电子测量与仪器 第五章 频域测量与仪器1课件

1、 第5章 频域测量与仪器频域测量仪器包括扫频仪、频谱仪等仪器5.1 频率特性测试仪工作原理 5.1.1 频率特性测量方法1.频率特性曲线:被测电路的幅频特性曲线，2.测量方法:包括点频测量法和扫频测量法。 点频测量法即静态测量法 扫频测量法即动态测量法3.如何产生扫频信号？4.如何读出频率特性曲线上每点对应的频率？1 点频测量法即静态测量法 扫频测量法即动态测量法，扫频信号源扫描信号源示波器被测电路峰值检波探头u1u2u3u1u4XY图5.1 幅频特性的扫频测量原理框图25.1.2 扫频仪工作原理扫频仪实质上是扫频信号源与示波器X-Y方式的结合。X放大器扫描信号源扫频信号源被测电路检波探头Y放

2、大器频标信号形成电路混频器晶振u2u1u1u3u4u5tttttu1u2u3u4u5(b)(a)图5.2 扫频仪组成框图及工作波形3正程回程u(f)fu(f)f(a)(b)图5.3 扫频仪扫描正程和扫描逆程的不重合45.1.3 产生扫频信号的方法常用的是变容二极管组成的压控振荡器产生扫频信号。L1L2R1R2C1VD1VD2L3R3VT1+EC调制信号扫频信号图5.4 变容二极管扫频振荡器原理图5 5.1.5 技术指标 1. 有效扫频宽度和中心频率 有效扫频宽度是指在扫频线性和振幅平稳性能符合要求的前提下，一次扫频能达到的最大的频率覆盖范围，即f=fmaxfmin式中，f为有效扫频宽度；fma

3、x为扫频最高频率；fmin为扫频最低频率。 扫频信号中心频率f0定义为 f0=(fmax+fmin)/2 相对扫频宽度定义为有效扫频宽度与中心频率之比，即72. 扫频线性 扫频线性是指扫频信号瞬时频率的变化和调制电压瞬时值变化之间的吻合程度，吻合程度越高，扫频线性越好。 3. 振幅平稳性 在幅频特性测试中，必须保证扫频信号的幅度恒定不变。扫频信号的振幅平稳性通常用它的寄生调幅来表示，寄生调幅越小，振幅平稳性越好。 8（5）扫频信号输出阻抗：75（6）寄生调幅系数频偏在40MHz内不大于5%，300MHz内不大于10%。（7）输出衰减：10dB6，1dB10步进。（8）频标1MHz、10MHz（

4、复合），50MHz及外接。（9）Y轴输入衰减：分1、10、100三挡。（10）Y轴输入灵敏度 ：4mV/div。（11）辅助电压输出+12V（0.5A），AGC时06V可调，AFT时012V可调。（12）38MHz输出电压：不小于100mV。10定频振荡器混频器扫频振荡器稳幅放大器宽带放大器衰减器Y轴放大器线性频率变换器高频电压产生器频标发生器X轴放大器CRT方波、三角波发生器电源变压器稳压电源38MHz信号发生器扫频输出Y轴输入图5.6 AH1254型宽带扫频仪原理框图38MHz输出15V、12V+18V、+24V+40V5.2.2 工作原理115.2.3 面板结构图图5.7为AH1254B

5、型扫频仪前面板结构图图5.7 AH1254B型扫频仪前面板图111213141516171812频偏的检查。“频标选择”仍置于50，“频率偏移”旋钮由最小旋至最大，频偏量应能在1300MHz内连续变化。检查扫频信号寄生调幅系数。将连接“射频输出”端的电缆与连接“Y轴输入”端的检波探头对接，“粗衰减”及“细衰减”均置于0，“Y轴衰减”置于1，调节“Y轴增益”旋钮，使荧光屏上显示出高度适当的矩形方框，如图5.8所示，设方框最大值为A，最小值为B，则寄生调幅系数为： 14对应不同的扫频频偏，在整个频段内m应满足技术性能中规定的要求。 检查扫频信号的非线性系数。仍按上述连接方法连接，“中心频率”处任意

6、位置，调节频率偏移旋钮使频偏在40MHz以内，读出在中心频率f0两边频偏量f相等的水平距离，如图5.9所示，记下偏离f0的最大距离A、最小距离B，则非线性系数为： AB图5.8 扫频信号寄生调幅AB图5.9 扫频信号非线性f0f0ff0+f155.2.5 扫频仪的应用扫频仪的应用很广泛，尤其在无线电、电视、雷达及通信等领域内的应用更加普遍。BT-3C型扫频仪的应用举例如下：1.电路幅频特性的测量按图5.10所示连接扫频仪与被测电路，并根据被测电路的工作频率及测试条件，调节扫频仪面板上有关开关旋钮，如“中心频率”、“输出衰减”等，则可在荧光屏上获得被测电路的幅频特性曲线。 BT-3C型扫频仪的输

7、出特性阻抗为75，如果被测电路的输入阻抗也为75，可以用同轴电缆将扫频信号输出端连接到被测电路输入端。否则，应在两者之间加阻抗匹配电路。172.电路参数的测量 根据显示的幅频特性曲线（1）增益：调节好幅频特性后，用粗、细调衰减器控制扫频信号电压幅度，使其符合电路要求的输入信号幅度，注意衰减器的总衰减量应不大于放大器设计的总增益。若显示器的幅频高度为H，输出衰减为B1（dB），将检波探头与扫频输出端短接，改变“输出衰减”，使幅频高度仍为H，此时输出衰减的读数若为B2(dB)，则该放大器增益为： A=(B2B1) (dB) 应当注意，在得到衰减量B1读数后，应保持扫频仪的“Y轴增益”旋钮位置不变，

8、否则，测量结构不准确。被测电路图5.10扫频仪与被测电路的连接扫频输出Y轴输入18（2）带宽 对于宽带电路，可以直接用扫频仪的内频标，方便地显示和读出频率特性曲线的宽度，为了更准确地测量，有时也使用外频标。对于窄带调谐电路，可以由图形曲线看出谐振频率f0，如图5.11所示。使扫频仪输出衰减置于3dB处，调整Y增益，使图形峰点与屏幕上某一水平刻度线（虚线AA）相切，然后使扫频信号输出电压增加3dB，则曲线与虚线AA相交，两交点所对应频率即为上下频率fH、fL。则带宽为： BW=fHfL AAfLfHf0图5.11单调谐回路带宽的测量19（3）回路Q值 电路连接如图5.10，在用外接频标测出回路的

9、谐振频率f0和fH、fL后，回路Q值的计算如下： Q=f0/BW3.高频阻抗的测量 ：（1）输入阻抗和输出阻抗的测量按图5.12(a)所示进行连接，图中RP1、RP2为无感电阻。测量时，先将RP1短路、RP2断开，调节扫频仪面板上的有关开关旋钮，使屏幕显示的幅频特性曲线的高度为A格，如图5.12所示。撤去RP1上的短路线，调节RP1直至荧光屏显示的曲线高度为A/2格，则RP1的电阻即为被测电路的输入电阻。将RP1重新短路，使曲线高度仍为A格，接通RP2并调节其值直至曲线高度为A/2格，则RP2的电阻值即为被测电路的输出阻抗。 20应当注意，当被测电路含有选频回路时，荧光屏上显示的曲线将不可能是一条平坦直线，这时可在曲线上选取一个参考点来测量，但所得的阻抗值是对该频率而言的。Y轴输入扫频输出RP1RP2被测网络图5.12 测量输入、输出电阻的连接示意图AA/2（b）（a）21（3）