系统电源噪声的频谱分析及其辐射发射趋势预测

本文引用通告地址https://www.360docs.net/doc/99701756.html,/articles/trackback/item/40124 2009-03-02 16:58:17

胡为东美国力科公司上海代表处

【摘要】

本文介绍了力科示波器在对信号的处理运算以及FFT分析方面的一些特点，并尝试通过对电源噪声的频谱分析来分析系统在各频段可能的辐射发射变化趋势，为定性查找潜在的辐射发射源提供参考。

【关键词】

FFT 辐射发射Lecroy 频谱

一、电源平面噪声的FFT频谱分析

信号的FFT变换主要用于得到信号的频谱图，以便分析信号的频域特征，在频域里分析信号有利于观察到更多更精确的信号本质特征，如信号的谐波、信号的相位变化等。

下图1所示为时域和频域之间的关系图：

图a)为时间、频率与幅值之间的三维关系。

图b)为时域图。

图c)为频域图，其中每条线代表了一个正弦波。

图1 时域与频域之间的转换关系图

当单板的辐射发射能量超过一定的范围时，通常不能满足国际规定的一些辐射发射标准规定，如CALSS A和CLASS B等。辐射源主要来自于单板上的高速信号的高次谐波分量尤其是高速时钟信号。通常在调试单板的辐射发射能力时需要使用很多频域的仪器，如EMSCAN、频谱分析仪等，如需要更加精确的得到单板辐射发射能力的定量指标，则需要在微波暗室中进行试验测量。有时候在单板生产之前为了粗略的估计单板的辐射发射强度，也会使用一些频域仿真软件如Ansoft HFSS,Siwave等分析软件来对整个系统或者系统的某一部分进行建模，从而模拟系统的辐射发射情况，在使用仿真软件时，准确的辐射发射源通常很难得到。

事实上，在单板上各种频率能量对外部空间辐射能量的同时，单板上的电源平面或者地平面也同样会以某种方式受到这些信号的影响，那么电源噪声的频谱

中也应该包含或者体现出各种高频信号的频谱以及其强度的大小。那么在单板的调试阶段，我们是否可以通过分析电源噪声的频谱来粗略的定性的分析各种频点可能的辐射发射能量的大小呢？如果这种方法具有一定的可行性的话，那么将大大方便我们的调试——我们可以借助当今高端数字示波器的长存储+极快的信号处理速度+强大的FFT分析功能来进行调试。

下图为某一个电源噪声的频谱，在时域里只能看到随机振荡的噪声信号，看不到任何关于时钟信号的信息，但是对其时域波形进行FFT变换分析，我们可以很清楚的看到某一时钟信号（下图2中体现出来的时钟信号为31MHZ左右）及其谐波分量，而且可以看到其频谱能量的大致强度（定性值），通常情况下这些谐波能量越强，其对外辐射的能量越强的可能性也越大，如果在单板的改版前后进行一些对比积累分析再加上长期的数据积累分析，也许可以得到更加合理的趋势预测，这里只是一个猜想，提出一个思路。如果能得到一些比较合理的趋势的话，应该能为我们预测单板的辐射发射情况提供很大的方便。同时这些数据或许还可以用于电磁场仿真软件中作为辐射发射源，进一步仿真预测单板和系统的近场和远场的辐射发射强度，最终达到在单板制板前就能够进行预测，这样就可以为节省成本、缩短研发周期。

图2 电源噪声频谱中观察到的31MHZ的时钟信号频谱及其谐波分量

图3 电源噪声频谱中观察到的22MHZ时钟信号频谱及其谐波分量

若要得到更低频率的频谱以及以更高的分辨率进行观察，则需要示波器有能力分析很长的数据以及以更高的采样率进行采样，另外当示波器在长存储高采样状态下进行FFT分析，示波器的速度将会受到很大的影响。当前Lecroy新出的WP 7 ZI以及WM 8 ZI系列示波器凭借顶级的CPU（四核）硬件系统以及64位Vista操作系统，再加上Lecroy独有的XstreamII信号处理技术，使得其在长存储数据处理方面速度优势非常明显，对100MS甚至更长的数据进行FFT运算只需要数秒的时间。

