电波信号的时域与频域测量(参考)

电波信号的时域与频域测量（参考）实验三、电波信号的时域与频域测量一、实验原理为了用微波信号传递信息，需要对载频信号进行必要的调制，调制方法不同，其频谱也不相同。

为了检查调制质量和不失真地传递信息，就必须测量其信号波形特性。

测量信号波形的常用方法是将其显示在示波器的荧光屏上，进行时域观察。

另一种方法是将时域信号进行博氏分析，从组成的频谱分量进行研究，这是一种频域法。

当然这两者之间的傅氏变换和反变换存在着相互变换关系，但由于频谱测量失去相位信息而不能由频谱分析的显示结果转变为时域波形。

只是通过频谱分量的显示，对照其频谱分析结果来推断其时域波形的质量。

时域显示，是在示波器上以水平轴X为时间，以垂直轴y显示其信号波形，频域显示是以水平轴为频率，以垂直轴显示其频谱分量的振幅(若为平方律检波，则为频谱分量的功率，通常显示其相对电平)。

供测量信号频谱的仪器称为频谱分析仪。

二、实验内容●电波信号（AM，FM）的频谱测量●正弦信号的时域与频域表述●AM信号的产生原理与信号测量●FM信号的产生原理与信号测量●正弦信号，方波信号，三角信号的频谱测量●AM信号的频谱测量●FM信号的频谱测量三、实验结果实验结果分析，在整个实验过程中我认真分析了每个实验的实验原理，并且详尽的认真的完成上前面所提到的所有实验。

考虑到实验设备的问题，当时没有能吧所有的实验全部完整的记录下来，每个实验结果基本上都是在脑子里面形成了一个大体的形象的概念，下面的工作是遵照每个实验原理，运用数学工具绘出相应的波形图形，这样即加深了对实验原理的认识，又得到了完整的函数波形。

实验之一、电波信号（AM、FM）的频谱测量实验预习内容●信号的时域与频域分析●微波函数信号源●频谱分析仪频谱分析仪的使用实验目的：1.理解频谱分析仪的原理2.理解频谱仪的如下概念：●频谱分辨率，●灵敏度，●视频滤波器，●扫描速度实验内容：1.学习频谱仪各个旋钮的意义2.观察各个旋钮转动时的变化电波信号（AM、FM）的频谱AM调制概念AM调制概念：幅度调制是正弦载波的幅度随调制信号线性变化的过程。

