電子測量與儀器 第五章 頻域測量與儀器1課件

1、 第5章 頻域測量與儀器頻域測量儀器包括掃頻儀、頻譜儀等儀器5.1 頻率特性測試儀工作原理 5.1.1 頻率特性測量方法1.頻率特性曲線:被測電路的幅頻特性曲線，2.測量方法:包括點頻測量法和掃頻測量法。 點頻測量法即靜態(tài)測量法 掃頻測量法即動態(tài)測量法3.如何產(chǎn)生掃頻信號？4.如何讀出頻率特性曲線上每點對應(yīng)的頻率？1 點頻測量法即靜態(tài)測量法 掃頻測量法即動態(tài)測量法，掃頻信號源掃描信號源示波器被測電路峰值檢波探頭u1u2u3u1u4XY圖5.1 幅頻特性的掃頻測量原理框圖25.1.2 掃頻儀工作原理掃頻儀實質(zhì)上是掃頻信號源與示波器X-Y方式的結(jié)合。X放大器掃描信號源掃頻信號源被測電路檢波探頭Y放

2、大器頻標信號形成電路混頻器晶振u2u1u1u3u4u5tttttu1u2u3u4u5(b)(a)圖5.2 掃頻儀組成框圖及工作波形3正程回程u(f)fu(f)f(a)(b)圖5.3 掃頻儀掃描正程和掃描逆程的不重合45.1.3 產(chǎn)生掃頻信號的方法常用的是變?nèi)荻O管組成的壓控振蕩器產(chǎn)生掃頻信號。L1L2R1R2C1VD1VD2L3R3VT1+EC調(diào)制信號掃頻信號圖5.4 變?nèi)荻O管掃頻振蕩器原理圖5 5.1.5 技術(shù)指標 1. 有效掃頻寬度和中心頻率 有效掃頻寬度是指在掃頻線性和振幅平穩(wěn)性能符合要求的前提下，一次掃頻能達到的最大的頻率覆蓋范圍，即f=fmaxfmin式中，f為有效掃頻寬度；fma

3、x為掃頻最高頻率；fmin為掃頻最低頻率。 掃頻信號中心頻率f0定義為 f0=(fmax+fmin)/2 相對掃頻寬度定義為有效掃頻寬度與中心頻率之比，即72. 掃頻線性 掃頻線性是指掃頻信號瞬時頻率的變化和調(diào)制電壓瞬時值變化之間的吻合程度，吻合程度越高，掃頻線性越好。 3. 振幅平穩(wěn)性 在幅頻特性測試中，必須保證掃頻信號的幅度恒定不變。掃頻信號的振幅平穩(wěn)性通常用它的寄生調(diào)幅來表示，寄生調(diào)幅越小，振幅平穩(wěn)性越好。 8（5）掃頻信號輸出阻抗：75（6）寄生調(diào)幅系數(shù)頻偏在40MHz內(nèi)不大于5%，300MHz內(nèi)不大于10%。（7）輸出衰減：10dB6，1dB10步進。（8）頻標1MHz、10MHz（

4、復(fù)合），50MHz及外接。（9）Y軸輸入衰減：分1、10、100三擋。（10）Y軸輸入靈敏度 ：4mV/div。（11）輔助電壓輸出+12V（0.5A），AGC時06V可調(diào)，AFT時012V可調(diào)。（12）38MHz輸出電壓：不小于100mV。10定頻振蕩器混頻器掃頻振蕩器穩(wěn)幅放大器寬帶放大器衰減器Y軸放大器線性頻率變換器高頻電壓產(chǎn)生器頻標發(fā)生器X軸放大器CRT方波、三角波發(fā)生器電源變壓器穩(wěn)壓電源38MHz信號發(fā)生器掃頻輸出Y軸輸入圖5.6 AH1254型寬帶掃頻儀原理框圖38MHz輸出15V、12V+18V、+24V+40V5.2.2 工作原理115.2.3 面板結(jié)構(gòu)圖圖5.7為AH1254B

5、型掃頻儀前面板結(jié)構(gòu)圖圖5.7 AH1254B型掃頻儀前面板圖111213141516171812頻偏的檢查?！邦l標選擇”仍置于50，“頻率偏移”旋鈕由最小旋至最大，頻偏量應(yīng)能在1300MHz內(nèi)連續(xù)變化。檢查掃頻信號寄生調(diào)幅系數(shù)。將連接“射頻輸出”端的電纜與連接“Y軸輸入”端的檢波探頭對接，“粗衰減”及“細衰減”均置于0，“Y軸衰減”置于1，調(diào)節(jié)“Y軸增益”旋鈕，使熒光屏上顯示出高度適當?shù)木匦畏娇?，如圖5.8所示，設(shè)方框最大值為A，最小值為B，則寄生調(diào)幅系數(shù)為： 14對應(yīng)不同的掃頻頻偏，在整個頻段內(nèi)m應(yīng)滿足技術(shù)性能中規(guī)定的要求。 檢查掃頻信號的非線性系數(shù)。仍按上述連接方法連接，“中心頻率”處任意