二、力科示波器在FFT分析方面的特点

1、最长的可分析存储深度

为了观察到较低频段的信号频谱以及得到较高的频谱分辨率，需要采集足够多的数据进行FFT分析。那么是不是采集存储深度越深，用于FFT分析的数据就越多呢？其实情况并非如此，很多示波器可用于FFT运算的点数是有一定的限制的，也就是说虽然能够采集到很多数据，但是只有一部分可以真正的用于FFT运算，通常把能够真正用于运算的最大数据存储深度叫做可分析存储深度。当然，对于需要用第三方软件来处理数据而只需要借助示波器来捕获的话，更大的采集内存能够提供更多的采集数据，也就是说采集内存深度在此时才更有意义。力科示波器的最大采集存储深度即为最大可分析存储深度，最长可达到512MS的可分析存储深度。

2、可以提供更高的采样率

Lecroy新出的WP 7 ZI系列示波器可以提供在同类别示波器中最高的采样率，可达40GS/S；WM 8 ZI系列示波器则可以提供高达80GS/S的采样率。

3、极快的处理速度

对于100MS甚至更深的数据量进行FFT运算通常只需要数秒的时间；对于100MS的数据进行眼图测试，通常也只需20秒左右的时间。

4、非常便捷的高级频谱分析仪选件

Lecroy的最新款示波器WP760 ZI新增了一个频谱分析仪选件，该选件的操作界面非常类似于R&S等频谱仪，可以很便捷的设定center frequency、span范围等，且可以实时显示峰值点的频率值及对应幅度值大小，操作起来非常方便简

洁，界面如下图4所示：

图4 Lecroy WP760ZI新增的频谱分析仪选件

三、某系统的辐射发射测试及其对应的电源噪声频谱测试

下图5为某一系统的辐射发射结果图，我们看到在低频段（30MHZ-70MHZ 范围以内）能量有点超标：

图5 某系统的辐射发射图

测得相应电源平面上的电源噪声频谱为：

图6 某系统的电源噪声频谱图

从电源的FFT频谱分析图上可以比较明显的看到，确实在低频段30MHZ左右出现明显的峰值，和实际的辐射发射测试结果确有一定的对应关系。

四、总结

本文尝试从单板或者系统的电源噪声的频谱分析来推测单板或者系统的辐射发射趋势，仅仅提供一些尝试，更有说服力的结论还需要进一步的试验和积累分析。同时，借助此尝试介绍了Lecroy在长存储数据分析方面的一些特点，仅供参考。

应用Matlab对含噪声语音信号进行频谱分析及滤波

应用Matlab对含噪声的语音信号进行频谱分析及滤波一、实验内容录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；在语音信号中增加正弦噪声信号(自己设置几个频率的正弦信号)，对加入噪声信号后的语音信号进行频谱分析；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换设计数字滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比试听，分析信号的变化。二、实现步骤 1．语音信号的采集利用Windows下的录音机，录制一段自己的话音，时间在1 s内。然后在Matlab软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，（可用默认的采样频率或者自己设定采样频率）。 2．语音信号的频谱分析要求首先画出语音信号的时域波形；然后对语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。在采集得到的语音信号中加入正弦噪声信号，然后对加入噪声信号后的语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。并利用sound试听前后语音信号的不同。

分别设计IIR和FIR滤波器，对加入噪声信号的语音信号进行去噪，画出并分析去噪后的语音信号的频谱，并进行前后试听对比。 3.数字滤波器设计给出数字低通滤波器性能指标:如，通带截止频率fp＝10000 Hz，阻带截止频率fs＝12000 Hz（可根据自己所加入噪声信号的频率进行阻带截止频率设置），阻带最小衰减Rs＝50 dB，通带最大衰减Rp＝3 dB（也可自己设置），采样频率根据自己语音信号采样频率设定。

