噪声与频谱分析
问答
最初人们通过示波器看信号的时域波形，但为了查看主信号及谐波等信息，便出现了频域的概念。频谱仪的发展历程也是一样的，由从时域转换成频域 转换成直接分析频域再到最后的超外差式。1、傅里叶分析仪（FFT分析仪）信号的频谱是受其时域特性决定的，傅里叶分析仪顾名思义就是对时域信号进行傅里叶变换，将时域信号转换成频域信号进行分析。要对时域信号完全准确的分析，就需要无限期的对时域信号进行分析。由于无法实现，便出现了，对时域信号进行 采样的处理方法。为了保证采样的有效性(能够通过频域恢复时域信号，不产生伪信号)，对采样率提出一定要求。 根据香农定理，采样频率至少高于输入信号带宽的2倍。对于经过低通滤波器的信号，所需的最小采样率是由最高信号频率决定的，采样率至少高于最高信号频率的2倍。对于时域信号的采集不能是无限的，实际是采用固定的采样数N的，这一过程就 加窗。对采样值的频谱计算称为 离散傅里叶变换（DFT），这种方法要求1 ) 信号必须是周期信号 2） 分析时间必须是信号周期的整数倍 否则会出现信号涂抹 即 “泄露效应” 。实际的应用中限制 FFT分析仪的是 A/D转换器，由于要求 采样频率 2fmax" class="mathcode" src="https://private.codecogs.com/gif.latex?%3E2fmax" data-loaded="true" style="border: 0px; outline: none; box-sizing: border-box; max-width: 100%; height: auto; max-height: 100%;">, 处理高频信号时 A/D转换器很难实现。便促进了直接对频域进行分析。2、 使用可调谐的带通滤波器的频谱分析仪由于A/D转换器的限制带宽，FFT分析仪仅适合测量低频信号。直接使用可调谐的带通滤波器，将要滤波器通带调谐到欲分析的频率。滤波器的带宽对应 频谱仪的分辨率，带宽越窄 分辨率越低，（可调滤波器的带宽相对于中心频率是个常数，随着中心频率的增加带宽增加，即最小分辨率增加）。要实现窄带的 可调范围覆盖全频段的滤波器是不可能实现的。进而产生了超外差式频谱仪，通过混频将中频固定在一个频率，解决滤波器这一难题。
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