《頻域測量》課件

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1、第6章頻域測量6.1掃頻儀概述掃頻儀，又稱頻率特性測試儀，用來測定各種有源、無源二端口和四端口網(wǎng)絡(luò)（如調(diào)頻放大器、寬頻放大器、各種濾波器、鑒頻器、雷達(dá)等）的傳輸特性、阻抗特性和反射特性等。點(diǎn)頻測量法——線性系統(tǒng)頻率特性的經(jīng)典測量法每次只能將加到被測線性系統(tǒng)的信號源的頻率調(diào)節(jié)到某一個(gè)頻點(diǎn)。依次設(shè)置調(diào)諧到各指定頻點(diǎn)上，分別測出各點(diǎn)處的參數(shù)，再將各點(diǎn)數(shù)據(jù)連成完整的曲線，從而得到頻率特性測量結(jié)果。所得頻率特性是靜態(tài)的，無法反映信號的連續(xù)變化；測量頻點(diǎn)的選擇對測量結(jié)果有很大影響，特別對某些特性曲線的銳變部分以及失常點(diǎn)，可

2、能會因頻點(diǎn)選擇不當(dāng)或不足而漏掉這些測量結(jié)果。幅頻特性掃頻測量法頻率源的輸出能夠在測量所需的范圍內(nèi)連續(xù)掃描，因此可以連續(xù)測出各頻率點(diǎn)上的頻率特性結(jié)果并立即顯示特性曲線。優(yōu)點(diǎn)：掃頻信號的頻率連續(xù)變化，掃頻測量所得的頻率特性是動(dòng)態(tài)頻率特性，也不會漏掉細(xì)節(jié)。不足：如果輸入的掃頻信號頻率變化速度快于系統(tǒng)輸出響應(yīng)時(shí)間，則頻率的響應(yīng)幅度會出現(xiàn)不足，掃頻測量所得幅度小于點(diǎn)頻測量的幅度；電路中LC元件的惰性會使幅度峰值有所偏差，因此會產(chǎn)生頻率偏離。兩種幅頻特性測量法的比較掃頻測量所得的動(dòng)態(tài)特性曲線峰值低于點(diǎn)頻測量所得的靜態(tài)特性曲

3、線。掃頻速度越快，下降越多；動(dòng)態(tài)特性曲線峰值出現(xiàn)的水平位置（頻率）相對于靜態(tài)特性曲線有所偏離，并向頻率變化的方向移動(dòng)。掃頻速度越快，偏離越大；當(dāng)靜態(tài)特性曲線對稱時(shí)，隨著掃頻速度加快，動(dòng)態(tài)特性曲線明顯出現(xiàn)不對稱，并向頻率變化的方向一側(cè)傾斜；動(dòng)態(tài)特性曲線較平緩，其3dB帶寬大于靜態(tài)特性曲線的3dB帶寬；小結(jié)：測量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，必須用掃頻法；為了得到靜態(tài)特性，必須選擇極慢的掃頻速度以得到近似的靜態(tài)特性曲線，或采用點(diǎn)頻法。兩種幅頻特性測量法的比較（續(xù)）2．常用頻域測試儀器（1）頻率特性測試儀（2）頻譜分析儀6.1.1常

4、用術(shù)語1.掃頻信號發(fā)生器2.掃頻儀3.有效頻率范圍4.掃頻寬度5.掃頻中心頻率6.掃頻方式7.自動(dòng)掃頻8.手動(dòng)掃頻9.觸發(fā)掃頻10.單次觸發(fā)掃頻11.對數(shù)掃頻12.起止掃頻13.標(biāo)志掃頻14.窄帶掃頻外掃頻15.頻率標(biāo)志16.分辨率17.掃頻線性誤差18.掃頻時(shí)間6.1.2掃頻儀中的關(guān)鍵器件1、變?nèi)荻O管2.變?nèi)荻O管掃頻等效電路如圖V變?nèi)莨茉诹闫珘簳r(shí)的電容。PN結(jié)的內(nèi)建電位差，硅管=0。6v電容指數(shù)，決定于PN結(jié)中雜質(zhì)濃度的分布情況，對于突變結(jié)變?nèi)莨?，，而超突變結(jié)變?nèi)莨軇輭倦娙菖c外加電壓的關(guān)系：工作原理：基于