报告内容一、实验原理含噪声语音信号通过低通滤波器，高频的噪声信号会被过滤掉，得到清晰的无噪声语音信号。二、实验内容录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；在语音信号中增加正弦噪声信号(自己设置几个频率的正弦信号)，对加入噪声信号后的语音信号进行频谱分析；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换设计数字滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比试听，分析信号的变化。给出数字低通滤波器性能指标:如，通带截止频率fp＝10000 Hz，阻带截止频率fs＝12000 Hz （可根据自己所加入噪声信号的频率进行阻带截止频率设置），阻带最小衰减Rs＝50 dB，通带最大衰减Rp＝3 dB（也可自己设置），采样频率根据自己语音信号采样频率设定。三、实验程序 1、原始信号采集和分析 clc;clear;close all; fs=10000; %语音信号采样频率为10000 x1=wavread('C:\Users\acer\Desktop\voice.wav'); %读取语音信号的数据，赋给x1 sound(x1,40000); %播放语音信号 y1=fft(x1,10240); %对信号做1024点FFT变换 f=fs*(0:1999)/1024; figure(1); plot(x1) %做原始语音信号的时域图形 title('原始语音信号'); xlabel('time n'); ylabel('fuzhi n'); figure(2); plot(f,abs(y1(1:2000))); %做原始语音信号的频谱图形 title('原始语音信号频谱') xlabel('Hz'); ylabel('fuzhi');

电磁辐射例子

由北京金融街地区的电磁辐射事件，关注电磁污染与自身健康Electromagnetic radiation incident in Financial Street, Beijing, concerned about the electromagnetic pollution and its own health 2007年1月中旬起，在北京金融街区域（礼士路和复兴门附近），电子卷帘门和汽车遥控器经常无故失灵，居民怀疑与电磁辐射（功率大的无线发射设施）有关，并担心这种电磁辐射对自身健康的影响。在1月28日市政协会议的小组讨论会上，由市政协委员提到，而且市环保局副局长透露：不排除这可能是一些通讯类的发射或接收设施引起的，而目前国内关于电子污染防控的法规还不健全。市环保局已经向国家环保总局提出，希望由国家环保总局牵头，对在京相关单位各类无线发射设施展开统一调查。回顾以往居民担心电磁辐射对自身健康的影响而导致群体纠纷的事件，如朝阳区南十里居，北四环科学院南里，西北旺百旺家园等等。人们，尤其是在（大）城市里生活、居住的人，时刻处在无形的“波磁海洋”中。了解电磁辐射知识，正确对待电磁辐射，自我主动预防无形的危害，已是关键所在。我国的《电磁辐射环境保护管理办法》第一章第二条: 本办法所称电磁辐射是指以电磁波形式通过空间传播的能量流，且限于非电离辐射, 包括信息传递中的电磁波发射，工业、科学、医疗应用中的电磁辐射，高压送变电中产生的电磁辐射。电磁辐射主要通过热效应和非热效应作用于人体。电磁辐射的热效应，引起人体热平衡的失调；造成白内障；破坏睾丸的生精能力，导致不育等等。电磁辐射的非热效应主要影响人体的神经系统，感觉系统，免疫系统，内分泌系统。电磁辐射的来源有自然和人工两大类。人们日常生活已离不开的人工设备，也都产生电磁辐射。这些产生电磁辐射的设备主要分为五大类：广播电视电磁设备类，包括广播、电视、调频等设备；通信、雷达及导航发射设备类，包括通信、基站设备、雷达及导航发射设备等；工、科、医电磁设备，如高频冶炼炉、塑料热合机、大型医疗电磁设备等；交通系统设备，如磁悬浮列车、地铁等；输电线路系统设备，如高压交流直流输电系统、变电站、换流站等。人们日常生活和工作已离不开的输变电设施、输电线路、动力与电热设备或家用电器等都或多或少地产生着电磁辐射。对无所不在的电磁辐射要有正确的认识。电磁辐射和电磁污染是两个概念。由国家环保总局制定的《电磁辐射防护规定》中，针对人体易敏感频段的电磁辐射的限值，比西方和国际上的要严格、标准高。世界各国的许多研究机构、医学专家调查研究报告指出：经常受到电磁辐射的人员，其各种癌症发病的比例偏高。高压线附近居住的人们，不管是生理影响还是心理影响，反映出现头晕、恶心、烦燥、工作效率降低、失眠、记忆力减退等症状的事例，现在是越来越多。据英国国家辐射保护委员会的报告，达到或超过132千伏的高压线在数十米范围内的电磁辐射强度超过0.4微特斯拉；11－66千伏的高压线在十数米范围内的电磁辐度强度超过0.4微特斯拉；而埋藏在地下的高压线只在数米范围内的电磁辐射强度超过0.4微特斯拉。为了在更短的距离内、更多地削减电磁辐射，可在埋藏地段的土壤中，尤其是经过生活、工作区的，镶辅以匹热迷能高性能新型材料（有磁滞损耗机制的材料）制成的板块或半环圈，从而减少埋藏的深度并且最大限度地降低高压电力系统产生的电磁辐射对人体健康的影响。英国国家辐射保护委员会的一份写于2001年的调查报告称：居住在高压线周边，有电磁辐射下的儿童，其白血病发病率比居住在别处的儿童的高

