項(xiàng)目12頻譜分析儀和掃頻儀的使用

項(xiàng)目12頻譜分析儀和掃頻儀的使用

設(shè)計(jì)制造工程師，還是一個(gè)電子器件或系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)修理人員，都需要一臺(tái)能觀察并幫助你分析設(shè)備或系統(tǒng)產(chǎn)生電信號(hào)的儀器，以及能反應(yīng)電信號(hào)通過你的器件或系統(tǒng)后質(zhì)量發(fā)生變化的儀表，比如：信號(hào)的功率和幅度、調(diào)制或邊帶等，通過分析來驗(yàn)證你的設(shè)計(jì)，確定器件或系統(tǒng)的性能，判別故障點(diǎn)，找出問題的所在，這就是信號(hào)特性分析。掃頻儀和頻譜分析儀就是做信號(hào)特性分析的儀器，利用它我們可以了解電視機(jī)、手機(jī)等設(shè)備中電信號(hào)的幅頻特性和相頻特性。技能知識(shí)一、認(rèn)識(shí)AT5010B前面板二、頻譜儀的用途任務(wù)一頻譜分析儀的認(rèn)識(shí)一、認(rèn)識(shí)AT5010B前面板AT5010B前面板的示意圖，如圖12-2所示。一、認(rèn)識(shí)AT5010B前面板A聚焦：調(diào)節(jié)光點(diǎn)銳度。B亮度：調(diào)節(jié)光點(diǎn)亮暗。C電源：待電源打到通處，約10s后有光束出現(xiàn)。D軌跡旋轉(zhuǎn)：即使有磁性（鈹鏌合金）屏蔽，地球磁場(chǎng)對(duì)水平掃描線的影響也不可能避免，可以通過一個(gè)內(nèi)裝的電位器調(diào)整水平掃描線與水平刻度線基本對(duì)齊。E中心頻率/標(biāo)記（CF/MK）（僅對(duì)AT5010/11）：當(dāng)數(shù)字顯示讀取中心頻率數(shù)據(jù)時(shí)，（ON）,標(biāo)記指示器亮。此時(shí)顯示器讀出標(biāo)記處的頻率。F數(shù)字顯示器：中心頻率標(biāo)記頻率之一。G校準(zhǔn)失效：LED閃亮?xí)r，表示幅度值不正確。H中心頻率粗/細(xì)調(diào)：兩個(gè)旋鈕都用于調(diào)節(jié)中心頻率。一、認(rèn)識(shí)AT5010B前面板I視頻濾波器：視頻濾波器可用來降低屏幕上的噪聲。正常情況下，在平均噪聲電平上或剛好高出它的信號(hào)（小信號(hào)）的頻譜可以觀察。該濾波器帶寬是4kHz。JY位移：調(diào)節(jié)射速垂直方向移動(dòng)。K輸入頻譜儀的BNC50Ω輸入：不輸入衰減時(shí)，不允許超出的最大允許輸入電壓為±25VDC和+10dBmAC。加上40dB最大輸入衰減時(shí)，最大輸入電壓為+20dBm。L衰減器：輸入衰減器包含有4個(gè)10dB衰減器，在進(jìn)入第1混頻器之前降低信號(hào)幅度，按鍵壓下時(shí)每個(gè)衰減器接入。M掃頻寬度“＜”“＞”按鍵：調(diào)節(jié)水平軸的每格掃頻寬度?！埃尽卑存I增加每格頻寬，“＜”按鍵減少每格頻寬。NＸ（頻率）：位置校零。O耳機(jī)（3.5mm耳機(jī)插孔）：阻抗大于16Ω的耳機(jī)或揚(yáng)聲器可以連到這個(gè)輸出插座。P音量：調(diào)節(jié)耳機(jī)輸出的音量。Q探頭供電：輸出＋6ＶDC電壓，使得AZ530近場(chǎng)嗅覺探頭工作，其專用線隨AZ530提供。二、頻譜儀的用途頻譜儀主要可以做如下測(cè)試：相位噪聲、脈沖信號(hào)、信道和鄰道功率、正弦信號(hào)的絕對(duì)幅值和相對(duì)幅值、脈沖噪聲、噪聲和頻率穩(wěn)定度等參數(shù)的測(cè)試；調(diào)幅、調(diào)頻、脈沖調(diào)幅等調(diào)制信號(hào)的特性、電磁兼容性（EMC）的測(cè)試等。理論知識(shí)一、頻譜分析儀的概述二、頻譜分析儀的組成和原理三、頻譜分析儀的主要性能指標(biāo)四、頻譜分析儀的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)任務(wù)一頻譜分析儀的認(rèn)識(shí)一、頻譜分析儀的概述一般地，頻譜分析儀有如下三種定義：定義1：以頻率的函數(shù)形式給出信號(hào)的振幅或功率分布的儀器。定義2：能以模擬或數(shù)字方式顯示信號(hào)頻譜的儀器。定義3：以模擬或數(shù)字方式顯示信號(hào)頻譜的儀器，它能夠從頻域來觀察電信號(hào)的特性，分析的頻率范圍最低可到1Hz以下，最高可達(dá)30~300GHz。1.?頻譜分析的基本概念按照信號(hào)隨時(shí)間變化的特點(diǎn)可將信號(hào)分為：?確定信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)。?連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)。?