频率特性测试仪相关知识.ppt

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1、频率特性测试仪相关知识,提问：1.什么是频域测量？它与时域测量有哪些区别和联系？2什么是电路的幅频特性？3时、频域分别适合于观测哪些信号？各有什么优点？,一：时域测量和频域测量的比较.要点1.时域测量,观察一个电信号的普通方法是显示信号波形，即以时间t为水平轴，是在时间域内观察信号，称为信号的时域分析。如下图所示，方波与正弦波皆为时域测量显示波形。,一：时域测量和频域测量的比较.要点2.频域测量,从一个电信号所包含的频率成分，即信号的频谱分布来描述，即以频率f作为水平轴，称为信号的频域分析或频谱分析。,一：时域测量和频域测量的比较.要点2.频域测量,广义上，信号频谱是指组成信号的全部频率分量的

2、总集；狭义上，一般的频谱测量中常将随频率变化的幅度谱称为频谱。频谱测量：在频域内测量信号的各频率分量，以获得信号的多种参数。频谱测量的基础是付里叶变换。,一：时域测量和频域测量的比较.要点2.频域测量,频谱的两种基本类型离散频谱（线状谱），各条谱线分别代表某个频率分量的幅度，每两条谱线之间的间隔相等连续频谱，可视为谱线间隔无穷小，如非周期信号和各种随机噪声的频谱,一：时域测量和频域测量的比较.要点3.时域和频域之间的联系,1.由图可知，U(t)是一个电信号随时间变化的波形图，显示这个波形并求其有关参量是时域分析的任务。2.A()是同一个电信号随频率变化的线状频谱图，分析信号的频谱即求其各频率分

3、量的大小是频域分析的任务。3.频谱图：将信号中所包含的频率分量按频率顺序排列起来的谱图。一般只考虑其幅度大小，故频谱图通常又称为幅度频谱，简称,一：时域测量和频域测量的比较.要点3.时域和频域之间的联系,为幅频特性。4.比较U(t)和A()这两个图形可见，时域分析和频域分析都可用来观察同一个电信号，而两者的图形是不一样的。时域分析与频域分析之间有一定的对应关系，从数学上说就是一对付里叶变换的关系。,一：时域测量和频域测量的比较.要点4.时域和频域测量两者的优缺点,当需要研究波形严重失真的原因时，时域测量有明显的优点。如在频谱分析仪观察到两个信号频谱图相同，但由于两个信号的基波、谐波之间的相位不

4、同，在示波器上观察这两个信号的波形可能就不大一样。然而，频域测量也有特点，例如一个失真很小的正弦波，利用示波器观测就很难看出来，但频谱分析仪却能测出很小的谐波分量。,一：时域测量和频域测量的比较.要点5.时域和频域测量各适用的场合,1.时域测量常用仪器为示波器、图示仪等，用来测量波形的参数，如幅度值、周期、频率、相位差等也十分方便。2.频率特性测试仪和频谱分析仪是频域测量的重要仪器，可观察微小失真的信号。,在频域内对元器件、电路或系统的特性进行动态测量，显示频率特性曲线.,可对信号的频谱进行分析，显示信号的频谱分布图。,二：频率特性的测试方法要点1.频率特性与扫频信号,在电路的设计或产品的生产

5、、调试中，经常需要了解某个网络的频率特性（通常指幅频特性）。1、网络的幅频特性是指当网络的输入电压恒定时，其输出电压随频率变化的关系特性。2.幅度恒定且频率随时间按一定规律反复变化的正弦信号，通常称为扫频信号。,提问：1.电路的幅频特性有哪些测量方法？2什么是扫频信号？它有什么特点？3扫频法中的峰值检波器有什么作用？,二：频率特性的测试方法要点1.点频法,点频法就是通过逐点测量一系列规定频率点上的网络增益（或衰减）来确定幅频特性曲线的方法。原理图,网络输出端的电压幅度指示器,网络输入端的电压幅度指示器,输入信号源，提供频率和电压幅度均可调整的正弦信号,二：频率特性的测试方法要点1.点频法,测量

