抖动谱）。因为初始相位的变化而引起的噪声称为相位噪声，因此对于一个正弦时钟信号或者时钟信号的一次谐波来说，在理论上应该是为零的，此时上述公式中的则完全为相位噪声成分。 fc A fc A 图1 正弦信号的频谱（无相位变化以及有相位变化的可能情形）为了更为精确的描述相位噪声，通常定义其为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值，其中，dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。如一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值，即在fm频率处1Hz范围内的面积与整个噪声频下的所有面积之比，如下图2所示。
HS5671B噪声频谱分析仪说明书
一概述 HS5671B型噪声频谱分析仪既是一种测量指数时间计权声级的通用声级计，又是能测量时间平均声级的积分平均声级计和测量声暴露的积分声级计，它还能测量累计百分声级（统计声级），其性能符合GB/T17181-1997和IEC61672-2002标准对1级声级计的要求，同时也符合IEC1260和GB/T3241对1/1，1/3倍频程滤波器和的要求，对射频场敏感度属X类。 本仪器采用了先进的数字检波技术，具有可靠性高、稳定性好、动态范围宽等优点。本仪器采用128×64点阵式液晶显示器带背景光显示，全中文界面，显示内容丰富，操作界面采用菜单方式，有汉字提示功能，用户操作简便，电池供电，测量结果可长期保存在仪器内，通过内置RS-232接口在现场或事后用微型打印机打印出来或送到计算机中去处理。 二主要技术性能 1 传声器：Φ12.7mm(1/2″)予极化测试电容传声器，灵敏度约30mV/Pa 频率范围：10Hz~20kHz， 2 测量范围：25dB~130dB(A) 30dB~130dB(C) 35dB~130dB（L） 3 频率范围：10Hz~20 kHz 4 频率计权：A、C、Lin计权 5 参考方向为电容传声器的轴向 6 参考声压级：94dB 7 时间计权：快（F）、慢（S） 8 检波器特性：数字检波，真有效值 9 仪器类型：1级 10 级量程分高、中、低三档： 高量程H 60dB～130 dB 中量程M 40dB～110 dB 低量程L 25dB～90 dB 每档线性范围≥60dB。以中量程为参考量程。 11 测量时间设定：Man (人工)、10s、1min、5min、10min、15min、20min、30min、1h、8h、24h、24h整时。 12 自动测量功能：Lp、Leq、LAE、LN(L5、L10、L50、L90、L95)、SD、Lmax、Lmin、E、Ld、Ln、Ldn、1/1、1/3滤波器自动测量、混响Tr、噪声数据采集等。*
音频频谱分析仪设计
信号处理实验 实验八：音频频谱分析仪设计与实现
一、实验名称：音频频谱分析仪设计与实现 二、实验原理： MATLAB是一个数据信息和处理功能十分强大的工程实用软件，其数据采集工具箱为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数和命令。本实验可以用MATLAB进行音频信号频谱分析仪的设计与实现。 1、信号频率、幅值和相位估计 (1)频率(周期)检测 对周期信号来说，可以用时域波形分析来确定信号的周期，也就是计算相邻的两个信号波峰的时间差、或过零点的时间差。这里采用过零点(ti)的时间差T(周期)。频率即为f = 1/T，由于能够求得多个T值(ti有多个)，故采用它们的平均值作为周期的估计值。 (2)幅值检测 在一个周期内，求出信号最大值ymax与最小值ymin的差的一半，即A = (ymax - ymin)/2，同样，也会求出多个A值，但第1个A值对应的ymax和ymin不是在一个周期内搜索得到的，故以除第1个以外的A值的平均作为幅值的估计值。 (3)相位检测 采用过零法，即通过判断与同频零相位信号过零点时刻，计算其时间差，然后换成相应的相位差。φ=2π(1-ti/T)，{x}表示x的小数部分，同样，以φ的平均值作为相位的估计值。 频率、幅值和相位估计的流程如图所示。
其中tin表示第n个过零点，yi为第i个采样点的值，Fs为采样频率。 2、数字信号统计量估计 (1) 峰值P的估计 在样本数据x中找出最大值与最小值，其差值为双峰值，双峰值的一半即为峰值。P=0.5[max(yi)-min(yi)] (2)均值估计 式中，N为样本容量，下同。 (3) 均方值估计