频谱分析仪使用指南

Spectrum Analyzer Basics 频谱分析仪是通用的多功能测量仪器。例如：频谱分析仪可以对普通发射机进行多项测量，如频率、功率、失真、增益和噪声特性。功能范围(Functional Areas ) 频谱分析仪的前面板控制分成几组，包含下列功能：频率扫描宽度和幅度(FREQUENCY,SPAN&LITUDE)键以及与此有关的软件菜单可设置频谱仪的三个基本功能。仪器状态(INSTRUMENT STATE )：功能通常影响整个频谱仪的状态，而不仅是一个功能。标记(MARKER)功能：根据频谱仪的显示迹线读出频率和幅度提供信号分析的能力。控制(CONTRIL)功能：允许调节频谱分析的带宽，扫描时间和显示。数字(DATA)键：允许变更激活功能的数值。窗口(WINDOWS)键：打开窗口显示模式，允许窗口转换，控制区域扫宽和区域位置。基本功能(Fundamental Function) 频谱分析仪上有三种基本功能。通过设置中心频率，频率扫宽或者起始和终止频率，操作者可控制信号在频幕上的水平位置。信号的垂直位置由参考电平控制。一旦按下某个键，其

功能就变成了激活功能。与这些功能有关的量值可通过数据输入控制进行改变。 Sets the Center Frequency Adjusts the Span Peaks Signal Amplitude to 频率键(FREQUENCY) 按下频率( FREQUENCY)键，在频幕左侧显示CENTER 表示中心频率功能有效。中心频率(CENTERFREQ)软键标记发亮表示中心频率功能有效。激活功能框为荧屏上的长方形空间，其内部显示中心频率信息。出现在功能框中的数值可通过旋钮，步进键或数字/单位键改变。频率扫宽键(SPAN) 按下频率扫宽 (SPAN)键， (SPAN)显示在活动功能框中，(SPAN)软键标记发亮，表明频率扫宽功能有效。频率扫宽的大小可通过旋钮，步进键或数字键/单位键改变。幅度键(AMPLITUDE)按下按下幅度键(AMPLITUDE)参考电平(REFLEVEL)0dbm显示在激活功能框中，( REFLEVEL)软键标记发亮，表明参考电平功

噪声测试及频谱分析

噪声测试及频谱分析实验步骤及内容 1）启动服务器，运行DRVI主程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的“ DRVI采集仪主卡检测（USB）”进行服务器和数据采集仪之间的注册。联机注册成功后，从DRVI工具栏和快捷工具条中启动“内置的Web服务器”，开始监听8500端口。 2）打开客户端计算机，启动计算机上的DRVI客户端程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的“DRVI局域网服务器检测”，在弹出的对话框中输入服务器IP地址（例如：192.168.0.1），点击“发送”按钮，进行客户端和服务器之间的认证。 3）因为该实验的目的是了解噪声信号的测量方法，并且要实现服务器端的数据共享功能，需要分别设计服务器端和客户端的实验脚本。对于服务器端，首先需要将数据采集进来，DRVI中提供了一个8通道的USB数据采集芯片，用于完成对外部信号的数据采集，实际使用中，可以插入一片“ USB数据采集卡”芯片空来完成；数据采集仪的启动采用一片“0/1按钮”芯片来控制；要完成噪声值的计算，首先必须计算出信号的功率谱，所以需选择一片“频谱计算”芯片」，然后再插入一片“倍频程”芯片匚』，采用FFT算法来计算并显示声音信号的倍频程谱，并将计算出的声音信号的分贝值存储于输出数组的第1位，再使用一片 “VBScript脚本”芯片妙，在其中添加脚本文件将“倍频程”芯片输出数组中的第1位数据（即噪声值）取出，并通过“数码LED”芯片口显示出来；另外选择一片“波形/频谱显示”芯片用于显示声音信号的时域波形；再加上一些文字显示芯片；殂和装饰芯片二L ,就可以搭建出一个“噪声测量”服务器端的实验，所需的软件芯片数量、种类、与软件总线之间的信号流动和连接关系如图 1.2 所示，根据实验原理设计图在DRVI软面包板上插入上述软件芯片，然后修改其属性窗中相应的连线参数就可以完成该实验的设计和搭建过程。 1※说明：红线和虚线表示单变量数据线，蓝线和实线表示数组型数据线，箭头代表数据或信号在软件总线中的流动方向。图1.2噪声测量实验参考设计原理图

