时域分析与频域分析是研究信号特性的两种核心方法,它们从不同的维度对信号进行表征。信号的各项属性既可以在时间域上展现,也可以在频率域上得到体现。
频域与时域的关联性(Gif格式:频率与时间对比)
频域与时域以及幅值之间的相互联系
频域测量方法
对宽泛频率范围内的信号进行搜寻执行信号杂散成分的检测评估信号的功率参数确定信号所占据的频率带宽时域测量方法
捕捉信号随时间的变化过程解调测量技术
分析信号调制过程中的参数衡量信号调制的精确度解调测量是一种针对调制信号幅值、相位及频率变动进行度量的技术,它从另一个视角审视信号特性,区别于传统的三个分析域(即对应的示波器、频谱仪和调制域分析设备),解调测量的理念与矢量信号分析仪相对应。
频域到时域的分析转换过程
频域图表1
时域图表1
信号种类-1
频域图表2
时域图表2
信号种类-2
为何需要进行频域信号分析?(以方波为例)
作为一种普遍的信号分析方法,可以通过示波器来测量信号的时域波形。时域分析能够直观地揭示信号在幅度、频率以及相位上的变化。在上文中,时域测试能够清晰地观察到信号1与信号2在时域波形(黑色轨迹)上的差异。然而,仅凭时域的观察很难判断出两个信号波形差异的根本原因。
频域分析的本质是什么?
所谓频域分析,是指在频率坐标系下对信号进行解析。完整的频域分析应当揭示被测信号所包含的频率构成元素,以及每个频率成分的幅度与相位关系,即对信号功率谱和相位谱进行深入分析。当某个信号的波形发生改变时,其频谱特性也会随之发生变化。频域与时域分析是研究信号特性的基本手段,它们从不同的角度来描述信号的特性。
频域分析涵盖:•辨识信号的频率构成元素。各频率分量的频率与功率参数。•信号功率,信号带宽,带外杂散,ACPR。
与频率相关的网络反射系数,在经过傅立叶变换后,就可以获得随时间变化的反射系数,例如传输线上的距离。这样就有可能先在频域内对被测器件的响应进行测量,然后运用数学方法对这些频域数据进行傅立叶逆变换,从而计算出时域响应。
现阶段,一台具备高性能计算能力的矢量网络分析仪,能够衍生出一些独特的测量功能。利用在频域内进行误差校正的测试数据,就可以计算出被测网络对阶跃或冲激激励信号的响应,并将其以时间函数的形式展现出来。这样就为传统的时域反射测量技术提供了既能进行传输测试又能进行反射测试的功能,并增强了对于带宽受限网络的测量能力。矢量网络分析仪在时域的测试可以更为精细,因为它能够定位多余的网络组件的位置,从而将这些不需要的数据从被测数据中剔除。
下图展示了无论是使用时域反射计 (TDR) 示波器还是使用矢量网络分析仪 (VNA),都能够获得时域和频域 (S参数) 的显示结果,使用 TDR 或 VNA 得到的测试结果可以在两种显示形式之间进行相互转换。
图 频域与时域、TDR 与 VNA 之间的相互关系。