信号的时频域检测方法及在频谱监测中的应用引言：一、时频分析方法STFT将信号分成多个时间窗口，对每个窗口进行傅里叶变换，以得到每个时刻的频谱信息。

STFT是一种常用的时频域分析方法，可用于信号的时频特征提取和信号的时频分布分析。

2. 小波变换（Wavelet Transform）小波变换是一种多分辨率分析方法，它可以将信号分解成不同频率的小波系数，从而得到信号在不同频带上的时频特征。

小波变换可以提取信号的瞬时频率和瞬时振幅，并可用于信号降噪、特征提取和边缘检测等应用。

3. Wigner-Ville分布（Wigner-Ville Distribution，WVD）WVD是一种高分辨率的时频分析方法，它可以提供信号的瞬时频率、瞬时幅度和瞬时相位等信息。

WVD通过在时频平面上绘制信号的二维时频图像来描述信号的时频特性，对于非线性和非平稳信号具有较好的分析效果。

1.无线通信系统中的频谱监测在无线通信系统中，频谱监测是保障无线通信质量和避免频谱干扰的重要手段。

时频域检测方法可以用于对通信信号进行监测，从而提供通信信号的时频特征和频谱分布情况。

通过对频谱进行实时监测和分析，可以及时发现频谱异常和干扰信号，并采取相应的措施来保障通信质量。

2.频谱资源管理频谱资源是有限的，如何合理分配和管理频谱资源是频谱监测的另一个重要应用。

时频域检测方法可以用于对频谱资源的现状进行评估和分析，包括频率利用率、频谱效益、频谱利用方式等。

通过对频谱资源进行分析，可以优化频谱分配方案，提高频谱利用效率。

3.频谱监测中的信号识别和分类时频域检测方法对于信号的识别和分类具有重要意义。

不同类型的信号在时频域上具有不同的特征，如调制方式、调制参数、调制深度等。

时频域检测方法可以提取信号的特征，从而实现信号的自动识别和分类。

通过信号的识别和分类，可以对频谱进行合理管理和优化利用。

结论：时频域检测方法是信号处理领域中的重要技术之一，能够提取信号的时频特征，并在频谱监测中得到广泛应用。

信号的时频域检测方法及在频谱监测中的应用信号的时频域检测方法及在频谱监测中的应用【引言】随着无线通信技术的迅速发展，频谱资源日益紧张，频谱监测成为重要的任务。

频谱监测的核心是检测和识别无线信号，以获取频谱利用情况。

信号的时频域检测方法在频谱监测中发挥着重要作用，本文旨在介绍信号的时频域检测方法并探讨其在频谱监测中的应用。

【正文】1. 信号的时域检测方法信号的时域检测方法主要利用信号的时域特性进行分析和检测。

常用的时域检测方法有以下几种：（1）时域波形展示法：通过时域波形展示信号的幅值随时间的变化情况，可以初步判断信号的存在与否，并对信号进行初步分类。

（2）自相关法：通过计算信号的自相关函数，可以判断信号的周期性和频率成分。

（3）包络检测法：通过提取信号的包络，即信号的快速变化部分，可以识别出信号的重要特征，如峰值、频率等。

（4）能量检测法：通过计算信号的能量，比较能量的大小可以判断信号的强度以及信号与噪声的区别。

时域检测方法主要适用于连续信号和周期信号，其优点是计算简单、实时性好，但对信号的频率分辨率较低。

2. 信号的频域检测方法信号的频域检测方法主要利用信号的频谱特性进行分析和检测。

常用的频域检测方法有以下几种：（1）频谱分析法：通过对信号进行频谱分析，可以得到信号的频率成分和功率谱密度，进而判断信号的类型和特征。

（2）相关分析法：通过计算信号与特定频率的参考信号的相关系数，可以判断信号是否包含该频率成分。

（3）小波变换法：将信号变换到小波域，可以得到信号在不同尺度和频带的变化情况，进而判断信号的时频特性。

（4）Cepstrum分析法：通过对信号的倒谱进行分析和处理，可以提取信号的周期信息和频率成分。

频域检测方法适用于非周期信号和离散信号，可以提高对信号频率信息的分辨率和准确性，但计算复杂度较高。

3. 信号的时频域检测方法信号的时频域检测方法可以综合利用时域和频域特性，对信号进行更精确和全面的分析和检测。

时域测量与频域测量测量被测物件在不同时间的特性，即把它看成是一个时间的函数f(t)来测量，称为时域测量。

例如，对图中a的信号f(t)可以用示波器显示并测量它的幅度、宽度、上升和下降时间等参数。

把信号f(t)输入一个网络，测量出其输出信号f(t)，与输入相比较而求得网络的传递函数h(t)。

这些都属於时域测量。

对同一个被测物件，也可以测量它在不同频率时的特性，亦即把它看成是一个频率的函数S(ω)来测量，这称为频域测量。

例如，对信号f(t)可以用频谱分析仪显示并测量它在不同频率的功率分布谱S(ω)，如图b。

把这个信号输入一个网络,测量出其输出频谱S′(ω)，与输入相比较而求得网络的频率回应G（ω）。

这些都属於频域测量。

用一个频率可变的正弦（单频）信号作输入，测量出在不同频率时网络输出与输入功率之比，也得到G(ω)。

这仍然是频域测量。

时域与频域过程或回应，在数学上彼此是一对相互的傅里叶变换关系，这里*表示卷积。

时域测量与频域测量互相之间有唯一的对应关系。

在这一个域进行测量，通过换算可求得另一个域的结果。

在实际测量中，两种方法各有其适用范围和相应的测量仪器。

示波器是时域测量常用的仪器，便於测量信号波形参数、相位关系和时间关系等。

频谱分析仪是频域测量常用的仪器，便於测量频谱、谐波、失真、交调等。

1.最简单的解释频域就是频率域，平常我们用的是时域，是和时间有关的，这里只和频率有关，是时间域的倒数。

时域中，X轴是时间，频域中是频率。

频域分析就是分析它的频率特性！2. 图像处理中：空间域，频域，变换域，压缩域等概念！只是说要将图像变换到另一种域中，然後有利於进行处理和计算比如说：图像经过一定的变换（Fourier变换，离散yuxua DCT 变换），图像的频谱函数统计特性：图像的大部分能量集中在低，中频，高频部分的分量很弱，仅仅体现了图像的某些细节。