周期信號(hào)與非周期信號(hào)。2.?信號(hào)的分析利用示波器觀察某種信號(hào)的幅度隨時(shí)間而變化的關(guān)系稱為時(shí)域測(cè)量；研究信號(hào)的瞬時(shí)值（幅度Um）與時(shí)間（t）之間的關(guān)系稱為時(shí)域分析，使用的儀器為示波器。信號(hào)的時(shí)域分析通常用示波器來顯示信號(hào)波形，以時(shí)間t作為水平軸，在時(shí)間域內(nèi)觀察信號(hào)，如圖12-3（a）所示為周期信號(hào)的時(shí)域分析。利用頻譜分析儀研究某一個(gè)復(fù)雜信號(hào)中各個(gè)信號(hào)成分與頻率變化的關(guān)系稱為頻譜測(cè)量；研究信號(hào)中各頻率分量的幅度Um與頻率f之間的關(guān)系稱為頻域分析，如圖12-3（b）、12-3（c）所示。信號(hào)的分析可以分為時(shí)域分析和頻域分析，如圖12-4所示給出了時(shí)域分析和頻域分析的關(guān)系。圖12-3信號(hào)的時(shí)域分析與頻域分析

3.信號(hào)頻譜分析的內(nèi)容信號(hào)的頻譜分析包括對(duì)信號(hào)本身頻率特性的分析，如對(duì)幅度譜、相位譜、能量譜、功率譜等進(jìn)行測(cè)量，從而獲得信號(hào)在不同頻率上的幅度、相位、功率等信息；還包括對(duì)線性系統(tǒng)非線性失真的測(cè)量，如噪聲、失真度、調(diào)制度等測(cè)量。4.頻譜分析儀的分類按照分析處理方法的不同，頻譜分析儀可分為模擬式頻譜儀、數(shù)字式頻譜儀和模擬/數(shù)字混合式頻譜儀。按照基本工作原理的不同，可分為掃描式頻譜儀、非掃描式頻譜儀。按照處理的實(shí)時(shí)性，可分為實(shí)時(shí)頻譜儀、非實(shí)時(shí)頻譜儀。按照頻率軸刻度的不同，可分為恒帶寬分析式頻譜儀、恒百分比帶寬分析式頻譜儀。按照輸入通道的數(shù)目，可分為單通道頻譜儀、多通道頻譜儀。按照工作頻帶的高低，可分為高頻、射頻、低頻等頻譜儀等。二、頻譜分析儀的組成和原理超外差頻譜分析儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖12-5所示。二、頻譜分析儀的組成和原理其信號(hào)分析過程為：被測(cè)信號(hào)經(jīng)過濾波衰減后，與本振信號(hào)進(jìn)入混頻器混頻轉(zhuǎn)換成中頻信號(hào)，因?yàn)楸菊裥盘?hào)頻率可變，所以都可以被轉(zhuǎn)換成固定中頻，經(jīng)放大后進(jìn)入中頻濾波器（中心頻率固定），最后進(jìn)入一個(gè)對(duì)數(shù)放大器，對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行壓縮，然后進(jìn)行包絡(luò)檢波，所得信號(hào)即視頻信號(hào)。為了能平滑顯示，中頻信號(hào)在包絡(luò)檢波之前通過可調(diào)低通濾波器（即視頻濾波器）；視頻信號(hào)在陰極射線管內(nèi)垂直偏轉(zhuǎn)，即顯示出該信號(hào)的幅度。二、頻譜分析儀的組成和原理1.?衰減器衰減器主要有三個(gè)作用：1保護(hù)頻譜儀不受損壞：測(cè)量高電平信號(hào)時(shí)，為了避免燒壞頻譜分析儀，必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行衰減。2提高測(cè)試的準(zhǔn)確性：混頻器是非線性器件，當(dāng)混頻器輸入的信號(hào)電平較高時(shí)，輸出會(huì)產(chǎn)生許多雜波，而且電平太高會(huì)干擾測(cè)試結(jié)果。3提高頻譜儀動(dòng)態(tài)范圍：通過設(shè)置步進(jìn)衰減器調(diào)節(jié)進(jìn)入混頻器的電平，可以得到較大的動(dòng)態(tài)范圍。二、頻譜分析儀的組成和原理2.?混頻器混頻器的作用就是將輸入的高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成中頻信號(hào)，由于混頻器是非線性器件，輸出會(huì)含有很多頻率成分：mfRF±nfLO。但我們需要的是fLO-fRF。3.?中頻放大器輸入信號(hào)經(jīng)過前置衰減器，電平已經(jīng)降低，為了恢復(fù)信號(hào)幅值，補(bǔ)償輸入衰減器的變化，在混頻后需要對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行放大，不過在放大有用信號(hào)的同時(shí)，噪聲和干擾信號(hào)也會(huì)被同時(shí)放大。4.?中頻濾波器中頻信號(hào)經(jīng)放大后，會(huì)經(jīng)過中頻濾波器。中頻濾波器是一個(gè)帶通濾波器，它選出需要的混頻分量，抑制掉其他不需要的信號(hào)。