使用频谱分析仪- MATLAB和Simulink查看频谱图万博1manbetx - 万博1manbetx,s manbetx 845,万博尤文图斯

使用Spectrum Analyzer查看频谱图

谱图是一个二维表示的功率谱的信号，当这个信号扫过时间。它们可以直观地理解信号的频率内容。谱图的每一行都是一个周期图，使用滤波器组方法或韦尔奇的平均修正周期图算法计算。

要显示频谱图的概念，此示例使用该模型ex_psd_sa.作为起点。

打开模型并双击频谱分析仪块。在频谱设置窗格，改变看法至光谱图。的方法被设置为滤波器组。运行模型。您可以在频谱分析仪窗口中看到输出的频谱图。要获取和存储数据以供进一步处理，请创建一个SpectrumAnalyzerConfiguration对象，并运行getspectrumdata.在此对象上的功能。

Colormap

功率谱是用频率的函数来计算的F并画出一条水平线。这条线上的每个点都根据特定频率下的功率值被赋予了特定的颜色。颜色是根据在显示器顶部看到的颜色地图来选择的。要更改颜色映射，请单击看法>配置属性，并选择其中一个选项彩色地图。确保看法被设置为光谱图。默认，彩色地图被设置为飞机(256)。

正弦波的两个频率在5 kHz和10 kHz下明显可见。由于频谱分析仪使用滤波器组方法，因此峰值不存在光谱泄漏。正弦波嵌入在高斯噪声中，其方差为0.0001。该值对应于-40 dBm的功率。将映射到-40 dBm的颜色分配给噪声频谱。正弦波的功率为5 kHz和10 kHz的26.9 dBm。在这两个频率下显示的颜色对应于Colormap上的26.9 dBm。有关如何在DBM中计算电源的更多信息，请参阅“以瓦特转换为DBW和DBM”。

确认DBM值，更改看法至光谱。此视图显示了各种频率下信号的功率。

您可以看到电源显示屏中的两个峰值具有约26 dBm的幅度，并且白色噪声平均为-40 dBm。

展示

在声谱图显示中，时间从上到下滚动，所以最新的数据显示在显示的顶部。随着模拟时间的增加，偏移时间也增加，以保持垂直轴限制不变，同时考虑传入的数据。的抵消随着仿真时间，值显示在频谱图范围的右下角。

分辨率带宽(RBW)

分辨率带宽(RBW)是频谱分析仪能分辨的最小频率带宽。默认，RBW(赫兹)被设置为汽车。在自动模式下，rbw.是频率跨度与1024的比值。在双边谱中，这个值是F_S./ 1024.，而在一个面侧谱中，它是(F_S./ 2) / 1024。在该示例中，RBW是（44100/2）/ 1024或21.53Hz。

如果方法被设置为滤波器组，使用这个值rbw.，用于计算一个光谱更新的输入样本的数量由N_样品= F_S./ RBW，即44100/21.53或2048。

如果方法被设置为韦尔奇，使用这个值rbw.，窗口长度（n_样品）迭代地使用这种关系来计算：

$N_{S. 一种 m P. L. E. S.} = \frac{（ 1 - \frac{{O.}_{P.}}{100.} ） \times N E. N B. W. \times F_{S.}}{R. B. W.}$

O._P.是先前和当前缓冲数据段之间的重叠量。nenbw.是窗口的等效噪声带宽。

有关频谱估计算法的细节的更多信息，请参阅光谱分析。

为了在显示屏上区分两个频率，两个频率之间的距离必须至少为RBW。在本例中，两个峰值之间的距离为5000hz，大于rbw.。因此，你可以清楚地看到山峰。

将第二正弦波从10000 Hz更改为5015 Hz的频率。两个频率之间的差异为15 Hz，少于rbw.。

在缩放上，您可以看到峰值不可区分。

增加频率分辨率，减少rbw.到1 Hz并运行模拟。在缩放时，两个峰值，即15赫兹分开，现在是可区分的

时间分辨率

时间分辨率是垂直轴中的两个光谱线之间的距离。默认，时间res(年代)被设置为汽车。在此模式下，时间分辨率为1 / RBWS，这是可达到的最小分辨率。当你增加频率分辨率，时间分辨率下降。为了保持频率分辨率和时间分辨率之间的良好平衡，请更改RBW(赫兹)至汽车。也可以指定时间res(年代)作为一个数值。

转换单位之间的电源

频谱分析仪提供三个单位来指定功率谱密度:瓦特/赫兹那dBm /赫兹,瓦分贝/赫兹。相应的权力单位是瓦特那dBm,瓦分贝。对于电气工程应用，您也可以查看您的信号的均方根Vrms或伏特分贝。默认频谱类型是力量在dBm。