6、方法：在被测网络整个工作频段内，改变输入信号的频率，注意在改变输入信号频率的同时，保持输入电压的幅度恒定（用电压表I来监视），在被测网络输出端用电压表II测出各频率点相应的输出电压。直角坐标中，以横轴表示频率的变化，以纵轴表示输出电压幅度的变化，绘出网络的幅频特性曲线。,二：频率特性的测试方法要点1.点频法,优缺点：点频法是一种静态测量法，它的测量准确度比较高，能反映出被测网络的静态特性；测量时不需要特殊仪器；缺点：操作繁琐、工作量大、容易漏测某些细节，不能反映出被测网络的动态特性。,二：频率特性的测试方法要点2.扫频法,扫频测量法利用一个扫频信号发生器取代了点频法中的正弦信号发生器，用示波器

7、取代了点频法中的电压表而组成的。原理图,二：频率特性的测试方法要点2.扫频法,扫频信号发生器产生一个幅度恒定且频率随时间线性连续变化的信号作为被测网络的输入信号。通常称为扫频信号，如图中的波形。,二：频率特性的测试方法要点2.扫频法,扫描电路产生线性良好的锯齿波电压(波形)。锯齿波电压一方面加到扫频振荡器中对其振荡频率进行调制，使其输出信号的瞬时频率在一定的频率范围内由低到高作线性变化，但其幅度不变，这就是前述的扫频信号。另一方面，该锯齿波电压通过放大，加到示波管偏转系统，配合偏转信号来显示图形。,二：频率特性的测试方法要点2.扫频法,扫频信号经过被测网络后，幅度按照被测网络的幅频特性做相应变

8、化，如上图中的波形，这个包络线的形状就是被测网络的幅频特性。最后经过通道放大，加到示波管偏转系统。示波管的水平扫描电压用于调制扫频信号发生器形成扫频信号。示波管屏幕光点的水平移动，与扫频信号频率随时间的变化规律完全一致，所以水平轴也就是频率轴。,二：频率特性的测试方法要点2.扫频法,优点和缺点扫频测量法简单、速度快，可以实现频率特性测量的自动化。由于扫频信号的频率变化是连续，不会象点频法由于测量的频率点不够密而遗漏某些被测特性的细节。反映的是被测网络的动态特性。测量的准确度比点频法低。,提问：1、什么是扫频宽度？2、什么是扫频的寄生调幅系数？3、什么是调频非线性系数？,三、BT3频率特性测试仪

9、主要技术指标,1.有效扫频宽度f在扫频线性和振幅平稳性符合要求的条件下，一次扫频最大的频率覆盖范围。式中，fmin 扫频的最低频率；fmax 扫频的最高频率；fmax 频偏。,三、BT3频率特性测试仪主要技术指标,2、扫频频偏：最小扫频频偏0.5MHz；最大扫频频偏7.5MHz。,三、BT3频率特性测试仪主要技术指标,3、中心频率f0扫频信号的中心频率f0定义为扫频信号中心频率f0的最大调节范围，称为扫频范围。频率覆盖范围也可用相对值来表示，如下,三、BT3频率特性测试仪主要技术指标,在1300MHz内可任意调节，分三个波段：第一波段：175MHz；第二波段：75150MHz；第三波段：150

10、300MHz。,三、BT3频率特性测试仪主要技术指标,4.扫频线性用线性系数来表征，表示扫频振荡器的压控特性曲线的非线性程度。线性系数K 越接近1，则 压控特性曲 线的线性越好。,VCO最大控制灵敏度，即f-u曲线最大斜率,VCO最小控制灵敏度,三、BT3频率特性测试仪主要技术指标,5.振幅平稳性用扫频信号的寄生调幅来表示，如图。式中，ma为寄生调幅系数。通常要求它小于某一百分数。扫频宽度越宽，非线性越大。为改善振幅平稳性，故采用稳幅电路。,三、BT3频率特性测试仪主要技术指标,6、频标：菱形，分为1MHz、10MHz和外接三种。7、输出扫频信号电压：0.1V。8、输出阻抗：75。9、扫频信号

11、输出步进衰减粗衰减：0、10、20、30、40、50、60dB；细衰减：0、2、3、4、6、8、10dB。10、检波探头：输入电容5pF，最大允许输入直流电压为300V。,提问：1。频率特性测试仪的基本组成有哪些？2检波探头有什么作用？3稳幅电路有什么作用？,四、频率特性测试仪原理框图,频率特性测试仪，简称扫频仪，是利用示波管直接显示被测二端网络频率特性曲线的仪器，是描绘表征网络传递函数的仪器。它是在静态逐点测量法的基础上发展起来的一种快速、简便、实时、动态、多参数、直观的测量仪器，广泛地应用于电子工程等领域。,四、频率特性测试仪原理框图,探测被测网络的输出电压。它内藏晶体二极管，起包络检波作