中頻濾波器的帶寬決定了頻譜分析儀的RBW范圍。二、頻譜分析儀的組成和原理5.?模擬濾波器模擬濾波器用來實(shí)現(xiàn)大的分辨率帶寬。一般頻譜儀為4級(jí)濾波電路，也有5級(jí)濾波電路產(chǎn)品，這樣可分別得到14和10的波形因子，然而理想的高斯濾波器的波形因子為4.6。選擇性=BW3dB/BW60dB很多公司的產(chǎn)品提供了濾波器3B帶寬，表示等幅正弦信號(hào)頻率相差多少時(shí)仍能將它們區(qū)分開，這樣的合成響應(yīng)曲線仍有兩個(gè)峰值，中間下沉大約3B，如圖12-6所示。二、頻譜分析儀的組成和原理6.?數(shù)字中頻濾波器信號(hào)通過數(shù)字濾波器可以獲得很窄的帶寬。和模擬濾波器相比，理想的高斯濾波器可以實(shí)現(xiàn)。數(shù)字濾波器在可接受的價(jià)格內(nèi)有更好的選擇性。如5級(jí)電路模擬濾波器的波形因子為10，高斯濾波器為4.6。7.?FFT濾波器（傅里葉濾波器）如果單純加為了測(cè)試精度而設(shè)置非常窄的分辨率帶寬，會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間的掃描，因此在非常高的分辨率的情況下，建議采用FFT濾波器，從時(shí)域特性計(jì)算頻譜，如圖12-7所示。采用FFT濾波器時(shí)，過高的頻率信號(hào)不能通過A/D直接采樣，需經(jīng)過與本振混頻變?yōu)橹蓄l，并在時(shí)域?qū)ㄐ盘?hào)取樣。8.?對(duì)數(shù)放大器與檢波器頻譜分析儀一般都是用包絡(luò)信號(hào)將IF信號(hào)轉(zhuǎn)換成視頻。檢波器之前有一個(gè)對(duì)數(shù)放大器，對(duì)數(shù)放大器按照對(duì)數(shù)函數(shù)來壓縮信號(hào)電平（對(duì)于輸入電壓幅度v，輸出電壓幅度為本振gv），這大大減小了由檢波器所檢測(cè)的信號(hào)電平的變化，而同時(shí)向用戶提供校準(zhǔn)成用分貝讀數(shù)的對(duì)數(shù)垂直刻度，在頻譜分析儀中，由于信號(hào)電平大幅度變化，故需要采用對(duì)數(shù)刻度。9.?視頻濾波器視頻濾波器在包絡(luò)檢波器之后，決定視頻帶寬，視頻濾波器是第一級(jí)低通設(shè)置，用于從視頻信號(hào)中濾除噪聲、平滑軌跡，從而使顯示結(jié)果趨于穩(wěn)定，如圖12-8、12-9所示。10.?鋸齒波發(fā)生器、本振和顯示鋸齒波發(fā)生器既控制顯示器上曲線的位置，又控制輸入信號(hào)的頻率，所以可以通過校準(zhǔn)，用顯示器的水平軸來表示輸入信號(hào)頻率。三、?頻譜分析儀的主要性能指標(biāo)1.?分辨率帶寬分辨率帶寬指分辨頻譜中兩個(gè)相鄰分量之間的最小譜線間隔，單位是赫茲（Hz）它表示頻譜儀將兩個(gè)彼此靠得很近的等幅信號(hào)在規(guī)定低點(diǎn)處分辨開來的能力。2.?輸入頻率范圍輸入頻率范圍指頻譜儀能夠正常工作的最大頻率區(qū)域，以赫茲表示該范圍的上限和下限，由掃描本振的頻率范圍決定。3.?靈敏度靈敏度指在給定分辨率帶寬、顯示方式和其他影響因素下，頻譜儀顯示最小信號(hào)電平的能力，一般以dBm、dBu、dBv、V等為單位。4.?動(dòng)態(tài)范圍能以規(guī)定的準(zhǔn)確度測(cè)量同時(shí)出現(xiàn)在輸入端的兩個(gè)信號(hào)之間的最大差值稱為動(dòng)態(tài)范圍，動(dòng)態(tài)范圍的上限受到非線性失真的制約。而頻譜儀的動(dòng)態(tài)范圍一般在60dB以上，有時(shí)甚至達(dá)到100dB以上。5.?頻率掃描寬度（Span）頻率掃描寬度是指頻譜儀顯示屏幕最左和最右垂直刻度線內(nèi)所能顯示的響應(yīng)信號(hào)的頻率范圍（頻譜寬度）。根據(jù)測(cè)量的需要自動(dòng)調(diào)節(jié)，一般有分析譜寬、掃寬、頻率量程、頻譜跨度等不同的叫法，可以或人為設(shè)置。6.?掃描時(shí)間（Sweep?Time，簡(jiǎn)作ST）進(jìn)行一次全頻率范圍的掃描，并完成測(cè)量所需的時(shí)間稱為掃描時(shí)間，也稱為分析時(shí)間。通常掃描時(shí)間越短越好，但為保證測(cè)量精度，掃描時(shí)間也必須適當(dāng)。7.?幅度測(cè)量精度幅度測(cè)量精度有絕對(duì)幅度精度和相對(duì)幅度精度兩種。絕對(duì)幅度精度是針對(duì)滿刻度信號(hào)的指標(biāo)，受輸入衰減、中頻增益、分辨率帶寬、刻度逼真度、頻響及校準(zhǔn)信號(hào)本身精度等的綜合影響；相對(duì)幅度精度與測(cè)量方式有關(guān)，在理想情況下僅有頻響和校準(zhǔn)信號(hào)精度兩項(xiàng)誤差來源，測(cè)量精度可以非常高。