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

频谱分析仪的使用方法

频谱分析仪的使用方法（第一页） 13MHz信号。一般情况下，可以用示波器判断13MHz电路信号的存在与否，以及信号的幅度是否正常，然而，却无法利用示波器确定13MHz电路信号的频率是否正常，用频率计可以确定13MHz电路信号的有无，以及信号的频率是否准确，但却无法用频率计判断信号的幅度是否正常。然而，使用频谱分析仪可迎刃而解，因为频谱分析仪既可检查信号的有无，又可判断信号的频率是否准确，还可以判断信号的幅度是否正常。同时它还可以判断信号，特别是VCO信号是否纯净。可见频谱分析仪在手机维修过程中是十分重要的。另外，数字手机的接收机、发射机电路在待机状态下是间隙工作的，所以在待机状态下，频率计很难测到射频电路中的信号，对于这一点，应用频谱分析仪不难做到。一、使用前须知在使用频谱分析仪之前，有必要了解一下分贝(dB)和分贝毫瓦(dBm)的基本概念，下面作一简要介绍。 1．分贝(dB) 分贝是增益的一种电量单位，常用来表示放大器的放大能力、衰减量等，表示的是一个相对量，分贝对功率、电压、电流的定义如下：分贝数：101g(dB) 分贝数=201g(dB) 分贝数=201g(dB) 例如：A功率比B功率大一倍，那么，101gA／B=10182’3dB，也就是说，A功率比B功率大3dB， 2．分贝毫瓦(dBm) 分贝毫瓦(dBm)是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为：分贝毫瓦=101g(dBm) 例如，如果发射功率为lmw，则按dBm进行折算后应为：101glmw／1mw=0dBm。如果发射功率为40mw，则10g40w／1mw--46dBm。二、频谱分析仪介绍生产频谱分析仪的厂家不多。我们通常所知的频谱分析仪有惠普(现在惠普的测试设备分离出来，为安捷伦)、马可尼、惠美以及国产的安泰信。相比之下，惠普的频谱分析仪性能最好，但其价格也相当可观，早期惠美的5010频谱分析仪比较便宜，国产的安泰5010频谱分析仪的功能与惠美的5010差不多，其价格却便宜得多。下面以国产安泰5010频谱分析仪为例进行介绍。 1．性能特点 AT5010最低能测到2.24uv，即是-100dBm。一般示波器在lmv，频率计要在20mv以上，跟频谱仪比相差10000倍。如用频率计测频率时，有的频率点测量很难，有的频率点测最不准，频率数字显示不

噪声测量三种方法

噪声系数测量的三种方法本文介绍了测量噪声系数的三种方法：增益法、Y系数法和噪声系数测试仪法。这三种方法的比较以表格的形式给出。前言在无线通信系统中，噪声系数(NF)或者相对应的噪声因数(F)定义了噪声性能和对接收机灵敏度的贡献。本篇应用笔记详细阐述这个重要的参数及其不同的测量方法。噪声指数和噪声系数噪声系数有时也指噪声因数(F)。两者简单的关系为： NF = 10 * log10 (F) 定义噪声系数(噪声因数)包含了射频系统噪声性能的重要信息，标准的定义为：从这个定义可以推导出很多常用的噪声系数（噪声因数）公式。下表为典型的射频系统噪声系数： *HG=高增益模式，LG=低增益模式