12、用,输出等幅扫频信号，作为被测网络的输入测试信号,接收被测网络经检波后的输出信号,减少寄生调幅：振荡幅度随调制信号的变化而变化。,改变扫频信号的输出幅度,四、频率特性测试仪原理框图,扫频振荡器(核心电路)作用是产生等幅的扫频信号。在目前的扫频仪中，扫频振荡器通常采用以下两种电路形式：变容二极管扫频和磁调制扫频。,提问：1。变容二极管的工作特点是什么？2变容二极管扫频振荡器的基本原理是什么？,（一）扫频振荡器,1、变容二极管扫频振荡器(LC振荡器)变容二极管:实质是一个PN结，当它处于反向偏置时，结电容Cj由势垒电容组成，Cj随加在变容管两端的反向偏压u变化；在一定范围内，u越大，Cj越小；u越

13、小，Cj越大。,（一）扫频振荡器,图中，VT1组成电容三点式振荡电路；2、3为变容管，它们与1、2及T1的结电容构成振荡回路，振荡频率；变容管扫频通过电压控制来实现，是一个压控振荡器。1为隔直电容；2为高频阻流圈,随时间作周期性变化时，2、3结电容的反向偏压u随之变化，Cj也随之改变，振荡频率发生变化，产生扫频信号。,提问：1。磁调制扫频振荡器的基本原理是什么？2这种扫频方式有哪些优点？,（一）扫频振荡器,2、磁调制扫频振荡器所谓磁调制扫频，就是用调制电流所产生的磁场去控制振荡回路电感量；从而产生频率随调制电流变化的扫频信号。一个带磁芯的电感线圈，其电感量与该磁芯的有效导磁系数c之间的关系为

14、c，其中是空芯线圈的电感量,（一）扫频振荡器,图中为普通磁性材料，m为高导磁率、低损耗的高频铁氧体磁芯，与m构成闭合磁路。c,1为励磁线圈，通过调制电流时，将使中的磁通随之变化，磁芯m的有效导磁系数c变化，从而导致磁芯线圈的电感量变化，从而产生扫频信号。,2为偏磁线圈，在及m中建立直流磁通，它与m的c有关，调节RP可以改变的大小，可以改变扫频振荡器的中心频率f0。,（一）扫频振荡器,磁调制扫频的特点是电路简单，并能在寄生调幅较小的条件下获得较大的扫频宽度。这种扫频方法获得广泛应用，国产扫频仪BT3、BT5、BT8等都采用磁调制扫频振荡器。,（二）频率标志电路,频率标志电路简称为频标电路其作用是

15、产生具有频率标志的图形，叠加在幅频特性曲线上，对图形的频率轴进行定量，可以用来确定曲线上各点相应的频率值。频标的产生方法通常是差频法。,（二）频率标志电路,频标产生方法：,晶体振荡器产生的信号经谐波发生器产生出一系列的谐波分量,基波和谐波分量与扫频信号一起进入频标混频器进行混频,滤去差频信号中的高频成分,（二）频率标志电路,当扫频信号的频率f向频标频率fs接近时，差频越来越小，当f正好等于fs时，混频器产生零差频（零拍），当f逐渐离开fs时，差频从零开始越来越大；差频信号经低通滤波及放大后形成菱形图形，与图形叠加，这就是菱形频标。,在f=fs附近的差频信号波形中间疏，两边密，其包络如一个菱形；改变fs，频标将在图形上移动，它停留的这一点的频率值可以直接读出。,一、实训目的1掌握频率特性测试仪的基本使用方法。2利用频率特性测试仪进行实际测量。二、实训器材频率特性测试仪 1台 低频信号发生器 1台 放大器电路,三、实训的要求1练习频标的使用方法和读数方法。2频率特性测试仪在使用前有哪些准备工作？3频率特性测试仪的各功能是怎样实现的？4使用频率特性测试仪测量具体电路的幅频特性参数，并画出幅频特性曲线图5按照给定的测试任务单，对应技术文件和实物，并进行核对。6按照给定测试工作单进行测试工作。,