8.?1?dB壓縮點(diǎn)和最大輸入電平在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，因輸入電平過高而引起的信號(hào)增益下降1dB時(shí)的點(diǎn)稱為1dB壓縮點(diǎn)。1dB壓縮點(diǎn)表明了頻譜儀過載能力。通常出現(xiàn)在輸入衰減0dB的情況下，由第一混頻決定。輸入衰減增大，1dB壓縮點(diǎn)的位置將同步增高。為避免非線性失真，所顯示的最大輸入電平（參考電平）必須位于1dB壓縮點(diǎn)之下。最大輸入電平，反映了頻譜儀可正常工作的最大限度，它的值一般由通道中第一個(gè)關(guān)鍵器件決定。四、頻譜分析儀的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)1.?傳統(tǒng)頻譜分析儀傳統(tǒng)頻譜分析儀的前端電路是一定帶寬內(nèi)可調(diào)諧的接收機(jī)，輸入信號(hào)經(jīng)變頻器變頻后由低通濾波器輸出，濾波輸出作為垂直分量，頻率作為水平分量，在示波器屏幕上繪出坐標(biāo)圖，即輸入信號(hào)的頻譜圖。由于變頻器可以達(dá)到很寬的頻率（30Hz～30GHz），與外部混頻器配合，可擴(kuò)展到100GHz以上，頻譜分析儀是頻率覆蓋最寬的測(cè)量?jī)x器之一。2.?現(xiàn)代頻譜分析儀基于快速傅里葉變換（FFT）的現(xiàn)代頻譜分析儀是通過傅里葉運(yùn)算將被測(cè)信號(hào)分解成分立的頻率分量，達(dá)到與傳統(tǒng)頻譜分析儀同樣的結(jié)果。這種新型的頻譜分析儀采用數(shù)字方法直接由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）對(duì)輸入信號(hào)取樣，再經(jīng)FFT處理后獲得頻譜分布圖?，F(xiàn)代掃頻式頻譜儀基本工作原理與古老的頻譜儀工作原理相比，最顯著的變化是：在中頻濾波器之后進(jìn)行了A/D采樣，分辨率帶寬濾波、檢波、視頻濾波均采用數(shù)字信號(hào)處理的方式實(shí)現(xiàn)。掃頻式頻譜儀仍是目前頻譜儀的主流，根據(jù)其應(yīng)用領(lǐng)域的不同，可進(jìn)一步分為臺(tái)式頻譜儀、手持式頻譜儀、VXI總線頻譜儀、PXI總線頻譜儀、LXI總線頻譜儀等。任務(wù)二頻譜分析儀的使用技能知識(shí)一、頻譜分析儀的使用二、使用測(cè)試實(shí)例任務(wù)二頻譜分析儀的使用一、頻譜分析儀的使用?掃頻寬度的選擇：需要根據(jù)被觀測(cè)的信號(hào)的頻譜寬度進(jìn)行選擇。?帶寬的選擇：應(yīng)與掃頻寬度相當(dāng)。?掃頻速度的選擇：以獲得較高的動(dòng)態(tài)分辨力為準(zhǔn)則；同時(shí)，應(yīng)合理處理與分析時(shí)間的矛盾。?頻譜儀和被測(cè)儀器都必須可靠接地，操作員需要帶接地手環(huán)操作。?在“DC耦合”下，所測(cè)的信號(hào)不允許包含直流電壓成分，否則會(huì)導(dǎo)致頻譜儀工作狀態(tài)發(fā)生變化，幅度測(cè)量不準(zhǔn)確，甚至?xí)龤Щ祛l管。?頻譜儀的最大輸入功率不得超過最大允許值（+30dBm）。?在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，所選用的頻譜分析儀的阻抗，應(yīng)與被測(cè)對(duì)象的阻抗一致，否則會(huì)因不匹配而影響幅度測(cè)量的準(zhǔn)確度。如圖12-11所示，有五種放置頻譜儀的示例方法，其中C、D、E三種方法能夠以最佳角度讀取頻譜儀屏幕上的數(shù)據(jù)。二、使用測(cè)試實(shí)例所用儀器：YB1610函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)、YB43020B示波器一臺(tái)、AT5010B頻譜儀一臺(tái)、探針三支。操作步驟如下：1打開頻譜分析儀，調(diào)節(jié)亮度和聚焦旋鈕，使屏幕上顯示的光跡清晰。2調(diào)節(jié)掃頻寬度選擇按鍵（SCANWIDTH），使1MHz指示燈亮，表示每格所占頻率為1MHz。3調(diào)節(jié)中心頻率粗／細(xì)調(diào)調(diào)節(jié)旋鈕，使頻標(biāo)位于屏幕中心位置，所指頻率為10MHz。4將頻譜儀探頭分別與頻譜儀探針、接地相連，會(huì)有脈沖圖像出現(xiàn)在10MHz頻標(biāo)位置，如圖12-12所示。任務(wù)二頻譜分析儀的使用理論知識(shí)頻譜分析儀的應(yīng)用范圍頻譜分析儀的應(yīng)用范圍1.相位噪聲測(cè)量信號(hào)源的確定性頻率變化具有性質(zhì)確定的變化規(guī)律或變化量，而隨機(jī)性頻率變化的相位不穩(wěn)定度是隨機(jī)的，故稱為相位噪聲。相位噪聲是本振短期穩(wěn)定度的表征，也是頻譜純度的一個(gè)重要度量指標(biāo)。