6、位置，調(diào)節(jié)頻率偏移旋鈕使頻偏在40MHz以內(nèi)，讀出在中心頻率f0兩邊頻偏量f相等的水平距離，如圖5.9所示，記下偏離f0的最大距離A、最小距離B，則非線性系數(shù)為： AB圖5.8 掃頻信號寄生調(diào)幅AB圖5.9 掃頻信號非線性f0f0ff0+f155.2.5 掃頻儀的應(yīng)用掃頻儀的應(yīng)用很廣泛，尤其在無線電、電視、雷達及通信等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用更加普遍。BT-3C型掃頻儀的應(yīng)用舉例如下：1.電路幅頻特性的測量按圖5.10所示連接掃頻儀與被測電路，并根據(jù)被測電路的工作頻率及測試條件，調(diào)節(jié)掃頻儀面板上有關(guān)開關(guān)旋鈕，如“中心頻率”、“輸出衰減”等，則可在熒光屏上獲得被測電路的幅頻特性曲線。 BT-3C型掃頻儀的輸

7、出特性阻抗為75，如果被測電路的輸入阻抗也為75，可以用同軸電纜將掃頻信號輸出端連接到被測電路輸入端。否則，應(yīng)在兩者之間加阻抗匹配電路。172.電路參數(shù)的測量 根據(jù)顯示的幅頻特性曲線（1）增益：調(diào)節(jié)好幅頻特性后，用粗、細調(diào)衰減器控制掃頻信號電壓幅度，使其符合電路要求的輸入信號幅度，注意衰減器的總衰減量應(yīng)不大于放大器設(shè)計的總增益。若顯示器的幅頻高度為H，輸出衰減為B1（dB），將檢波探頭與掃頻輸出端短接，改變“輸出衰減”，使幅頻高度仍為H，此時輸出衰減的讀數(shù)若為B2(dB)，則該放大器增益為： A=(B2B1) (dB) 應(yīng)當注意，在得到衰減量B1讀數(shù)后，應(yīng)保持掃頻儀的“Y軸增益”旋鈕位置不變，

8、否則，測量結(jié)構(gòu)不準確。被測電路圖5.10掃頻儀與被測電路的連接掃頻輸出Y軸輸入18（2）帶寬 對于寬帶電路，可以直接用掃頻儀的內(nèi)頻標，方便地顯示和讀出頻率特性曲線的寬度，為了更準確地測量，有時也使用外頻標。對于窄帶調(diào)諧電路，可以由圖形曲線看出諧振頻率f0，如圖5.11所示。使掃頻儀輸出衰減置于3dB處，調(diào)整Y增益，使圖形峰點與屏幕上某一水平刻度線（虛線AA）相切，然后使掃頻信號輸出電壓增加3dB，則曲線與虛線AA相交，兩交點所對應(yīng)頻率即為上下頻率fH、fL。則帶寬為： BW=fHfL AAfLfHf0圖5.11單調(diào)諧回路帶寬的測量19（3）回路Q值 電路連接如圖5.10，在用外接頻標測出回路的

9、諧振頻率f0和fH、fL后，回路Q值的計算如下： Q=f0/BW3.高頻阻抗的測量 ：（1）輸入阻抗和輸出阻抗的測量按圖5.12(a)所示進行連接，圖中RP1、RP2為無感電阻。測量時，先將RP1短路、RP2斷開，調(diào)節(jié)掃頻儀面板上的有關(guān)開關(guān)旋鈕，使屏幕顯示的幅頻特性曲線的高度為A格，如圖5.12所示。撤去RP1上的短路線，調(diào)節(jié)RP1直至熒光屏顯示的曲線高度為A/2格，則RP1的電阻即為被測電路的輸入電阻。將RP1重新短路，使曲線高度仍為A格，接通RP2并調(diào)節(jié)其值直至曲線高度為A/2格，則RP2的電阻值即為被測電路的輸出阻抗。 20應(yīng)當注意，當被測電路含有選頻回路時，熒光屏上顯示的曲線將不可能是一條平坦直線，這時可在曲線上選取一個參考點來測量，但所得的阻抗值是對該頻率而言的。Y軸輸入掃頻輸出RP1RP2被測網(wǎng)絡(luò)圖5.12 測量輸入、輸出電阻的連接示意圖AA/2（b）（a）21（3）