噪声系数的测量方法随应用的不同而不同。从上表可看出，一些应用具有高增益和低噪声系数(低噪声放大器(LNA)在高增益模式下)，一些则具有低增益和高噪声系数(混频器和LNA在低增益模式下)，一些则具有非常高的增益和宽范围的噪声系数(接收机系统)。因此测量方法必须仔细选择。本文中将讨论噪声系数测试仪法和其他两个方法：增益法和Y系数法。使用噪声系数测试仪噪声系数测试/分析仪在图1种给出。图1. 噪声系数测试仪，如Agilent公司的N8973A噪声系数分析仪，产生28VDC脉冲信号驱动噪声源 (HP346A/B)，该噪声源产生噪声驱动待测器件(DUT)。使用噪声系数分析仪测量待测器件的输出。由于分析仪已知噪声源的输入噪声和信噪比，DUT的噪声系数可以在内部计算和在屏幕上显示。对于某些应用(混频器和接收机)，可能需要本振(LO)信号，如图1所示。当然，测量之前必须在噪声系数测试仪中设置某些参数，如频率范围、应用(放大器/混频器)等。使用噪声系数测试仪是测量噪声系数的最直接方法。在大多数情况下也是最准确地。工程师可在特定的频率范围内测量噪声系数，分析仪能够同时显示增益和噪声系数帮助测量。分析仪具有频率限制。例如，Agilent N8973A可工作频率为10MHz至3GHz。当测量很高的噪声系数时，例如噪声系数超过10dB，测量结果非常不准确。这种方法需要非常昂贵的设备。增益法前面提到，除了直接使用噪声系数测试仪外还可以采用其他方法测量噪声系数。这些方法需要更多测量和计算，但是在某种条件下，这些方法更加方便和准确。其中一个常用的方法叫做“增益法”，它是基于前面给出的噪声因数的定义：

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

Lab1 Spectrum Analyzer频谱分析仪的使用

LAB # 1 – ANALYZING SIGNALS IN THE FREQUENCY DOMAIN INTRODUCTION You have probably connected various equipment to an oscilloscope in order to test various characteristics; if so, you know that the oscilloscope display shows the user a graph of amplitude (voltage) vs. time. Amplitude is on the vertical axis and time is on the horizontal axis. In telecommunications, when dealing with radio frequency (RF) waves, it is often beneficial to view signals in the frequency domain, rather than in the time domain. In the frequency domain, the vertical axis is still amplitude (usually power), but the horizontal axis is frequency instead of time. TIME DOMAIN: Amplitude vs. Time FREQUENCY DOMAIN: Amplitude vs. Frequency In this experiment, we will look at the characteristics of an RF signal using an oscilloscope (time domain) and using a spectrum analyzer (frequency domain). This will prepare you for future labs that deal with frequency-domain signals. MATERIALS & SETUP ? 1 MHz Signal Generator ? Oscilloscope ?HP Spectrum Analyzer ?BNC T-Connector ? Coaxial Cables ?RF adapters Fig. 1-1

噪声测试及频谱分析

噪声测试及频谱分析一. 实验步骤及内容 1)启动服务器，运行DRVI主程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的“DRVI采集仪主卡检测（USB）”进行服务器和数据采集仪之间的注册。联机注册成功后，从DRVI工具栏和快捷工具条中启动“内置的Web服务器”，开始监听8500端口。 2)打开客户端计算机，启动计算机上的DRVI客户端程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的“DRVI局域网服务器检测”，在弹出的对话框中输入服务器IP地址（例如：192.168.0.1），点击“发送”按钮，进行客户端和服务器之间的认证。 3)因为该实验的目的是了解噪声信号的测量方法，并且要实现服务器端的数据共享功能，需要分别设计服务器端和客户端的实验脚本。对于服务器端，首先需要将数据采集进来，DRVI中提供了一个8通道的USB数据采集芯片，用于完成对外部信号的数据采集，实际使用中，可以插入一片“USB 数据采集卡”芯片来完成；数据采集仪的启动采用一片“0/1按钮”芯片来控制；要完成噪声值的计算，首先必须计算出信号的功率谱，所以需选择一片“频谱计算”芯片，然后再插入一片“倍频程”芯片，采用FFT算法来计算并显示声音信号的倍频程谱，并将计算出的声音信号的分贝值存储于输出数组的第1位，再使用一片 “VBScript 脚本”芯片，在其中添加脚本文件将“倍频程”芯片输出数组中的第1位数据（即噪声值）取出，并通过“数码LED ”芯片显示出来；另外选择一片“波形/频谱显示”芯片，用于显示声音信号的时域波形；再加上一些文字显示芯片和装饰芯片，就可以搭建出一个“噪声测量”服务器端的实验，所需的软件芯片数量、种类、与软件总线之间的信号流动和连接关系如图1.2 所示，根据实验原理设计图在DRVI软面包板上插入上述软件芯片，然后修改其属图1.2 噪声测量实验参考设计原理图