它通常會(huì)引起波形在零點(diǎn)處的抖動(dòng)，在時(shí)域中不易辨別，而在頻域中表現(xiàn)為載波的邊帶，所以常在頻域內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。2.脈沖信號(hào)測(cè)量脈沖信號(hào)是雷達(dá)和數(shù)字通信中的一類重要信號(hào)，它的測(cè)量比連續(xù)波形困難。如果采用窄分辨帶寬進(jìn)行頻譜測(cè)量，將呈現(xiàn)出離散的頻譜；如果采用較寬的分辨帶寬，這些頻譜就會(huì)連成一片?？梢姡l譜儀的不同設(shè)置可能對(duì)同一個(gè)脈沖信號(hào)的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生不同的影響。3.信道和鄰道功率測(cè)量模擬、數(shù)字無線移動(dòng)通信系統(tǒng)復(fù)用頻段上都有幾個(gè)相鄰的無線通信信道。為確保用戶的正常通信，必須避免在各頻段上消除相鄰信道的發(fā)射干擾。因此，有必要對(duì)鄰近信道的功率進(jìn)行限定，使其絕對(duì)功率（單位為dBm）或相對(duì)于傳輸信道的相對(duì)功率不影響信號(hào)傳輸。任務(wù)三認(rèn)識(shí)掃頻儀技能知識(shí)一、掃頻儀面板二、頻譜儀的用途任務(wù)三認(rèn)識(shí)掃頻儀技能知識(shí)一、掃頻儀面板BT-3型掃頻儀的面板如圖12-13所示。

1.?顯示部分?A電源、輝度旋鈕：該控制裝置是一只帶開關(guān)的電位器，兼有電源開關(guān)、輝度旋鈕兩種作用。順時(shí)針旋動(dòng)此旋鈕，即可接通電源；繼續(xù)順時(shí)針旋動(dòng)，熒光屏上顯示的光點(diǎn)或圖形亮度增加。使用時(shí)注意亮度宜適中。B聚焦旋鈕：調(diào)節(jié)屏幕上的光點(diǎn)亮線使其清晰明亮，以保證顯示波形的清晰度。C坐標(biāo)亮度旋鈕：在屏幕的4個(gè)角上，裝有4個(gè)帶顏色的指示燈，使屏幕的坐標(biāo)尺度線顯示明了。旋鈕從中間位置向順時(shí)針方向旋動(dòng)，熒光屏上兩個(gè)對(duì)角位置的黃燈亮，屏幕上出現(xiàn)黃色的坐標(biāo)線；從中間位置逆時(shí)針方向旋動(dòng)，另兩個(gè)對(duì)角位置的紅燈亮，顯示出紅色的坐標(biāo)線。黃色坐標(biāo)線便于觀察，紅色坐標(biāo)便于攝影。DY軸位置旋鈕：調(diào)節(jié)熒光屏上光點(diǎn)或圖形在垂直方向上的位置。EY軸衰減開關(guān)：設(shè)有1、10、100三個(gè)衰減擋級(jí)。根據(jù)輸入電壓的大小選擇合適的衰減擋級(jí)。FY軸增益旋鈕：調(diào)節(jié)顯示在熒光屏上圖形垂直方向幅度的大小。G影像極向開關(guān)：改變屏幕上所顯示的曲線波形的正負(fù)極性。當(dāng)開關(guān)在“+”位置時(shí)，波形曲線往上方向變化（正極性波形）；當(dāng)開關(guān)在“-”位置時(shí)，波形曲線往下方向變化（負(fù)極性波形）。當(dāng)曲線波形需要正、負(fù)方向同時(shí)顯示時(shí)，只能將開關(guān)在“+”和“-”位置間往復(fù)變動(dòng)，才能觀察曲線波形的全貌。HY軸輸入插座：由被測(cè)電路的輸出端用電纜探頭引接此插座，使輸入信號(hào)經(jīng)垂直放大器，便可顯示出該信號(hào)的曲線波形。2.?掃描部分I波段開關(guān)：輸出的掃頻信號(hào)按中心頻率劃分為三個(gè)波段（第I波段1～75MHz、第II波段75～150MHz、第III波段150～300MHz），可根據(jù)測(cè)試需要選擇合適波段。J中心頻率度盤：能連續(xù)地改變中心頻率。度盤上所標(biāo)定的中心頻率不是十分準(zhǔn)確的，一般需要邊調(diào)節(jié)度盤，邊觀察頻標(biāo)移動(dòng)的數(shù)值，來確定中心頻率的位置。K輸出衰減（dB）開關(guān)：根據(jù)測(cè)試的需要，選擇掃頻信號(hào)的輸出幅度大小。按開關(guān)的衰減量來劃分，可分粗調(diào)、細(xì)調(diào)兩種。粗調(diào)：0、10、20、30、40、50、60（dB），細(xì)調(diào)：0、2、3、4、6、8、10（dB）。粗調(diào)和細(xì)調(diào)衰減的總衰減量為70dB。L掃頻電壓輸出插座：掃頻信號(hào)由此插座輸出，可用75Ω匹配電纜探頭或開路電纜連接到被測(cè)電路的輸入端，以便進(jìn)行測(cè)試。3.?頻標(biāo)部分M頻標(biāo)選擇開關(guān)：有1MHz、l0MHz和外接三擋。當(dāng)開關(guān)置于1MHz擋時(shí)，掃描線上顯示1MHz的菱形頻標(biāo)；置于10MHz擋時(shí)，掃描線上顯示10MHz的菱形頻標(biāo)；置于外接時(shí)，掃描線上顯示外接信號(hào)頻率的頻標(biāo)。