2.离散傅立叶变换一般有离散傅立叶变换和其逆变换3.DCT变换示波器用来看时域内容，频普仪用来看频域内容！！！时域是信号在时间轴随时间变化的总体概括。

第一章 概论1、电子测量：宽频率范围（直流到光波）信号和系统的特性参数。

信号特性参数：信号的波形、频谱、电压、功率、频率、相位、周期、时间间隔……系统特性参数：系统的瞬态响应、传递函数、电阻、电容、电感、电抗、导纳、Q 值、介电常数、导磁率、驻波比、反射系数、散射参数、衰减、群延迟……2、测量的基本要素：被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员、测量环境3、频域测量、时域测量、调制域测量 频域测量：以被测信号和系统在频率领域的特性为依据，研究的是被测对象的复数频率特性（包括幅频特性和相频特性），即信号的频谱和系统传递函数。

—稳态测量、加正弦测量 时域测量：以被测信号和系统在时间领域的特性为依据，研究的是被测对象的幅度-时间特性，即信号波形和系统的单位阶跃响应或单位冲激响应。

—瞬态测量、加脉冲测量调制域测量：研究的是被测对象的频率（时间间隔）-时间特性，连续测量被测信号的瞬时频率（时间间隔）。

4、信号≠波形：信号——被测对象的实际过程，客观存在波形——信号的表现形式，主观对客观的反映5、线性系统特点：（线性时不变系统还满足时不变特性）1）系统的模型方程具有线性属性（满足迭加原理）2）组成系统的元器件及电磁介质的参数值与独立变量无关 3）用n 阶常系数线性微分方程组描述激励与响应 4）满足卷积方程5）对微分方程进行傅立叶变换、拉普拉斯变换——可得到系统的传递函数☐ 系统输入扫频正弦信号，测量对应输出信号的幅值和相位——可得系统的频率特性 ☐ 系统输入单位脉冲信号——可得到时域脉冲响应函数 ☐ 频率为ω0的正弦波： 线性系统：正弦输入——正弦输出☐ 理想线性系统（无失真传输系统）——具有恒定的幅度和线性相位 y(t)=ax(t-t 0) 6、线性系统瞬态特性估计波形和测量系统中存在噪声——只能得到信号和系统的估计 线性系统瞬态响应估计——确定阶跃响应SR 和脉冲响应IR 单位脉冲信号和单位阶跃信号系统的输入x(t)为单位脉冲信号)(t δ时，此时系统输出响应就是脉冲响应（又称冲激响应） 当系统的输入x(t)为单位阶跃信号u(t)时，此时系统的输出响应称为阶跃响应 脉冲响应的积分为阶跃响应，反过来阶跃响应的微分就是脉冲响应7、直接获取系统瞬态响应的方法要求信号源、示波器、积分器、微分器及电缆、接头等都是理想的000()()()()()X Y H ωδωωωωδωω=-=-0()()j t Y ae X ωωω-=2）示波器输出的响应是系统各组成部分响应的合成结果——带来误差3）当系统各单元的响应时间远远小于（<<0.01）被测系统的响应时间时，误差一般<1% ——工程上视为理想的4）否则，误差增大：利用反卷积方法可以得到更准确的结果9、反卷积确定系统冲激响应的两种方法第二章 脉冲波形参数2、底量值、顶量值测定方法：密度分布平均数法；密度分布众数法；峰值法—适于窄脉冲3、RC 电路：过渡持续时间：系统带宽与过渡持续时间的关系： ω0为半功率点处的角频率，即3dB带宽4、高斯系统参数估计：1）高斯系统是物理上不可实现的系统，具有非因果的阶跃响应与脉冲响应 2）高斯函数具有一些人们期望的数学特性，对估计信号参数有用3）高斯系统时域与频域关系: 2.2 2.2D T RC τ==0002.2 2.20.352.22D T f f τωπ====0.34Df T=4）n 级高斯系统：方和根准则 （RSS 准则）5、示波器总的上升时间T 总上升时间=(T 12+T 22+…+T N 2)1/2 F 3dB =0.35/ T 总上升时间6、 非高斯系统参数估计1）当系统不是高斯系统时，RSS 准则的精度与脉冲特性偏离高斯分布的程度有关 2）当 T F ＞ ＞ T S 或波形的过冲和圆弧较小时，工程上认为RSS 准则仍然是的精确的第三章 快速变换与卷积（阅读PPT 为主）1、N 点的DFT 计算量：N 2次复数乘法X ，N （N-1）次复数加法+2、FFT（A ）时间抽取计算量：共需（N/2）log 2N 次乘，Nlog 2N 次加，共N/2个蝶形 DIT ：按在时域上输入序列次序的奇偶来抽取（分解）基本原理：DFT 的计算量正比于N 2，N 小，计算量也就小将大点数DFT 分解成若干小点数DFT 组合，减少运算 按时间序列奇偶抽取特点：原位计算、正序输出，倒序输入（码位倒序）、蝶形类型随迭代次数成倍增加 （B ）频率抽取：基本原理：DFT 的计算量正比于N 2，N 小，计算量也就小将大点数DFT 分解成若干小点数DFT 组合，减少运算 时间序列对半分特点：共有M=log 2N 级运算，N/2个蝶形运算；正序输入，倒序输出；原位运算；蝶形类型随迭代次数成倍减少3、实输入序列FFT ：同时计算两个实序列的FFT 算法；用N 点变换计算2N 个样本点的变换 采用DFT 或FFT ，作了如下处理：用离散采样信号的傅立叶变换来代替连续信号的频谱； 用有限长序列来代替无限长离散采样信号，所以DFT 或FFT 得到的是傅立叶变换的一种逼近形式。

