《頻域測(cè)量》PPT課件

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1、第六章頻域測(cè)量田寶鳳儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院主要內(nèi)容6.1掃頻儀概述6.2掃頻儀工作原理6.3頻標(biāo)單元6.4Y通道單元6.5頻譜分析儀工作原理6.6本章小結(jié)2教學(xué)側(cè)重點(diǎn)掃頻儀的構(gòu)成與原理FFT頻譜分析儀構(gòu)成與原理掃頻超外差式頻譜分析儀構(gòu)成與原理頻標(biāo)單元產(chǎn)生框圖與原理6.1掃頻儀概述掃頻儀：又稱(chēng)頻率特性測(cè)試儀?？捎脕?lái)測(cè)定各種有源或無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性、阻抗特性等，如：測(cè)定調(diào)頻放大器、寬頻帶放大器、各種濾波器、鑒頻器等幅頻特性。掃頻儀是一種能夠完成上述功能并具有顯示裝置的掃頻信號(hào)發(fā)生器。46.1.1常用術(shù)語(yǔ)有效頻率范圍：掃頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生

2、的載波頻率范圍。掃頻寬度：掃頻所覆蓋的頻率范圍內(nèi)的最高頻率與最低頻率之差。掃頻中心頻率：窄帶掃頻或?qū)ΨQ(chēng)掃頻時(shí)，掃頻寬度為0的載波頻率。56.1.2掃頻儀中的關(guān)鍵器件（1）變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管與普遍二極管類(lèi)似，也是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的。所謂變?nèi)荻O管是指它的結(jié)電容隨外加偏壓而改變，并呈現(xiàn)明顯的非線(xiàn)性特性。變?nèi)荻O管電容公式：6公式中：U是外加電壓，反向偏置時(shí)是負(fù)值，正向偏置時(shí)是正值。UT是內(nèi)建電壓，K與n是常數(shù)。6.1.2掃頻儀中的關(guān)鍵器件（2）電調(diào)諧變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管有三類(lèi)：參數(shù)變?nèi)荻O管、功率變?nèi)荻O管、電調(diào)諧變?nèi)荻O管。在掃頻

3、儀中使用的是電調(diào)諧變?nèi)荻O管。電調(diào)諧變?nèi)荻O管用在頻率調(diào)制電路中，其作用是：當(dāng)加到PN結(jié)上的偏壓變化時(shí)，結(jié)電容Cj跟隨變化，從而改變電路的諧振頻率，達(dá)到電調(diào)諧的目的。76.2掃頻儀工作原理6.2.1整機(jī)電路原理框圖8頻標(biāo)單元掃頻單元被測(cè)網(wǎng)絡(luò)衰減器檢波器Y通道控制部分斜波信號(hào)發(fā)生器X通道圖6.2.1掃頻儀電路工作原理框圖6.2.1整機(jī)電路原理框圖掃頻儀的構(gòu)成：掃頻信號(hào)源和顯示系統(tǒng)。1、掃頻信號(hào)源由掃頻單元、頻標(biāo)單元和衰減器三部分構(gòu)成。具有以下功能：(1)能產(chǎn)生頻率做線(xiàn)性變化的掃頻信號(hào)；(2)掃頻信號(hào)的輸出是等幅的，且具有一定功率；(

4、3)掃頻信號(hào)的頻偏盡可能大且中心頻率可調(diào)；(4)掃頻信號(hào)線(xiàn)性度良好；(5)能產(chǎn)生和掃頻信號(hào)同步的頻率標(biāo)記；(6)輸出阻抗要恒定。2、顯示系統(tǒng)由斜波電壓發(fā)生器、X、Y軸通道放大器及示波管組成。96.2.1整機(jī)電路原理框圖掃頻儀工作原理：1.斜波信號(hào)發(fā)生器一方面送給X通道提供掃描信號(hào)；另一方面又控制掃頻信號(hào)源的振蕩頻率，使其產(chǎn)生從低頻到高頻的周期性重復(fù)變化的等幅正弦波輸送給被測(cè)電路，稱(chēng)為掃頻信號(hào)。2.這樣，就使掃頻信號(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)輸出的頻率有一一對(duì)應(yīng)的確定關(guān)系，故X軸相應(yīng)地成為頻率坐標(biāo)軸。