N頻標(biāo)幅度旋鈕：用于調(diào)節(jié)頻標(biāo)幅度的大小。一般幅度不宜太大，以觀察清楚為宜。O頻率偏移旋鈕：用于調(diào)節(jié)掃頻信號(hào)的頻率偏移寬度。在測(cè)試時(shí)可以適當(dāng)調(diào)整被測(cè)電路的通頻帶寬所需的頻偏，順時(shí)針方向旋動(dòng)時(shí)，頻偏增寬，最大可達(dá)±7.5MHz以上;反之則頻偏變窄，最小在±0.5MHz以下。P外接頻標(biāo)輸入接線柱：當(dāng)頻標(biāo)選擇開關(guān)置于外接頻標(biāo)擋位時(shí)，外來的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)由此接線柱引入，此時(shí)在掃描線上顯示外頻標(biāo)信號(hào)的標(biāo)記。二?、頻譜儀的用途頻譜儀主要可以做如下測(cè)試：相位噪聲、脈沖信號(hào)、信道和鄰道功率、正弦信號(hào)的絕對(duì)幅值和相對(duì)幅值、脈沖噪聲、噪聲和頻率穩(wěn)定度等參數(shù)的測(cè)試；調(diào)幅、調(diào)頻、脈沖調(diào)幅等調(diào)制信號(hào)的特性、電磁兼容性（EMC）的測(cè)試等。任務(wù)三認(rèn)識(shí)掃頻儀理論知識(shí)一、掃頻儀的應(yīng)用范圍二、掃頻儀的概述三、掃頻儀的組成和原理四、掃頻儀的主要性能指標(biāo)理論知識(shí)一、掃頻儀的應(yīng)用范圍掃頻儀測(cè)量應(yīng)用的頻率范圍較寬?？梢詮某皖l直至微波頻段。它的使用頻段可以大致分為：超低頻（0.1～2×102Hz），低頻（50Hz～00kHz），高頻（0.1～30MHz），超高頻（10～500MHz），甚高頻（300MHz～1.5GHz），微波（1GHz以上）。二、掃頻儀的概述掃頻儀將調(diào)頻和掃頻技術(shù)相結(jié)合（調(diào)頻信號(hào)稱為掃頻信號(hào)UC），掃頻信號(hào)經(jīng)被測(cè)電路的作用變成具有幅頻特性的包絡(luò)信號(hào)U，再經(jīng)過檢波探測(cè)器檢出其包絡(luò)軌跡，故能顯示頻率與幅度關(guān)系的曲線，一般用于測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性。頻率特性包括幅頻特性曲線和相頻特性曲線，相頻特性曲線用的比較少。一般地，如無特殊說明，特性曲線即指幅頻特性曲線，圖12-14、12-15中UΩ為調(diào)制信號(hào)，UC為載波信號(hào)即掃頻信號(hào)，U為包絡(luò)信號(hào)。1.?點(diǎn)頻測(cè)量法點(diǎn)頻測(cè)量法是對(duì)被測(cè)設(shè)備電路的頻率幅度特性測(cè)試的方法，又稱描點(diǎn)法，原理圖如圖12-16所示。即信號(hào)發(fā)生器送出的信號(hào)幅度始終保持不變，從頻率低端按一定的頻率間隔輸出信號(hào)，信號(hào)通過被測(cè)電路后，在電壓表或示波器上可以逐一得到相應(yīng)的數(shù)值，將這些數(shù)值記下來，一直到達(dá)所需測(cè)試的頻率高端為止，最后將這些數(shù)值用坐標(biāo)紙畫出來（坐標(biāo)橫軸表示頻率；坐標(biāo)縱軸表示幅度），得到的坐標(biāo)曲線即頻率特性曲線，如圖12-17所示。2.?掃頻測(cè)量法掃頻測(cè)量法主要是用掃頻信號(hào)發(fā)生器取代點(diǎn)頻法中的正弦信號(hào)發(fā)生器，用示波器取代點(diǎn)頻法中的電壓表。頻率掃描方式可以分為兩種：一種是分析濾波器的頻率響應(yīng)在頻率軸上的掃描；另一種是差頻式頻譜分析法，即固定分析濾波器的響應(yīng)頻率，用掃頻信號(hào)與被分析信號(hào)在混頻器里差頻，再通過濾波器和測(cè)量電路進(jìn)行分析，后者（圖12-18）是頻率分析儀最常采用的分析方法。三、掃頻儀的組成和原理掃頻儀包括4部分：掃頻信號(hào)發(fā)生器、頻率標(biāo)記發(fā)生器、放大顯示電路和電源，如圖12-20所示。1掃頻信號(hào)發(fā)生器它是掃頻儀的關(guān)鍵部分，產(chǎn)生頻率按一定規(guī)律變化的掃頻信號(hào)，它的振蕩頻率受掃描發(fā)生電壓器所產(chǎn)生的掃描電壓所調(diào)制，所以又叫做調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器。2頻率標(biāo)記（頻標(biāo)）發(fā)生器利用一定形式的標(biāo)記對(duì)掃頻測(cè)量中所得到的圖形的頻率軸進(jìn)行定標(biāo)，即利用頻標(biāo)來確定圖形上任意點(diǎn)的頻率值。