将功率转换为dBW和dBm

权力瓦分贝是由:

${P.}_{D. B. W.} = 10. 日志 10. （ P. O. W. E. R. 一世 N W. 一种 T. T. / 1 W. 一种 T. T. ）$

权力dBm是由:

${P.}_{D. B. m} = 10. 日志 10. （ P. O. W. E. R. 一世 N W. 一种 T. T. / 1 m 一世 L. L. 一世 W. 一种 T. T. ）$

对于振幅为1v的正弦波信号，单侧频谱的功率在瓦特是由:

$\begin{array}{l} {P.}_{W. 一种 T. T. S.} = {一种}^{2} / 2 \\ {P.}_{W. 一种 T. T. S.} = 1 / 2 \end{array}$

在该示例中，该功率等于0.5 W. DBM中的对应电量由以下方式提供：

$\begin{array}{l} {P.}_{D. B. m} = 10. 日志 10. （ P. O. W. E. R. 一世 N W. 一种 T. T. / 1 m 一世 L. L. 一世 W. 一种 T. T. ） \\ {P.}_{D. B. m} = 10. 日志 10. （ 0.5 / {10.}^{- 3.} ） \end{array}$

这里，功率等于26。9897 dBm。若要用峰值查找器确认此值，请单击工具>测量>峰仪。

对于白噪声信号，频谱对于所有频率都是平坦的。该示例中的频谱分析器显示了范围的单面频谱[0fs / 2]。对于具有1E-4方差的白噪声信号，每单位带宽的功率（P_{unitbandwidth})是1的军医。白噪声的总功率瓦特在整个频率范围内：

$\begin{array}{l} {P.}_{W. H 一世 T. E. N O. 一世 S. E.} = {P.}_{你 N 一世 T. B. 一种 N D. W. 一世 D. T. H} * N 你 m B. E. R. O. F F R. E. 问：你 E. N C y B. 一世 N S. 那 \\ {P.}_{W. H 一世 T. E. N O. 一世 S. E.} = （ {10.}^{- 4.} ） * （ \frac{F S. / 2}{R. B. W.} ）那 \\ {P.}_{W. H 一世 T. E. N O. 一世 S. E.} = （ {10.}^{- 4.} ） * （ \frac{22050}{21.53} ） \end{array}$

频率箱的数量是总带宽与RBW的比值。对于单侧频谱，总带宽是采样率的一半。本例中的RBW为21.53 Hz。有了这些值，白噪声的总功率在瓦特在DBM中，可以使用0.1024W。在DBM中，可以使用白噪声的功率10 * log10 (0.1024/10 ^ 3)，等于20。103 dBm。

将瓦特转换为dbfs

如果你把光谱单位设为dBFS并设置完整的规模(FullScaleSource)汽车,权力dBFS计算为:

${P.}_{D. B. F S.} = 20. \cdot {日志}_{10.} （ \sqrt{{P.}_{W. 一种 T. T. S.}} / F 你 L. L._S. C 一种 L. E. ）$

在哪里：

P._瓦特是瓦特的力量
对于双和浮动信号，Full_Scale是输入信号的最大值。
对于固定点或整数信号，Full_Scale是可以表示的最大值。

如果指定手动满量程（设置FullScaleSource至财产），力量dBFS是由:

${P.}_{F S.} = 20. \cdot {日志}_{10.} （ \sqrt{{P.}_{W. 一种 T. T. S.}} / F S. ）$

在哪里FS.是在中指定的完整缩放因子全尺度的财产。

对于振幅为1v的正弦波信号，单侧频谱的功率在瓦特是由:

$\begin{array}{l} {P.}_{W. 一种 T. T. S.} = {一种}^{2} / 2 \\ {P.}_{W. 一种 T. T. S.} = 1 / 2 \end{array}$

在这个例子中，这个功率等于0.5 W，正弦波的最大输入信号是1v。dBFS中相应的功率为:

${P.}_{F S.} = 20. \cdot {日志}_{10.} （ \sqrt{1 / 2} / 1 ）$

这里，幂等于-3。0103。要在频谱分析仪中确认这个值，运行以下命令:

FS = 1000;％采样频率sinef = dsp.sinewave（'samplege'，fs，'samplesperframe'，100）;scope = dsp.spectrumanalyzer（'samplege'，fs，...'spectrumunits'，'dbfs'，'plotastwosidedspectrum'，false）%% for ii = 1：100000 xsine = sinef（）;范围（XSine）结束

然后,单击工具>测量>峰仪。