频率响应分析仪知识

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信号幅度的仪器，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，依据信号处理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接收器类似，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方式，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。

SFRA45扫频响应分析仪SFRA45扫频响应分析仪知识了解FRA:频响分析仪,在一个很宽的频率范围内测量电气传递函数,频响分析来对电力变压器内部铁芯,绕组和固定设施的机械完整性进行评估。

SFRA：扫频响应分析仪，是一种比较方法，其对变压器状态的评估是通过实际测量到的SFRA结果与参考结果相比较来完成的。

通常有三种方法用于对所测量到的轨迹进行评估：●时间方法：当前的SFRA结果与同一设备先前所得的结果进行比较●类型方法：一个变压器的SFRA与同类型变压器相比较●相间比较：一相的SFRA结果与同一变压器其它相的结果进行比较SFRA测量的典型应用是：●短路试验后的变压器检查●变压器经运输后的完整性验证●高值暂态故障电流发生后的状态评估●例行的诊断测量●变压器报警或保护跳闸后的诊断●监视值（如可燃气体）发生重大变化后的测试●例行测试结果异常的进一步检查●科研工作原理：频响应分析仪向变压器绕组的一端输入频率持续上升的正弦波励磁电压，并在另一端测量返回信号。

输入和输出信号的比较生成唯一性的频率响应，可以与参考数据进行比较。

偏差反应了变压器内部的物理和/或电气变化。

由于是在频域的直接测量，所以不需要进行数据处理。

SFRA45扫频响应分析仪参数特征：领先的带宽精度：0.02dB基本精度，具有行内领先的高频性能带宽范围：5Hz到45MHz彩色VGA显示屏领先的相位精度：0.05°的基本精度通用接口：标配的RS232，USB和LAN接口LCR模式：全功能的LCR模式能够测量变压器的所有LCR参数多功能测量模式：FRA，RMS，LCR，SCOPE兼容IEC60076-18英国牛顿N4L中国区销售服务热线：400-600-4845。

什么是频率响应函数动态信号分析仪的一个常见应用是测量机械系统的频率响应函数(FRF)。

这也称为网络分析，系统的输入和输出同时测量。

通过这些多通道测量，分析仪可以测量系统如何“改变”输入。

一个常见的假设是，如果系统是线性的，那么这个“变化”被频率响应函数(FRF)充分描述。

事实上，对于线性和稳定的系统，只要知道频率响应函数，就可以预测系统对任何输入的响应。

宽带随机、正弦、阶跃或瞬态信号在测试和测量应用中被广泛地用作激励信号。

图1说明了一个激励信号x，可以应用于一个UUT(测试单元)，并生成一个或多个由y表示的响应，输入和输出之间的关系称为传递函数或频率响应函数，由H(y,x)表示。

一般来说，传递函数是一个复杂的函数，描述系统如何将输入信号的大小和相位作为激励频率的函数。

在各种激励条件下，对UUT系统的特性进行了实验测量。

这些特征包括:频率响应函数(FRF)，通过以下参量描述: 增益频率函数。

相位频率函数。

共振频率，阻尼因素，总谐波失真，非线性。

利用宽带随机激励的FFT、交叉功率谱法测量频率响应。

宽带激励可以是高斯分布的真随机噪声信号，也可以是一个伪随机信号，其振幅分布可以由用户来定义。

宽带这一术语可能具有误导性，因为一个好的实现的随机激励信号应该是频带有限的，并由分析频率范围的上限控制。

也就是说，激励不应该激发高于测量仪器所能测量的频率。

随机发生器只产生频宽在分析频率范围内随机信号。

这也将把激发能量集中在有用的频率范围，以提高测试动态范围。

宽带随机激励的优点是它能在短时间内激发宽频段，因此总测试时间较短。

宽带激励的缺点是其频率能量在短时间内广泛传播。

每个频率点激发的能量贡献远小于总信号能量(大概是-30到-50dB小于总数)。

即使对于频率响应函数(FRF)估计有一个大的平均数字，宽带信号也不能有效地测量UUT的极端动态特性。

扫频正弦测量，优化了每个频率点的测量值。

由于激励信号是一个正弦波，在某一时刻其所有的能量都集中在一个频率上，改进了宽带激励中的动态范围不足的缺点。

AGILENT 35670A频率响应分析仪使用简介1. 频率响应的测试(SOURCE，CH1接速度环输入端，CH2接测速机信号+端)SOURCE与CH1短连，并将一个探头与CH1连接，用于产生正弦信号激励信号。