利用掃頻儀調(diào)試被測(cè)電路時(shí)，除了顯示被測(cè)電路頻率特性曲線外，還應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確指出曲線上任一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的頻率值，這個(gè)功能是由頻率標(biāo)記發(fā)生器所產(chǎn)生的頻標(biāo)信號(hào)來完成的。產(chǎn)生頻標(biāo)的方法主要有四種：差頻法、電壓比較法、吸收法及選頻法。3放大顯示電路放大顯示電路包括掃描信號(hào)發(fā)生器、垂直放大器和示波管等，具體原理與示波器內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似。2.掃頻儀的原理如圖12-20所示，掃描電壓發(fā)生器產(chǎn)生的掃描電壓既加至X軸，又加至掃頻信號(hào)發(fā)生器，使掃頻信號(hào)的頻率變化規(guī)律與掃描電壓一致，從而使得每個(gè)掃描點(diǎn)與掃頻信號(hào)輸出的頻率一一對(duì)應(yīng)。掃描信號(hào)的波形可以是鋸齒波，也可以是正弦波，因?yàn)楣恻c(diǎn)的水平偏移與加至X軸的電壓成正比，即光點(diǎn)的偏移位置與X軸上所加電壓有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而掃描電壓與掃頻信號(hào)的輸出瞬時(shí)頻率又一一對(duì)應(yīng)，故X軸相應(yīng)地成為頻率坐標(biāo)軸。掃頻信號(hào)加至被測(cè)電路，檢波探頭對(duì)被測(cè)電路的輸出信號(hào)進(jìn)行峰值檢波，并將檢波所得信號(hào)送往示波器Y軸電路，該信號(hào)的幅度變化正好反映了被測(cè)電路的幅頻特性，因而在屏幕上能直接觀察到被測(cè)電路的幅頻特性曲線。四、掃頻儀的主要性能指標(biāo)1.掃頻信號(hào)1）掃頻線性：掃頻信號(hào)頻率與掃描電壓之間線性相關(guān)的程度。2）掃頻寬度：掃頻寬度又稱頻偏，用Df來表示，Df=fmax-fmin。3）中心頻率：f0=（fmax+fmin）/2。4）掃頻信號(hào)的寄生調(diào)幅系數(shù)：由于各種原因，掃頻信號(hào)存在寄生調(diào)幅是在所難免的，為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確度，寄生調(diào)幅通常控制在百分之幾以內(nèi)。5)穩(wěn)定性：掃頻中心頻率和掃頻范圍作為信號(hào)源的頻率指標(biāo)，應(yīng)具有足夠的穩(wěn)定性。6)掃頻信號(hào)電壓：掃頻信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓以有效值計(jì)，應(yīng)滿足被測(cè)電路處于線性工作狀態(tài)的要求。7)輸出阻抗：為配合被測(cè)電路，掃頻儀掃頻信號(hào)輸出阻抗一般選擇75Ω。8)輸出衰減：BT-3型掃頻儀的輸出衰減器有兩個(gè)：“7×10dB”旋鈕，每步進(jìn)一位，衰減10dB電平；“10×1dB”旋鈕，每步進(jìn)一位，衰減1dB電平。2.頻標(biāo)BT-3型掃頻儀有1MHz、10MHz、50MHz以及外接四種頻標(biāo)，其中1MHz和10MHz為組合顯示，其余2種為分別顯示，四種頻標(biāo)由相應(yīng)開關(guān)控制。3.探頭BT-3型掃頻儀本機(jī)攜帶了兩種連接電纜，一種帶探頭（內(nèi)裝檢波器），另一種是不帶探頭的同軸電纜連線。探頭輸入電容不超過5pF（最大允許直流電壓不超過300V）。4.示波器顯示部分垂直靈敏度不低于1mV/cm。示波管有效面積為100×80cm（矩形）。顯示圖像沿垂直方向，可在屏幕內(nèi)移動(dòng)。5.電源儀器使用電源頻率為50Hz±5％，電壓為220V±10％。消耗功率不大于40W。電源與機(jī)殼之間的絕緣電阻，在額定使用范圍內(nèi)應(yīng)不大于100MΩ。任務(wù)四掃頻儀的使用技能知識(shí)一、掃頻儀測(cè)試二、掃頻儀的測(cè)試應(yīng)用技能知識(shí)一、掃頻儀的測(cè)試掃頻儀在進(jìn)行測(cè)試前的檢查的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)行幅頻特性的測(cè)試。1根據(jù)被測(cè)電路指標(biāo)規(guī)定的中心頻率值，選擇合適的波段開關(guān)擋級(jí)和調(diào)節(jié)中心頻率度盤。2按圖12-21所示電路，連接被測(cè)電路和掃頻儀。若被測(cè)電路為不帶檢波器的四端網(wǎng)絡(luò)，則需將輸出電纜接到儀器的掃頻電壓輸出插座，電纜的一端接到被測(cè)電路的輸入端，輸入電纜另一端（檢波頭）接被測(cè)電路的輸出端。