5、PN結(jié)反向偏置時(shí)，結(jié)電容與偏置電壓有關(guān)這一原理制成的。變?nèi)荻O管構(gòu)成的振蕩回路掃描信號隔直電容偏置電壓接振蕩器變?nèi)莨軖哳l振蕩器的優(yōu)點(diǎn)：電路簡單，頻偏寬，對調(diào)制信號幾乎不消耗功率。它一般用于晶體管化的掃頻儀中。L變?nèi)莨軖哳l儀的組成及原理變?nèi)莨軖哳l發(fā)生器被測電路峰值檢波器三角波掃描發(fā)生器XY變?nèi)荻O管等效電路圖表變?nèi)萏匦郧€2、電協(xié)調(diào)變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管有三種類型：參數(shù)變?nèi)荻O管、功率變?nèi)荻O管、電調(diào)諧變?nèi)荻O管。在掃頻儀中使用的是電調(diào)諧變?nèi)荻O管。6.2掃頻儀工作原理6.2.1整機(jī)電路原理框圖它主要由掃頻信號源和

6、顯示系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成。掃頻源的基本工作原理能產(chǎn)生掃頻輸出信號的頻率源稱為掃頻信號發(fā)生器或掃頻信號源，簡稱掃頻源。它既可作為獨(dú)立的測量用信號發(fā)生器，又可作為頻率特性測量類儀器的前端。典型的掃頻源應(yīng)具備下列三方面功能：產(chǎn)生掃頻信號（通常是等幅正弦波）；產(chǎn)生同步輸出的掃描信號，可以是三角波、正弦波或鋸齒波等；產(chǎn)生同步輸出的頻率標(biāo)志，可以是等頻率間隔的通用頻標(biāo)、專用于某項(xiàng)測試的專用頻標(biāo)及活動(dòng)頻標(biāo)。掃頻源的基本工作原理（續(xù)）掃頻源的主要特性對掃頻源通常的技術(shù)要求：在預(yù)定頻帶內(nèi)有足夠大的輸出功率，且幅度穩(wěn)定，以獲得最大的動(dòng)

7、態(tài)范圍；調(diào)頻線性好，并有經(jīng)過校正的頻率標(biāo)記，以便確定頻帶寬度和點(diǎn)頻輸出；為使測量誤差最小，掃頻信號中的寄生振蕩和諧波均應(yīng)很??；掃頻源輸出的中心頻率穩(wěn)定，并可以任意調(diào)節(jié)；頻率偏移的范圍越寬越好，并可以任意調(diào)節(jié)。有效掃頻寬度掃頻線性輸出振幅平穩(wěn)性掃頻源的主要特性（續(xù)）f0：掃頻輸出中心頻率f1：掃頻起點(diǎn)；f2：掃頻終點(diǎn)k0：壓控特性f-V曲線的斜率A1：寄生調(diào)幅最大幅度A2：寄生調(diào)幅最小幅度1、掃頻信號源的構(gòu)成及功能掃頻信號源由掃頻單元、頻標(biāo)單元和衰減器三部分組成，在控制信號的作用下要求掃頻信號源具有以下功能:能產(chǎn)

8、生頻率做線性變化的掃頻信號；這個(gè)掃頻信號的輸出是等幅的，且具有一定的功率；掃頻信號的頻偏應(yīng)盡可能大且中心頻率可調(diào)；要求掃頻信號的線性度良好；能產(chǎn)生和掃頻信號同步的頻率標(biāo)記；輸出阻抗要恒定。2、顯示系統(tǒng)的構(gòu)成及功能對于顯示系統(tǒng)而言，主要的要求有兩點(diǎn)：軌跡明亮而清晰，在不失真的前提下要有足夠高的增益。顯示系統(tǒng)主要由斜波電壓發(fā)生器，x，y軸通道放大器及示波管等電路構(gòu)成。6.2.2單元電路工作