一．頻域與時(shí)域

　　對于新手，通常會有疑問“什么是頻譜儀？為什么用頻譜儀進(jìn)行信號分析？”我們通常會以時(shí)間為參照，來記錄某時(shí)刻發(fā)生的事件，在測量電信號時(shí)也是如此。比如，用示波器觀察某個電信號的值瞬間變化，示波器上顯示的是電壓隨時(shí)間的變化，也就是在時(shí)域中觀察信號的波形。根據(jù)傅里葉變換時(shí)域中的任何信號都可以由一個或者多個具有適當(dāng)頻率，幅度和相位的正弦波疊加而成。換句話說，任何時(shí)域信號都可以變換成相應(yīng)的頻域信號，通過頻域測量可以得到信號在某個特定頻率上的能量值。比如圖1-1中的信號，可以分解為若干個獨(dú)立的正弦波，然后在頻譜儀上顯示，對每個正弦波單獨(dú)進(jìn)行分析。

　　為了正確地從時(shí)域變換到頻域，理論上必須涉及信號在整個時(shí)間范圍、即在正負(fù)無窮大的范圍內(nèi)的各時(shí)刻的值，不過在實(shí)際測量時(shí)我們通常只取一段有限的時(shí)間長度。按照傅立葉變換理論，信號同樣也可以從頻域變換到時(shí)域，當(dāng)然，這涉及理論上在正負(fù)無窮大的頻率范圍內(nèi)對信號的所有頻譜分量值作出估計(jì)。例如，在把方波變換到頻域時(shí)如果不保存相位信息，再變換回來的波形可能就是鋸齒波了。

　　二．什么是頻譜？

　　頻譜分析儀，簡單理解就是一種測量頻率與信號峰值的電壓表，他顯示的是正弦波的有效值。雖然他直接顯示出來的是功率值，但它不是功率計(jì)，而是通過測試正弦波的峰值和已知的電阻值來計(jì)算出功率值的。

　　比如上圖1-1顯示了一個復(fù)合信號的波形。假定我們希望看到的是正弦波，但顯然圖示信號并不是純粹的正弦形，而僅靠觀察又很難確定其中的原因。圖1-2同時(shí)在時(shí)域和頻域顯示了這個復(fù)合信號。頻域圖形描繪了頻譜中每個正弦波的幅度隨頻率的變化情況。如圖所示，在這種情況下，信號頻譜正好由兩個正弦波組成。

　　三．為什么要測量頻譜？

　　在無線通信領(lǐng)域，人們非常關(guān)心帶外輻射和雜散輻射。例如在蜂窩通信系統(tǒng)中，必須檢查載波信號的諧波成分，以防止對其他有著相同工作頻率與諧波的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。工程師和技術(shù)人員對調(diào)制到載波上的信息的失真也非常關(guān)心。

　　三階交調(diào)（復(fù)合信號的兩個不同頻譜分量互相調(diào)制）產(chǎn)生的干擾相當(dāng)嚴(yán)重，因?yàn)槠涫д娣至靠赡苤苯勇淙敕治鰩捴畠?nèi)而無法濾除。

　　頻譜監(jiān)測是頻域測量的又一重要領(lǐng)域。政府管理機(jī)構(gòu)對各種各樣的無線業(yè)務(wù)分配不同的頻段，例如廣播電視、無線通信、移動通信、警務(wù)和應(yīng)急通信等其他業(yè)務(wù)。保證不同業(yè)務(wù)工作在其被分配的信道帶寬內(nèi)是至關(guān)重要的，通常要求發(fā)射機(jī)和其他輻射設(shè)備應(yīng)工作于緊鄰的頻段。在這些通信系統(tǒng)中，針對功率放大器和其他模塊的一項(xiàng)重要測量是檢測溢出到鄰近信道的信號能量以及由此所引起的干擾。

　　電磁干擾（EMI）是用來研究來自不同發(fā)射設(shè)備的有意或無意的無用輻射。在此我們關(guān)心的問題是，無論是輻射還是傳導(dǎo)（通過電力線或其他互導(dǎo)連線產(chǎn)生），其引起的干擾都可能影響其他系統(tǒng)的正常運(yùn)行。根據(jù)由政府機(jī)構(gòu)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織制定的有關(guān)條例，幾乎任何從事電氣或電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的人員都必須對輻射電平與頻率的關(guān)系進(jìn)行測試。我們經(jīng)常需要對噪聲進(jìn)行測量。任何有源電路或器件都會產(chǎn)生額外噪聲。通過測量噪聲系數(shù)和信噪比（SNR）能夠描述器件的性能及其對總體系統(tǒng)性能的影響。圖1-3至1-6列舉了幾個應(yīng)用實(shí)例。

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