频谱分析仪
频谱分析仪接口
频谱分析仪的接口由以下设置组成:
输入域 — 与信号的时域工作
+
时间
Details
您提供给频谱分析仪的输入信号表示为时间序列，频谱将在该时间的上下文中进行分析。
频谱类型 — 光谱分析的类型
+
电源 （默认情况下） | 功率密度
Details
指示光谱分析的类型。 它有两个含义 — 电源 和 功率密度 . 这两个值都会影响参数设置。 测量单位 :
-
功率密度-将频谱模块的值除以频率，允许您分析频率范围内的频谱:.
-
电源-保留频谱模数的值不变（删除除法），允许您按幅度分析信号频谱:.
查看 — 信号频谱分析结果的呈现类型
+
光谱 （默认情况下）
Details
视图可以使用单个参数表示。 — 光谱 . 这意味着您将以信号频谱的形式收到分析结果。 只有一个选项。
信号采样频率（赫兹） — 信号在时间上的测量或采样速率
+
100（默认）
Details
该设置指示在一秒内记录的信号样本数。 定为正标量数。
依赖关系
-
如果参数被选中 初始值 启用（默认情况下），采样率将根据输入信号的特性自动确定。 在这种情况下，将在考虑到自动确定的采样频率的情况下执行频谱分析。
-
如果参数被选中 初始值 关闭，信号的采样频率将设置为参数中指定的某个值 信号采样频率（赫兹） . 这意味着频谱分析将在考虑给定采样频率的情况下执行，并且分析结果将专门针对该频率显示。
全频率范围 — 设置频率值的能力
+
启用（默认情况下） | 已关闭
Details
该参数确定是否将分析信号中的整个可用频率范围或者是否仅使用特定范围。
-
启用（默认情况下）-频谱分析仪将复盖信号中可用的所有频率0（最小值）到无穷大（最大值）。 -
已关闭-频谱分析仪将只复盖手动设置的范围。
依赖关系
启用参数 频率范围末端 (Hz) 和 范围（赫兹） 删除标志 全频率范围 .
频率范围起始值（赫兹） —
频率复盖的初始值
范围+
未设置（默认情况下）
Details
该参数允许您手动确定频率复盖范围的设置值（在范围的开始处）。 定为正标量数。
依赖关系
选择选项时 频率范围起始值（赫兹） 参数自动添加 频率范围末端 (Hz) .
频率范围末端 (Hz) —
频率复盖的最终值
范围+
未设置（默认情况下）
Details
此参数允许您手动确定频率复盖范围的设置值（在范围的末尾）。 定为正标量数。
范围（赫兹） — 中心频率周围的数值范围
+
未设置（默认情况下）
Details
它用于在频率轴上的一个点（中心频率）周围设置分析值的范围。
依赖关系
选择选项时 范围（赫兹） 参数会自动添加 CF (Hz) (中心频率)。
CF (Hz) — 中央频率
+
0（默认）
Details
信号被处理为正标量数的中心频率。
默认情况下，频谱分析仪设置 CF (Hz) 范围的中间以保证均匀的频率复盖。
RBW (Hz) — 频率分辨率
+
未设置（默认情况下）
Details
该参数指示所显示频谱的频率分辨率，并确定在分析期间我们可以以何种精度显示信号的频率分量。 值越低 RBW (Hz) 频谱分析仪的分辨率越高，测量所需的信号样本（模拟时间）也越多。
|
参数 RBW (Hz) 它直接影响信号在频域的显示:
|
测量单位 — 信号的频谱分量的幅度的测量单位的选择
+
dBm （默认情况下） | dBW | Watts
Details
该参数定义了以分贝毫瓦为单位的信号频谱分量幅度的测量单位（dBm），瓦特分贝（dBW）和瓦特（Watts).
平均法 — 频谱平均方法的选择
+
样本加权平均数 (默认情况下) | 最后一个样本的运行平均值 n
Details
该参数定义了用于减少噪声和频谱数据变化的平均方法，这使得频谱更平滑，更适合分析静止信号分量。 有两种方法可用:
-
样本加权平均数-使用信号频谱样本的当前值和先前值的加权平均值。 先前频谱值的权重随"遗忘"系数呈指数下降，该系数在参数值字段中设置。 遗忘率 . -
最后一个样本的运行平均值 n—使用最后样本的工作平均值来平滑数据。
遗忘率 — 样本重量的数值输入
+
0.9(默认)
Details
样本重量的数值输入 0 以前 1.
依赖关系
若要使用此参数，请为参数设置 平均法 意义 样本加权平均数.
频率轴刻度 — 在频谱图的轴上显示频率值
+
线性 （默认情况下） | 对数
Details
显示比例有两个选项:
-
线性-频率均匀分布，每个点之间有一个恒定的步长。 这意味着频率轴上的每个间隔具有相同的长度，并且频率的变化按比例显示在图形上。 -
对数-频率按照对数函数增加，这导致在指数增长或减少的情况下在轴上的值的均匀分布。
独立性；独立性_
启用复选框 双向频谱表示法 阻止参数的使用 频率轴刻度 .