应用Matlab对含噪声语音信号进行频谱分析及滤波

一、实验内容录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；在语音信号中增加正弦噪声信号(自己设置几个频率的正弦信号)，对加入噪声信号后的语音信号进行频谱分析；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换设计数字滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比试听，分析信号的变化。二、实现步骤 1．语音信号的采集利用Windows下的录音机，录制一段自己的话音，时间在1 s内。然后在Matlab软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，（可用默认的采样频率或者自己设定采样频率）。 2．语音信号的频谱分析要求首先画出语音信号的时域波形；然后对语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。在采集得到的语音信号中加入正弦噪声信号，然后对加入噪声信号后的语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。并利用sound试听前后语音信号的不同。分别设计IIR和FIR滤波器，对加入噪声信号的语音信号进行去噪，

画出并分析去噪后的语音信号的频谱，并进行前后试听对比。 3.数字滤波器设计给出数字低通滤波器性能指标:如，通带截止频率fp＝10000 Hz，阻带截止频率fs＝12000 Hz（可根据自己所加入噪声信号的频率进行阻带截止频率设置），阻带最小衰减Rs＝50 dB，通带最大衰减Rp ＝3 dB（也可自己设置），采样频率根据自己语音信号采样频率设定。

报告内容一、实验原理含噪声语音信号通过低通滤波器，高频的噪声信号会被过滤掉，得到清晰的无噪声语音信号。二、实验内容录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；在语音信号中增加正弦噪声信号(自己设置几个频率的正弦信号)，对加入噪声信号后的语音信号进行频谱分析；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换设计数字滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比试听，分析信号的变化。给出数字低通滤波器性能指标:如，通带截止频率fp＝10000 Hz，阻带截止频率fs＝12000 Hz （可根据自己所加入噪声信号的频率进行阻带截止频率设置），阻带最小衰减Rs＝50 dB，通带最大衰减Rp＝3 dB（也可自己设置），采样频率根据自己语音信号采样频率设定。三、实验程序 1、原始信号采集和分析 clc;clear;close all; fs=10000; %语音信号采样频率为10000 x1=wavread('C:\Users\acer\Desktop\'); %读取语音信号的数据，赋给x1 sound(x1,40000); %播放语音信号 y1=fft(x1,10240); %对信号做1024点FFT变换 f=fs*(0:1999)/1024; figure(1); plot(x1) %做原始语音信号的时域图形 title('原始语音信号'); xlabel('time n'); ylabel('fuzhi n'); figure(2); plot(f,abs(y1(1:2000))); %做原始语音信号的频谱图形 title('原始语音信号频谱') xlabel('Hz'); ylabel('fuzhi');

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

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

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

含噪声的语音信号分析与处理设计

课程设计任务书学生姓名：苗强强专业班级：电信1204 指导教师：阙大顺沈维聪工作单位：信息工程学院题目: 程控宽带放大器的设计初始条件：程控宽带放大器是电子电路中常用模块，在智能仪器设备及嵌入式系统中有广泛的应用。因此对于电子信息专业的技术人员来说，熟练掌握该项技术很有必要。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）输入阻抗>1KΩ,单端输入，单端输出，放大器负载电阻为600Ω；（2）3dB通频带10kHz~6MHz，在20kHz~5MHz频带内增益起伏<1dB。（3）增益调节范围10 dB~40 dB，（通过键盘操作调节）。（4）发挥部分：当输入频率或输出负载发生变化时，通过微处理器自动调节，保持放大器增益不变。（5）电路通过仿真即可。时间安排： 1. 任务书下达，查阅资料 1天 2. 制图规范、设计说明书讲解 2天 3. 设计计算说明书的书写 5天 4. 绘制图纸 1天 5. 答辩 1天指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位，FIR数字滤波器和IIR滤波器是滤波器设计的重要组成部分。利用MATLAB信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器。课题基于MATLAB有噪音语音信号处理的设计与实现，综合运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。通过理论推导得出相应结论，再利用MATLAB 作为编程工具进行计算机实现。在设计实现的过程中，使用窗函数法来设计FIR数字滤波器，用巴特沃斯、切比雪夫和双线性变法设计IIR数字滤波器，并利用MATLAB 作为辅助工具完成设计中的计算与图形的绘制。通过对对所设计滤波器的仿真和频率特性分析，可知利用MATLAB信号处理工具箱可以有效快捷地设计FIR和IIR数字滤波器，过程简单方便，结果的各项性能指标均达到指定要求。关键词数字滤波器 MATLAB IIR滤波器 FIR滤波器