接到速度环输入端。

CH2用于反馈信号，接到测速机信号+端。

信号的地与机壳地相连。

探头可不接地。

2. 写数据图形名称HP3562A频率响应分析仪使用简介1频率响应的测试(SOURCE，CH1接速度环输入端，CH2接测速机信号+端)1.1 探头连接CH21.21.31.3.1，选择正弦扫描b. A GAIN ON OFF，选择ONc. A GAIN SELECT 增益选择CH1 REF，选择通道CH1为参考REF LEVEL，设置参考电平为5-10V，设置扫频信号源的电平门限（可根据测试情设置0.3V左右）1.3.2.SOURCE LEVEL，设扫频信号源的电平幅度（可根据测试情设置0.3V左右，不超过门限值）SOURCE ON OFF，设置为ON，设置为从低到高扫频（也可相反）1.3.3.START FREQ，起始频率STOP FREQ ，终止频率，扫描速率，可用旋钮S/DC1.3.4.1.3.5.UNITS TRACE TITLE，输入文字最大20个ENTER，确定COORD MAG（db）【A】PHAS（deg）【B】/【A＆B】1.3.6.，开始绘图SELECT PENS，选择绘图笔号，均选同一支笔1.4 探头分配SOURCE与CH1短连，并将一个探头与CH1连接，用于产生正弦信号激励信号。

CH2用于反馈信号。

信号的地与机壳地相连。

探头可不接地。

2 时间捕获的使用时间捕获模式只能用CH1为输入通道（SOURCE 与CH1断开），类似于普通示波器。

2.1．MEASURMENT模式选择和捕获长度输入TIME CAPTURE….CAPTURE SELECT….CAPTURE LENGTH….10.0秒输入时间长度TIME LENGTH….1.0秒(CAPTURE LENGTH的十分之一)2.2．INPUT SELECTCHAN1 RANGE….5V(信号幅度选择)CHAN1 DCFLOAT CHAN1GROUD CHAN2TRIG LEVEL….TRIG LEVEL=.0.1V，CHAN1 INPUT，SLOP+2.3．SELECT DATA.TIME BUFFER2.4．MEASURMENT.TIME CAPTURE….CAPTURE SELECT….START CAPTURE2.5．SELECT DATAX SCALEY SCALEAGILENT35670A频率响应分析仪使用简介HP3562A频率响应分析仪使用简介中国电子科技集团公司电子第39研究所106研究室2008-08-08。