若被測(cè)電路是帶有檢波器的四端網(wǎng)絡(luò)，則不用探測(cè)器，而用輸入電纜直接將被測(cè)對(duì)象的檢波輸出接到本儀器的Y軸輸入端。3選擇合適的輸出衰減開關(guān)和Y軸增益旋鈕。4選擇測(cè)試所需的頻標(biāo)，選擇開關(guān)擋級(jí)和適當(dāng)調(diào)節(jié)頻標(biāo)幅度旋鈕。5根據(jù)掃頻儀屏幕上所顯示的幅頻特性曲線和面板控制裝置，進(jìn)行定量讀數(shù)。根據(jù)頻標(biāo)，可以直接讀出幅頻特性曲線的頻率值。如果測(cè)讀的頻率不在頻標(biāo)上，則可根據(jù)相鄰兩個(gè)頻標(biāo)之間占據(jù)的水平距離進(jìn)行粗略的估算。若需要精確測(cè)量頻率，可采用外接頻標(biāo)信號(hào)。二、掃頻儀的應(yīng)用以一個(gè)中頻放大器為例。它的技術(shù)指標(biāo)如下：中心頻率為30MHz，頻帶寬度為6MHz，增益大于50dB，特性曲線頂部呈雙峰曲線，平坦度小于ldB。測(cè)試步驟和方法如下。1.調(diào)整方法掃頻儀開機(jī)預(yù)熱，調(diào)節(jié)輝度、聚焦，使圖形清晰，基線與掃描線重合，頻標(biāo)顯示正常。波段選擇開關(guān)置于“I”位置，中心頻率為30MHz，頻偏約為±5MHz，掃頻電壓輸出接75Ω的匹配電纜，Y軸輸入接檢波器電纜，將以上兩根電纜探頭直接相連。Y軸衰減置于“1”位置，Y軸增益旋至最大位置，調(diào)節(jié)輸出衰減使曲線呈矩形，且其幅度為5大格，記下輸出衰減的分貝數(shù)。2.測(cè)試電路測(cè)試時(shí)，可按圖12-21所示連接電路。但輸出電纜探頭需要先接一個(gè)510pF左右的隔直電容，再接到中頻放大器的輸入端。引入隔直電容的目的是防止影響放大器電路的偏置電壓。將檢波器電纜探頭經(jīng)1kΩ

隔離電阻接于中頻放大器的輸出端，隔離電阻的作用是減小檢波器的輸入電容對(duì)調(diào)諧頻率的影響。3.測(cè)試方法將Y軸衰減置于10擋上（相當(dāng)于衰減20dB），將輸出粗調(diào)衰減置于40dB上，再調(diào)整輸出細(xì)衰減，使波形曲線高度為5大格，記下總分貝數(shù)。例如，總分貝數(shù)為42dB，則電壓總增益為50dB（42+20-12dB）。調(diào)節(jié)中頻放大器的相關(guān)元件，使波形曲線達(dá)到技術(shù)指標(biāo)，如圖12-22所示的頻率特性曲線。任務(wù)四掃頻儀的使用理論知識(shí)一、使用方法與技巧一、使用方法與技巧1.測(cè)試探頭的選擇掃頻儀配有檢波輸入、開路輸入、匹配輸出和開路輸出四根測(cè)量用電纜探頭。四根電纜線的阻抗為75Ω，一端均都有插頭，連接到掃頻儀的“Y軸輸入”或“掃頻電壓輸出”插座上；另一端則不相同。各種電纜探頭電路如圖12-23所示。這些探頭的用途各不相同，使用時(shí)應(yīng)予以區(qū)別。2.測(cè)試前的檢查1測(cè)試準(zhǔn)備掃頻儀接通電源，預(yù)熱10min后，調(diào)好輝度和聚焦，便可對(duì)儀器進(jìn)行檢查。2頻標(biāo)的檢查將頻標(biāo)選擇開關(guān)置于1MHz或10MHz擋。掃描基線上應(yīng)呈現(xiàn)若干個(gè)菱形頻標(biāo)信號(hào)，調(diào)節(jié)頻標(biāo)幅度旋鈕，可以均勻地改變頻標(biāo)的大小。3頻偏的檢查將頻率偏移旋鈕由最小旋到最大時(shí)，熒光屏上呈現(xiàn)的頻標(biāo)數(shù)應(yīng)滿足±0.5～±7.5MHz范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。4輸出掃頻信號(hào)頻率范圍的檢查儀器的掃頻信號(hào)頻率覆蓋范圍（中心頻率覆蓋范圍）應(yīng)達(dá)到1～300MHz，三個(gè)波段的銜接應(yīng)有適當(dāng)余量。檢查時(shí)將儀器輸入端接檢波輸出電纜，儀器輸出端接75Ω匹配電纜，直接連接這兩根電纜探頭，調(diào)整Y軸增益，屏幕上即顯示出理想的矩形曲線（由于等幅的掃頻信號(hào)經(jīng)檢波后的輸出為一直流電壓，因此在屏幕上顯示出一個(gè)矩形曲線）。此時(shí)，將頻標(biāo)增益調(diào)至適當(dāng)位置，頻標(biāo)選擇調(diào)至10MHz處，在各個(gè)波段上轉(zhuǎn)動(dòng)中心頻率度盤，屏幕上顯示的矩形曲線會(huì)出現(xiàn)一個(gè)凹陷點(diǎn)。這個(gè)凹陷點(diǎn)即掃頻信號(hào)的零頻率點(diǎn)（這是由于示波器的垂直放大器在零頻率點(diǎn)的增益明顯下降）。以此為起點(diǎn)檢查第I波段的頻率范圍；然后再順次檢查第Ⅱ波段和第Ⅲ波段的頻率范圍。檢查時(shí)，選擇10MHz的頻標(biāo)，當(dāng)每個(gè)波段在轉(zhuǎn)動(dòng)中心頻率度盤時(shí)，其頻標(biāo)通過屏面中