《频域测量》PPT课件.ppt

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1、第6章频域测量技术6.1频域测量的原理与分类6.2线性系统频率特性测量6.3频谱分析测量6.1频域测量的原理与分类6.1.1频域测量的原理对于一个过程或信号，它具有时间-频率-幅度的三维特性，如图6.1所示。图6.1信号的三维特性6.1.2频域测量的分类根据实际应用的需求，频域分析和测量的对象和目的也各不相同，通常有以下几种：（1）频率特性测量：主要对网络的频率特性进行测量，包括幅频特性、相频特性、带宽及回路Q值等。（2）选频测量：利用选频电压表，通过调谐滤波的方法，选出并测量信号中某些频率分量

2、的大小。（3）频谱分析：用频谱分析仪分析信号中所含的各个频率分量的幅值、功率、能量和相位关系，以及振荡信号源的相位噪声特性、空间电磁干扰等。（4）调制度分析测量：对各种频带的射频信号进行解调，恢复调制信号，测量其调制度，如调幅波的调幅系数、调频波的频偏、调频指数以及它们的寄生调制参量。（5）谐波失真度测量：信号通过非线性器件都会产生新的频率分量，俗称非线性失真。这些新的频率分量包括谐波和互调。6.2线性系统频率特性测量在电路的设计或产品的生产调试中，经常需要了解某个网络的频率特性(通常指幅频特性

3、)。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。从测量原理上讲，网络的频率特性测量主要有点频测量法和扫频测量法两种。1．点频测量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，其原理如图6.2所示。正弦波信号发生器作为网络输入的信号源，提供频率和电压幅度均可调整的正弦信号；电压表Ⅰ作为网络输入端的电压幅度指示器；电压表Ⅱ作为网络输出端的电压幅度指示器。测量方法：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

4、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，做好记录。然后在直角坐标中，以横轴表示频率的变化，以纵轴表示输出电压幅度的变化，连接各点，就描绘出网络的幅频特性曲线。图6.2点频法测量幅频特性点频法是一种静态测量法，它的测量准确度较高，能反映出被测网络的静态特性，测量时不需要特殊仪器，是工程技术人员在没有频率特性测试仪的条件下，进行科学研究和实验的基本方法之一。这种方法的缺点是操作繁琐，工作量大，容易漏测某些细节，又不能反映出被测网络的

5、动态特性。2．扫频测量法扫频测量法是在点频测量法的基础上发展起来的。它是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，用示波器取代了点频法中的电压表而组成的。其工作原理如图6.3所示。图(a)中扫频振荡器是关键环节，它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电路的输入信号，通常称为扫频信号，如图6.2(b)中的波形②。这个扫频信号经过被测电路后就不再是等幅的，其幅度按照被测网络的幅频特性作相应变化，如图6.2(b)中的波形③。这个波形的包络线的形状就是被测电路的幅频特性，经

6、过包络检波器将其包络解调出来，最后经过Y通道放大器放大，加到示波管Y偏转系统。图6.3扫频法测量幅频特性扫描电路产生线性良好的锯齿波电压，如图6.3(b)中的波形①。这个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X偏转系统，配合Y偏转信号来显示图形。示波管的水平扫描电压同时又用于调制扫频信号发生器，形成扫频信号。因此，示波管屏幕光点的水平移动与扫频

7、信号频率随时间的变化规律完全一致，所以水平轴也就变换成频率轴。也就是说，在屏幕上显示的图形是被测网络的幅频特性曲线。扫频测量法具有以下优点：（1）可实现网络频率特性的自动或半自动测量，特别是在进行电路测试时，人们可以一面调节电路中的有关元件，一面观察荧光屏上频率特性曲线的变化，随时判明元件变化对幅频特性产生的影响，迅速调整，查找电路的故障。（2）由于扫频信号的频率是连续变化的，因此，所得到的被测网络的频率特性曲线也是连续的，不会出现由于点频法中频率点离散而遗漏细节的问题，且能够观察到电路存在的各

8、种冲激变化，如脉冲干扰等，更符合被测电路的应用实际。（3）扫频测量法测量简单、速度快，可实现频率特性测量的自动化，已成为一种广泛使用的方法。6.2.1频率特性测试仪的基本组成和工作原理频率特性测试仪简称扫频仪，它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。频率特性测试仪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，它被广泛地应用于电子、通信工程等领域，例如，家用电器(电视机、收录机等)和通信设备(收、发信机等)的测量