恒定偏移频率（赫兹） — 确定信号的恒定分量的值，沿频谱图上的频率轴移位
+
0(默认)
Details
参数 恒定偏移频率（赫兹） 指示信号在频谱表示中被移位的频率。 例如，如果恒定偏移频率是 100 Hz，那么整个频谱将被移位到 100 Hz相对于零频率向右或向左。 默认情况下，频谱不会移位。
双向频谱表示法 — 一种可视化信号频谱的方法，该方法同时显示正频率和负频率
+
启用（默认情况下） | 已关闭
Details
启用该参数时，频率轴以零为中心，并且正（双倍）和负（减少两个）频率值都显示在图表上。 这允许您同时看到信号在正频率和负频率下的振幅特性。
例子：
让我们通过一个例子来看看频谱分析仪的工作原理。 为此，我们将从两个正弦源块构建一个模型。 DSP Sine Wave 从数字信号处理库和伪随机序列源（噪声源）块 Uniform Random Number. 我们将使用输入信号加法或减法块完成模型。 Add 和输出端口的存根 Terminator. 结果，我们得到以下模型:
让我们更改块和求解器的设置:
正弦波 DSP |
振幅 = |
|---|---|
正弦波 DSP-1 |
振幅 = |
均匀随机数 |
最小值 = |
Add |
符号列表 = |
Solver |
步长 = |
使用*设置按钮转到频谱分析仪设置 
并选择选项卡 *频谱分析 . 要在频域中显示图形，重要的是要考虑频率分辨率参数。 RBW (Hz) :
-
如果参数有 RBW (Hz) 如果该值是自动确定的，那么如果满足条件，则会显示频域中的图形:
,
其中1536是在频域中绘制图形所需的最小数据点，从 Henning的窗口功能。 要获得最小点数，要么增加
模拟时间（模拟时间），或减少样本时间(计算步骤)。 该公式适用于*基于时间的*和*基于样本的*块。例如，对于当前模型，您至少需要
3.2秒的模拟，因为 满足条件。 -
如果参数有 RBW (Hz) 如果存在特定值，则在满足条件的情况下将显示图形:
,
哪里 -所需的最低点数; -取决于所选窗口函数的常数。 在*Engee*中，这是一个Henning窗口函数，因此常量的值为
1.5. -采样率。例如，对于当前模型 赫兹, 赫兹, . 让我们替换上层表达式中的值，看看至少需要什么
750点作图。 背后1模型得到一秒钟的模拟。500数据点，因此，至少1.5秒的模拟。
要在时域中查看图形，请选择显示类型 时域信号 
在 信号菜单 
并勾选框显示信号 二、二、二、二:
韦尔奇方法
*Engee*使用Welch方法操作频谱分析仪。 *Welch方法*是一种频谱分析方法，用于估计信号的功率谱。 它是对傅立叶变换的修改，并且使得可以通过将信号划分为重叠段并平均它们的频谱估计来改进频谱估计的统计性质。
方法操作的描述
当选择Welch方法时，功率谱估计值是经平均修改的周期图。 频谱分析仪中的算法包括以下步骤:
-
块缓冲输入信号到数据段由 分。 每个数据段分为 重叠的数据段，每个数据段的长度为 ，重叠在 分。 数据段可以表示为:
-
如果 ，则重叠度为50%。
-
如果 ，则重叠度为0%。
-
-
应用一个窗口到每个 时域中的重叠数据段。
如果为参数 全频率范围 如果未选中该复选框，则可以设置数据窗口的长度。 使用参数 范围（赫兹） 或使用参数 频率范围起始值（赫兹） 和 频率范围末端 (Hz) .
如果您已为参数设置 全频率范围 意义 该算法使用以下公式确定数据窗口的长度:
.
然后，它将输入信号用一个窗口分割成几个数据段。
大多数窗口函数对集合中心的数据的影响大于对边缘的数据的影响，这表示信息的丢失。 为了减轻这种损失，各个数据集通常在时间上重叠。 对于具有窗口的每个段，使用离散傅立叶变换计算周期图。 然后计算结果值的平方并除以 :
其中*U*是窗函数中的功率归一化系数，其定义如下:
.
-
频谱分析仪使用改进的周期图估计方法计算和绘制功率谱、功率谱密度和RMS值。
为了确定Welch功率谱估计值，频谱分析仪对后者的周期图结果进行平均 数据段。 平均减少了与原始数据段相比的方差从 分。
这里:
-
频谱分析仪计算频谱功率密度使用:
-
功率谱是功率谱密度和分辨率带宽的乘积，如下式所示:
-
在模式 光谱 频谱分析仪将功率图绘制为频谱图。 频谱图的每一行是一个周期图。 每行的时间分辨率为 ，这是最小可实现的分辨率。 为了达到所需的分辨率，可能需要组合几个周期图。 计算非整数值 使用插值。 在频谱图显示器上，时间从上到下滚动，因此最近的数据显示在显示器的顶部。 偏移显示频谱图的最近线的中心所在的时间值。
-
频谱分析仪需要最少数量的样本来计算频谱估计值。 该值与分辨率波段直接相关（ ）使用这个方程:
或窗口的长度（ ）使用方程:
,
哪里 -重叠百分比, -归一化有效噪声带, -输入样本的频率, -分辨率波段。
频谱分析仪在频谱分析仪的状态栏中显示每次更新的样本数。 如果分辨率方法设置为 ，则窗口的长度由:
.