频率响应分析仪内置高精度的信号发生器,能够产生各种类型的激励信号,其中常用的是正弦波信号。信号发生器可以根据用户设定的频率范围、幅值和扫描方式等参数,精确地生成所需的激励信号。这些激励信号被施加到待测系统的输入端,作为系统的输入激励。例如,在电子电路测试中,激励信号可以是不同频率的正弦电压信号,用于激发电路中的各种元件和回路产生响应。
在频率扫描模式下,信号发生器会按照设定的起始频率、终止频率和扫描步长,逐步改变激励信号的频率。这种扫描方式使得分析仪能够在较宽的频率范围内对系统进行全面的测试,从而获取系统在不同频率下的响应特性。同时,为了确保测量的准确性,信号发生器还具备高精度的频率控制和幅值稳定性,能够在长时间测试过程中保持激励信号的一致性。
当激励信号作用于待测系统后,系统会产生相应的输出响应信号。频率响应分析仪通过高灵敏度的信号采集系统,如高速模数转换器(ADC),对系统的输出信号进行实时采集和数字化处理。采集到的数字信号被传输到仪器的内部处理器中,进行进一步的分析和计算。
在信号处理过程中,分析仪主要运用快速傅里叶变换(FFT)算法。FFT算法能够将时域信号转换为频域信号,从而将输入信号和输出信号分解为不同频率成分的幅值和相位信息。通过对输入和输出信号的频域分析,分析仪可以计算出系统在不同频率下的增益(幅值比)和相位差。增益表示系统对输入信号的放大或衰减程度,而相位差则反映了系统输出信号相对于输入信号的时间延迟或超前情况。
经过上述信号处理和计算后,频率响应分析仪将系统的增益和相位差随频率变化的关系以图形的方式直观地显示出来,形成频率响应曲线。常见的频率响应曲线包括幅频特性曲线和相频特性曲线。幅频特性曲线展示了系统增益随频率的变化情况,通过观察该曲线,可以了解系统在不同频率下的放大或衰减特性,确定系统的通带、阻带和截止频率等关键参数。相频特性曲线则反映了系统相位差随频率的变化规律,它对于分析系统的稳定性和相位延迟特性具有重要意义。