2019 电子测量第6章 频域测量ppt课件.ppt

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1、第6章频域测量6.1扫频仪概述扫频仪，又称频率特性测试仪，用来测定各种有源、无源二端口和四端口网络（如调频放大器、宽频放大器、各种滤波器、鉴频器、雷达等）的传输特性、阻抗特性和反射特性等。6.1.1常用术语1.扫频信号发生器2.扫频仪3.有效频率范围4.扫频宽度5.扫频中心频率6.扫频方式7.自动扫频8.手动扫频9.触发扫频10.单次触发扫频11.对数扫频12.起止扫频13.标志扫频14.窄带扫频外扫频15.频率标志16.分辨率17.扫频线性误差18.扫频时间6.1.2扫频仪中的关键器件1、变容二极管变容二极管等效电路图表变容特性曲线2、电协调变容二极管变容二极管有三种类型：参数变容二

2、极管、功率变容二极管、电调谐变容二极管。在扫频仪中使用的是电调谐变容二极管。6.2扫频仪工作原理6.2.1整机电路原理框图它主要由扫频信号源和显示系统两大部分构成。1、扫频信号源的构成及功能扫频信号源由扫频单元、频标单元和衰减器三部分组成，在控制信号的作用下要求扫频信号源具有以下功能:能产生频率做线性变化的扫频信号；这个扫频信号的输出是等幅的，且具有一定的功率；扫频信号的频偏应尽可能大且中心频率可调；要求扫频信号的线性度良好；能产生和扫频信号同步的频率标记；输出阻抗要恒定。2、显示系统的构成及功能对于显示系统而言，主要的要求有两点：轨迹明亮而清晰，在不失真的前提下要有足够高的增益。显示

3、系统主要由斜波电压发生器，x，y轴通道放大器及示波管等电路构成。线性系统幅频特性的测量正弦稳态下的系统函数或传输函数就反映了该系统激励与响应的关系式中，也可写成，就是下面要测量的幅频特性。是相频特性本节不讨论。静态频率特性测量----点频法点频法就是“逐点”测量幅频特性的方法，注意明确被测电路和选用相应仪器。f0K(f)f特点：所测出的幅频特性是我们需要的电路系统在稳态情况下的静态特性曲线。但由于要逐点测量，操作繁琐费时，并且由于频率离散而不连续，可能遗漏掉某些特性突变点。这种方法一般只用于实验室测试研究；若用于生产线则效率太低了。如果能够在测试过程中，使信号源输出信号频率能自动地从低

4、到高连续变化并且周期性重复，利用检波器将输出包络检出送到示波器上显示，就可自动地描绘出幅频特性曲线。动态频率特性测量———扫频法1.扫频法的工作原理扫频法可以实现频率特性的自动测绘，而且不会像点频法那样遗漏掉某些细节的问题。更值得注意的是，扫频法是在一定扫描速度下获得被测电路的动态频率特性，这比较符合被测电路的实际应用情况。扫频仪=扫源+示波器2.动态频率特性随着扫描速度的提高，频率特性将扫频方向偏移，如图示。图中Ⅰ为静态特性，Ⅱ、Ⅲ为依次提高扫速时的动态特性曲线。可以看出动态频率特性有以下特点：(1)顶部最大值下降；(2)特性曲线被展宽；(3)扫速愈高，偏移愈严重。图动态特性曲线其原

5、因是由于通常与频率特性有关的电路，实际上是由动态元件L、C等元件组成的(如调谐电路)，信号在其上建立或消失都需要一定的时间，扫频速度太快时，信号在其上来不及建立或消失，故谐振曲线出现滞后且展宽，出现了“失敏”或“钝化”现象。6.2.2单元电路工作原理1.扫频单元2、固定振荡器3、扫频振荡器3.扫频信号源扫频信号的产生方法①磁调电感：通过改变低频磁心的导磁系数改变振荡回路中高频线圈的电感量，适用于几十到几百MHz的频段。②变容二极管电调扫频：变容二极管是PN结电容随外加偏置电压高低变化，PN结电容Cd与反向偏置电压U成反比。④合成扫频源：通过软件使扫频源按照一定的频率间隔和停留时间，将输

6、出频率依次锁定在一定范围内的一系列频点上，达到扫频效果。常用于微波频段，覆盖高达10倍频程、扫频线性好③YIG电调扫频：YIG是一种单晶铁氧体材料钇铁石榴石的简称，具有铁磁谐振特性将YIG做成小球，置于直流磁场H0内，产生铁磁谐振，谐振频率ƒ（单位MHz）为ƒ=0.0112H02)扫频信号的技术特性①有效扫频宽度：即扫频源输出的扫频线性和振幅平稳性均符合要求的最大频率覆盖范围，Δƒ<<ƒ0时，称为窄带扫频；Δƒ≥ƒ0时，称为宽带扫频②扫频线性：表示扫频振荡器的压控振荡器的压控特性曲线的非线性（或线性）程度，可以用线性系数表征③振荡平稳性：通常用扫频信号的寄生调幅表示。调幅系数为A2ƒ1

7、ƒ2A14、混频器和低通滤波器6.3频标单元1、单一频标产生的工作原理2、产生多个频标的工作原理以10MHz通用频标为例来说明获得多个频标的工作原理：10MHz频标3、频标单元电路分析本电路包括四个部分：10MHz晶振、隔离放大器、波发生器及混频滤波电路。中心频率和扫频范围本扫频仪工作时是以某中心频率为中心进行扫频的。现以第Ⅱ波段为例说其工作情况，中心频率是人工手调振荡回路中的可变电容C，例如图中调到100MHz。扫频是扫描电流IM作用于调制线