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第六章 数据采集６．１ 概述在计算机广泛应用的今天，数据采集的重要性是十分显著的。
它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。
各种类型信号采集的难易程度差别很大。
实际采集时，噪声也可能带来一些麻烦。
数据采集时，有一些基本原理要注意，还有更多的实际的问题要解决。
６．１．１ 采样频率、抗混叠滤波器和样本数。
假设现在对一个模拟信号x(t) 每隔Δt时间采样一次。
时间间隔Δt被称为采样间隔或者采样周期。
它的倒数1/Δt 被称为采样频率，单位是采样数/每秒。
t=0, Δt ,2Δt ,3Δt ……等等，x(t)的数值就被称为采样值。
所有x(0),x(Δt),x(2Δt )都是采样值。
这样信号x(t)可以用一组分散的采样值来表示：下图显示了一个模拟信号和它采样后的采样值。
采样间隔是Δt，注意，采样点在时域上是分散的。
图6-1 模拟信号和采样显示如果对信号x(t)采集N个采样点，那么x(t)就可以用下面这个数列表示：这个数列被称为信号x(t)的数字化显示或者采样显示。
注意这个数列中仅仅用下标变量编制索引，而不含有任何关于采样率（或Δt）的信息。
所以如果只知道该信号的采样值，并不能知道它的采样率，缺少了时间尺度，也不可能知道信号x(t)的频率。
根据采样定理，最低采样频率必须是信号频率的两倍。
反过来说，如果给定了采样频率，那么能够正确显示信号而不发生畸变的最大频率叫做恩奎斯特频率，它是采样频率的一半。
如果信号中包含频率高于奈奎斯特频率的成分，信号将在直流和恩奎斯特频率之间畸变。
图６－２显示了一个信号分别用合适的采样率和过低的采样率进行采样的结果。
采样率过低的结果是还原的信号的频率看上去与原始信号不同。
这种信号畸变叫做混叠（alias）。
出现的混频偏差（alias frequency）是输入信号的频率和最靠近的采样率整数倍的差的绝对值。
a 足够的采样率下的采样结果b 过低采样率下的采样结果图6-2 不同采样率的采样结果图６－３给出了一个例子。
第六章测量用信号源第一节引言测量用信号源指测量用信号发生器．在电子电路测量中，需要各种信号源．大致可分为三大类：即正弦信号发生器、函数波形）信号发生器和数字信号发生器．正弦信号源在线性系统测试中具有特殊意义，这是因为正弦测试信号具有它独特的特点：它的波形不受线性电路或系统的影响．众所周知．在正弦信号的激励下，线性电路内的所有电压和电流都是具有同一频率的正弦波，只是彼此之间的幅值和相位可能有所差别．此外，若已知线性系统对一切频率（或一组靠得很近的频率）的外加正弦信号的幅值和相位的响应，那么就能够完全确定该系统在其线性工作范围内对于任意输入信号的响应．也就是说，正弦波测试是线性系统频域分析的重要实验方法。
正因为正弦测试信号的上述特点，正强信号源在线性系统测试中应用十分广泛，例如，电子放大器增益的测量、相位差的测量、非线性失真的测鳗、以及系统频域特性的测量等等．无不需要正蓝信号源．具有频率稳定度很高的正弦信号源还可以作为标准频率源，它可以作为勺其它各种频率测量进行比对的标准频率．本章专门讨论正弦信号源．我们将对一般正弦信号发生器作扼要介绍，而重点放在锁相和频率合成技术在正弦信号源中的应用．第二节正弦信号发生器的分类.组成和工作特性一、分类与组成正弦信号发生器的分类与其组成密切相关．传统的分类是：无线电测量用正弦信号发生器一般按频段分，见表6－l。
这一类信号发生器一般都是波段式的．有线载波通信系统用正弦信号发生器．其输出频率范围是根据载波复用设备的话路所占用的频带宽度来划分的，见表6－2．这一类信号发生器都是差频式的，通常称“电平振荡器”，例如，18。
6 MHZ电平振荡器，其输出频率为10 k H～18。
6 MHZ．它是1800成 3 600路载波系统的测试用信号源．（－）波段式信号发生器组成波段式信号发生器的组成方框图如图6-l所示．输出频率由主振级确定，低于视频频段的主振器一般采用RC振荡器，而高频段的主振器都采用LC振荡器，由于这两类振荡器的频率覆盖都不大，故都做成波段式的．高频信号发生器除输出等幅波外，还可输出调幅波（AM），而甚高频信号发生器还可输出调频波FM）．由主振级输出的正弦信号经缓冲级（调制级）输出级，并通过输出电路而输出．输出电路用来进行输出电压（电平）的选择和输出阻抗变换之用（详后）（二）差频式信号发生器组成差频式信号发生的组成方框图示于图6－2，主要包括：固定频率振荡器（f2）、可变频率振荡器(f1),混频器以及低通滤波器。