时域测量与频域测量测量被测物件在不同时间的特性，即把它看成是一个时间的函数f(t)来测量，称为时域测量。

例如，对图中a的信号f(t)可以用示波器显示并测量它的幅度、宽度、上升和下降时间等参数。

把信号f(t)输入一个网络，测量出其输出信号f(t)，与输入相比较而求得网络的传递函数h(t)。

这些都属於时域测量。

对同一个被测物件，也可以测量它在不同频率时的特性，亦即把它看成是一个频率的函数S(ω)来测量，这称为频域测量。

例如，对信号f(t)可以用频谱分析仪显示并测量它在不同频率的功率分布谱S(ω)，如图b。

把这个信号输入一个网络,测量出其输出频谱S′(ω)，与输入相比较而求得网络的频率回应G（ω）。

这些都属於频域测量。

用一个频率可变的正弦（单频）信号作输入，测量出在不同频率时网络输出与输入功率之比，也得到G(ω)。

这仍然是频域测量。

时域与频域过程或回应，在数学上彼此是一对相互的傅里叶变换关系，这里*表示卷积。

时域测量与频域测量互相之间有唯一的对应关系。

在这一个域进行测量，通过换算可求得另一个域的结果。

在实际测量中，两种方法各有其适用范围和相应的测量仪器。

示波器是时域测量常用的仪器，便於测量信号波形参数、相位关系和时间关系等。

频谱分析仪是频域测量常用的仪器，便於测量频谱、谐波、失真、交调等。

1.最简单的解释频域就是频率域，平常我们用的是时域，是和时间有关的，这里只和频率有关，是时间域的倒数。

时域中，X轴是时间，频域中是频率。

频域分析就是分析它的频率特性！2. 图像处理中：空间域，频域，变换域，压缩域等概念！只是说要将图像变换到另一种域中，然後有利於进行处理和计算比如说：图像经过一定的变换（Fourier变换，离散yuxua DCT 变换），图像的频谱函数统计特性：图像的大部分能量集中在低，中频，高频部分的分量很弱，仅仅体现了图像的某些细节。

2.离散傅立叶变换一般有离散傅立叶变换和其逆变换3.DCT变换示波器用来看时域内容，频普仪用来看频域内容！！！时域是信号在时间轴随时间变化的总体概括。