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。*

教你如何看懂EMC空间辐射测试数据

教你如何看懂EMC空间辐射测试数据电磁辐射（electromagnetic radiation）：能量以电磁波的形式通过空间传播的现象。Radiation空间辐射（简写：RE）是最常做的EMC电磁兼容项目之一，也是最容易出现问题的一个测试项目。对很多刚接触EMC的朋友来讲，拿到EMC 的测试数据，往往感觉比较陌生，不知道怎么看这份数据，相信看完以下内容，你就不会陌生了。专业测试辐射的场所是屏蔽室，主要有3米和10米暗室，由于10米暗室建设成本很高，所以一般以3米暗室居多，在专业的检测实验室检测的数据才更更加真实可靠。 3米暗室：

参考测试数据： Horizontal 表示接收天线处于水平位置（另外还有一种是天线处于垂直位置，也就是说，这个产品需要有2张这样的图才算完整）； EN55015是测试标准，表明测试产品是灯具类； Freq是频率点，一般可能有问题的点需要单独点出来进行完整确认； Measurement是测试值，表示该频率点经确认后的最终值； Limit表示改点的限值，也就是测试值不能超过该值； Over表示超过Limit限值多少，也就是测试值减去限值的计算；（上面负数表示没超过限值，也就是符合要求；但有的机构是正数是符合要求，需要看清楚）；

以第一个为例：频率点为53.4714MHz，测试值为29.40 dBuV/m，限值为40 dBuV/m，超过限值为-10.60 dBuV/m（也就是没超过）。同样的方法我们来看垂直的测试数据：如第1个点，：频率点为43.0647MHz，测试值为46.90 dBuV/m，限值为40 dBuV/m，超过限值为6.9 dBuV/m（也就是超了，需要整改）。另外需要注意的是：一般测试时需要留预留3dB才好（也就是距离限值有3dB的余量），因为EMC是不稳定的，而且不同实验室之间也是有误差的，所以余量愈多，就越保险。

噪声测量和频谱分析仪器

噪声测量和频谱分析仪器概述：噪声测量和频谱分析仪器，本底噪声低，动态范围大；模块化设计，配置不同硬件和软件模块,使仪器分别具有噪声频譜分析、积分采集、统计分析、24h测量、脉冲噪声测量、混响时间测量等不同的功能。仪器采用数字检波和开关电容滤波技术，具有精度高、稳定性好、可靠性高等特点。测量和分析结果可以保存、打印、送入计算机。适用于各种工业噪声测量和频谱分析、环境噪声监测，以及建筑物内混响时间测量。特点：◎超大容量储存；◎大屏幕LCD显示，有背光； ◎F型和G型内置倍频程滤波器；◎D型可测脉冲噪声。系列产品模块选择和组合及用途，如下表: 模块配置频谱分析统计分析主要技术性能：模块型号用途积分采集和脉冲噪声测量统计分析和24h测量统计分析、频谱分析和混响时间测量符合标准 GB/T3785 1型，JJG188-2002 1级，IEC 61672-1：2002 1级 2级传声器 AW A14423型预极化测试电容传声器(1/2”)，标称灵敏度50mV/Pa AW A14421 本机噪声小于18dB(A)，23dB（C），28dB（F）小于23dB(A) 测量上限 130dB

频率范围 10 Hz～20 kHz 20Hz~12.5kHz 频率计权 A，C，Flat (平直响应) 时间平均 F，S，I及线性平均指数平均(有效值) F，S及线性平均量程 10～80，20～90，30～100，40～110，50～120，60～130 线性工作范围 70dB 内置滤波器 —— 1/1倍频程滤波器，中心频率： 31.5 Hz~16 kHz 1/1倍频程滤波器，中心频率： 31.5 Hz~8 kHz 测量方式 Lp，Leq，Lmax，Lmin，LAE，E Lp，Leq，Lmax，Lmin，LAE，E，L5，L10，L50，L90，L95和24h测量采样时间间隔 31ms（脉冲测量7.8ms） 31ms 31ms（Tr测量16ms）积分时间