频率响应测试原理频率响应测试原理频率响应测试是指对系统或设备在不同频率上的响应进行测试和评估。

主要用于评估音频系统、通信系统等的性能，检测设备是否符合规格要求，或者寻找故障原因等。

频率响应测试原理基于信号的传递和处理，主要涉及到信号源、传递媒介、传递器件和测量仪器等几个方面。

信号源在频率响应测试中，信号源是指产生测试信号的设备，主要用于模拟真实环境下不同频率下的信号。

通常使用正弦波作为测试信号，因为正弦波的频率、幅度和相位都可以精确控制，并且容易被仪器识别和测量。

传递媒介传递媒介是指信号传递经过的介质，通常包括导线、传输线、电缆、光纤等。

在频率响应测试中，传递媒介对测试结果有很大影响，因为它会对信号进行衰减和失真，从而影响测试结果的准确性。

因此，在进行频率响应测试时，要选择合适的传递媒介，确保测试信号稳定准确地传输。

传递器件传递器件是指信号传递中的各种电子元件，如放大器、滤波器、混频器等。

在频率响应测试中，传递器件对信号的响应会影响测试结果的准确性。

因此，在选择传递器件时，要根据测试需求和要求来选择合适的器件，确保测试结果的可靠性和准确性。

测量仪器测量仪器是指用于测量测试信号在不同频率下的响应的设备，包括频率分析仪、信号发生器、示波器等。

在频率响应测试中，测量仪器的准确性和灵敏度对测试结果的准确性至关重要。

因此，在选择并使用测量仪器时，要选择合适的品牌、型号和配置，并根据工作要求进行调整和校准，确保测试结果精确可靠。

总结频率响应测试是一种重要的测试手段，可以用于评估不同系统和设备的性能和可靠性。

在进行频率响应测试时，需要根据测试要求选择合适的信号源、传递媒介、传递器件和测量仪器，确保测试结果的精确性和可靠性。

在实际工作中，还需要合理设置测试条件，并认真分析和处理测试结果，从而不断优化测试方案和改进测试技术。

频率响应分析仪的原理及功能介绍频率响应分析仪是结合了新的模拟和数字技术，以及先进的数字信号处理技术（DSP），以提供多样化测试与分析功能。

这一综合性软硬件系统具有非常精密的测试功能，具有10μHz至40MHz的频宽和2个隔离输入端，并受到保护，峰值电压不超过600V。

仪器包含了新的CPLD技术，用以释放专用处理器的功率，从而执行所有数据采集和分析功能。

独立处理器处理所有通信功能。

优良的性能来源于使用CPLD内部存储器，实现处理器与模拟硬件之间的异步缓冲。

频率响应分析仪对两个输入端执行同步分析，可靠地收集所有数据。

它是真正的多功能仪器，通过坚固的便携式工具箱（仅重12磅），帮助您实现各种应用，获取用于生产、研发实验室、学术或现场操作的速度和技术。

频率响应分析仪通过行业标准IEEE-488接口运行，可导入/导出至MATLABTM和Excel，并以.jpeg文件格式保存波德/阻抗图。

导出的图片可用于图片展示软件或保存文件，进行离线数据处理，频率响应分析仪是您目前用于测量相位/增益和阻抗的完整、且易用的系统。

频率响应分析仪的主要功能是测量待测物在频域上的特性，了解其性能及稳定性，并可辅助控制线路的设计。

其工作原理是藉由输入一个频率变化的扫描讯号，并于系统的特定点，量测所造成的影响，藉此导出待测物在不同频率的响应特性。

除了测试系统的频率响应外，控制软件还包括了控制线路辅助设计和频域运算功能。

针对电源供应器的控制补偿，提供了常用的三种线路，使用者可依照其电源供应器的控制方式，选择适合的线路种类。

先量测系统原来的频率响应后，设定预计的设计目标：相位边限及交越频率等，软件即可自动运算出控制线路中适合的电阻及电容值。

使用者再加以实际验证即可。

频率响应分析仪这个功能更可帮设计者节省大量时间，还能达到优化的设计结果。

频率响应分析仪频率响应分析仪简介该频率响应分析仪可以激发和测量两端口网络的频率响应。

如电源，滤波器，音频功率放大器，变压器，伺服放大器和物理系统。

您可以用它来测量组件或网络的阻抗，相位，电容，电感，ESR 电阻，质量因子/损耗因子等。

对于电源系统，它可以测试电源控制环路的增益/相位，测量电源正常工作时的输入/输出阻抗，以及电源的 PSRR 特性曲线等。

该频率响应分析仪是一款高性价比的频率响应分析仪，它的特点是虚拟示波器。

它本身就是一款U S B2.0数字示波器，10位A D C，100M S a/s采样速率，2个模拟通道，外部触发，4M存储深度，用于两个模拟通道及外触发通道。

标配内置隔离信号发生器（0-65M H z，可以产生正弦波信号），不需要额外增加外部隔离变压器就可以进行频率响应分析。

配有分析软件包及 2 组探头组。

前面板接地通过 USB 接口连接到 PC。

信号源技术参数: （DDS 合成，14 位DAC，4096 点，任意波形发生器）频率范围：正弦波0-65M H z交流振幅：0~7V p-p,1m V步长直流偏置：0~±3.5V输出精度：相位噪声-150d B c/H z@1K H z 频偏，S F D R-87d B c@10M H z 信号输出输出阻抗：50 Ω调制方式：相位，频率（点频，线性扫频，对数扫频），幅度输出隔离：300V r m s,C A T III分析仪技术参数：分析软件：（图形分析软件包）可以实时显示波特图（增益，相位），阻抗图（Z,L，C，E S R），P S RR特性曲线等可以存储图片文件及数据文件。

操作界面图：P C接口：U S B2.0(可以选配以太网接口）供电电源：6-20V 直流电源，6W 功率，电源适配器 100-240VAC， 50-60Hz温度：工作温度 0~40 度，储藏温度 -20~+60 度湿度：<90%(0~40度），<60%（>40度）海拔高度：工作（3000米），不工作（15000米）尺寸大小：高35mm,宽153mm,深193mm(含B N C接头）重量：约1.6K g频率响应分析仪标准配置2模拟通道,4M存储深度，分析软件包，2根无源探头，10位A D C，U S B2.0接口控制，隔离通道信号发生器。