5、3.被測(cè)電路的輸出信號(hào)經(jīng)峰值檢波探頭檢出幅頻特性曲線(xiàn)送給Y通道，并最終在屏幕上顯示出被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性曲線(xiàn)。106.2.2單元電路工作原理1、掃頻單元11圖6.2.2掃頻單元工作原理框圖掃頻振蕩器一般采用變?nèi)荻O管作為壓控元件，由于變?nèi)荻O管的C-U特性曲線(xiàn)不是線(xiàn)性的，因此為了獲得線(xiàn)性的掃頻振蕩，加入線(xiàn)性校正電路。固頻振蕩器掃頻振蕩器線(xiàn)性校正混頻器低通濾波寬帶放大衰減器自動(dòng)穩(wěn)幅掃頻輸出6.2.2單元電路工作原理2、固定振蕩器12圖6.2.3固定振蕩器電路中心頻率控制電壓取自于面板上的電位器，中心頻率控制電壓一經(jīng)確定，固頻振蕩器就會(huì)

6、產(chǎn)生固定頻率的振蕩信號(hào)。改變中心頻率控制電壓就是改變變?nèi)荻O管的偏壓，即改變振蕩頻率。6.2.2單元電路工作原理3、掃頻振蕩器136.2.4掃頻振蕩器穿心電容的作用是旁路掉雜散的高頻干擾信號(hào)。掃頻振蕩器工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即在工作區(qū)產(chǎn)生掃頻振蕩，而在休止期內(nèi)停振。6.2.2單元電路工作原理掃頻信號(hào)產(chǎn)生過(guò)程146.2.2單元電路工作原理4、混頻器和低通濾波器混頻器就是將兩個(gè)不同頻率的信號(hào)加到非線(xiàn)性器件進(jìn)行頻率變換后取其差頻或和頻。低通濾波器就是將混頻之后的和頻信號(hào)濾除掉，保留差頻。15具體電路見(jiàn)教材：圖6.2.5混頻器和低通濾波器6.3

7、頻標(biāo)單元16圖6.3.1頻標(biāo)單元工作原理框圖頻標(biāo)選擇外接頻標(biāo)諧波發(fā)生器諧波發(fā)生器諧波發(fā)生器頻標(biāo)混頻頻標(biāo)混頻頻標(biāo)混頻頻標(biāo)混頻低通濾波低通濾波低通濾波低通濾波1/10分頻1MHz10MHz晶振50MHz晶振來(lái)自?huà)哳l輸出頻標(biāo)形成及放大去Y通道頻標(biāo)是頻率標(biāo)記的簡(jiǎn)稱(chēng)。頻率標(biāo)記是用一定形式的標(biāo)記對(duì)頻率特性曲線(xiàn)上的任意點(diǎn)進(jìn)行定量描述。頻標(biāo)的形狀大致四種：菱形頻標(biāo)、脈沖頻標(biāo)、線(xiàn)頻標(biāo)及光點(diǎn)式頻標(biāo)。6.3頻標(biāo)單元1、單一頻標(biāo)產(chǎn)生的工作原理17圖6.3.2單一頻標(biāo)產(chǎn)生的工作原理框圖掃頻信號(hào)固頻信號(hào)混頻器低通濾波去頻標(biāo)放大器fsfg6.3頻標(biāo)單元掃頻信號(hào)

8、中必然含有與正弦波固定頻率fg相等的瞬時(shí)值頻率。當(dāng)掃頻信號(hào)的頻率自fmin向fg接近時(shí)，頻差越來(lái)越??；當(dāng)頻率掃變到等于fg時(shí)，產(chǎn)生零拍差頻；而當(dāng)掃頻信號(hào)頻率向fmax接近時(shí)，則頻差越來(lái)越大。差頻信號(hào)波形在fg處是中間疏兩邊越來(lái)越密。這個(gè)波形經(jīng)低通濾