（工作分析）频谱分析仪工作原理和应用频谱分析仪工作原理和应用《频谱分析仪工作原理和应用》原始文档本章除了说明频谱分析仪工作原理、操作使用说明之外，也将其应用领域范围作详细的介绍，尤其应用于天线特性的量测技术将有完整说明。

本章的内容包括：本章要点1-1概论1-2频谱分析仪的工作原理1-3频谱分析仪的应用领域实习一频谱分析仪1-1概论就量测信号的技术观之，时域方面，示波器为一项极为重要且有效的量测仪器，它能直接显示信号波幅、频率、周期、波形与相位之响应变化，目前，一般的示波器至少为双轨迹输出显示装置，同时也具有与绘图仪连接的 IEEE-488、IEEE-1394 或 RS-232 接口功能，能将屏幕上量测显示的信息绘出，作为研究比较的依据，但它仅局限于低频的信号，高频信号则有其实际的困难。

频谱分析仪乃能弥补此项缺失，同时将一含有许多频率的信号用频域方式来呈现，以识别在各个频率的功率装置，以显示信号在频域里的特性。

图 1.1 说明方波在时域与频域的关系，此立体坐标轴分别代表时间、频率与振幅。

由傅立叶级数(Fourier Series)可知方波包含有基本波(Fundamental Wave)及若干谐波(Harmonics)，信号的组合成份由此立体坐标中对应显示出来。

低频时，双轨迹模拟与数字示波器为目前信号时域的主要量测设备，模拟示波器可量测的输入信号频率可达 100 MHz，数字示波器有 100 MHz 与 400（或 500）MHz 等多种。

屏幕上显示信号的意义为横轴代表时间，纵轴代表信号电压的振幅，用示波器量测可得到信号时间的相位及信号与时间的关系，但无法获知信号失真的数据，亦即无法获知信号谐波分量的分布情况，同时量测微波领域(如 UHF 以上的频带)信号时，基于设备电子组件功能的限制、输入端杂散电容等因素，量测的结果无可避免地将产生信号失真及衰减，为解决量测高频信号上述的问题，频谱分析仪为一适当而必备的量测仪器，频谱分析仪的主要功能是量测信号的频率响应，横轴代表频率，纵轴代表信号功率或电压的数值，可用线性或对数刻度显示量测的结果。

一、频率响应的概念频率响应是指电路对不同频率信号的处理能力，也可以理解为电路对频率变化的敏感程度。

在模拟电路中，频率响应通常指的是电路对正弦信号的频率特性，可以通过频率响应曲线来表示电路对不同频率信号的响应。

二、频率响应的参数1.增益：电路对不同频率信号的放大或衰减程度。

2.相位：输入信号与输出信号之间的相位差，通常用角度来表示。

3.带宽：频率响应曲线上的-3dB截止频率，该频率点对应的频率范围即为电路的带宽。

三、频率响应的表示1.频率响应曲线：是以频率为横轴，增益或相位为纵轴的曲线，可以直观地表示电路对不同频率信号的处理能力。

2.相频特性：是以频率为横轴，相位差为纵轴的曲线，可以表示电路对不同频率信号的相位特性。

四、常见的频率响应类型1.低通滤波器：能够通过低频信号，阻断高频信号，常用于消除噪声和滤波。

2.高通滤波器：能够通过高频信号，阻断低频信号，常用于截止直流分量和滤波。

3.带通滤波器：能够通过特定频率范围内的信号，阻断其他频率信号，常用于频率选择性放大和滤波。

4.带阻滤波器：能够阻断特定频率范围内的信号，通过其他频率信号，通常用于陷波和滤波。

五、频率响应分析方法1.频域分析：通过频率响应曲线和相频特性来分析电路对不同频率信号的处理能力，通常使用频域分析方法来得到电路的频率响应。

2.波特图分析：通过电路的传递函数来绘制波特图，可以直观地表示电路的频率响应特性。

3.极坐标图分析：通过极坐标图来表示频率响应曲线，可以直观地表示电路的增益和相位特性。

1.电路结构：不同电路结构对频率响应的影响不同，例如积分电路和微分电路的频率响应特性是不同的。

2.元件参数：电容和电感的数值大小会直接影响电路的频率响应，例如电容值越大，低频特性越好。

3.工作状态：电路工作状态的改变会导致频率响应的变化，例如放大器的工作状态会影响其频率响应的稳定性。

七、频率响应的应用1.滤波器设计：根据不同频率信号的需要，设计出对应的滤波器电路，用于信号处理和滤波。