电子测量技术第七章 频率特性测试仪
电子测量与仪器课件 第七章 频率和时间测量及仪器2
频率后再进行换算，该方法属于间接测量法。
8
第7章 频率和时间测量及仪器
所谓的高频或低频是相对于电子计数器的中界频率而言的。 中界频率是指采用测频和测周两种方法进行测量，产生大小相 等的量化误差时的被测信号的频率。 （2）测周触发误差
减小测周触发误差的方法如式(7-2)结论所述，不再赘述。 综上所述，多周期测量法以及提高信噪比、选用短时标信 号等方法，可以减小测量周期的误差。 7.4.3 频率扩展技术
1 N m
N
i 1
m
i
24
N
第7章 频率和时间测量及仪器
用平均值 N 代替式（7-5）中的N表示测量结果，存在关系：
T T 1 s N 360 s Tx Tx m
m
N Ni 360 360 Kf i 1
m
N
N
i 1
i
式中，N∑是在T∑时间内实际通过计数门1和计数门2的脉冲总 个数，也就是在时间TΣ内通过计数门2的脉冲累加值；Kf为分 频次数，由分频器的分频指示值读出。相位差Δφ与NΣ成正比， 计数值N∑能直接用来表示测量结果。平均值数字相位计的测 量结果只决定于计数值N∑，而与被测频率fx无关。
由于受十进制计数器处理速度等因素的限制，上述类型的 电子计数器比较适合频率低于700MHz左右的信号，在A通道分 别采用倍频器时，频率范围就更窄了。通常采用外差降频变换 法、预定标法、转移振荡器法、谐波外差变换法、取样法等方
9
第7章 频率和时间测量及仪器
7.4.3 频率扩展技术
由于受十进制计数器处理速度等因素的限制，上述类型 的电子计数器比较适合频率低于700MHz左右的信号，在A通
电子测量仪器与应用第7章 频率特性测量及仪器
7.2 扫频仪的操作使用方法
输出电压随输入频率变化的关系，这就是我 们在测量中经常提到的网络的频率特性，包 括幅频特性与相频特性。
电路系统的频率特性曲线（幅频特性） 的测量方法主要包括点频测量法（静 态）、扫频测量法（动态）、多频测量 法等。
m A1 A2 A1 A2
• （4）扫描速度。扫频信号的频率随时间 的变化率df/dt称为扫频速度。
• （5）频率标记。一般有1MHz、10MHz、 50MHz及外接四种。
• （6）输出阻抗。扫频仪的输出阻抗特性 一般选择75Ω。
7.2.3 BT-3型扫频仪介绍
• BT-3型扫频仪整机电路功耗低、体积小、 输出电压高、寄生调幅小、扫频非线性 系数小、衰减器精度高、频谱纯度好、 显示灵敏度高，主要用来测试雷达接收 机、电视机等无线电电路的频率特性。
信号
信号
器
源
源
Y
u2
u3
u4
被测电路
峰值检波探
头
7.2.2 扫频仪的工作原理
方框图
工作波形
频标信号的形成
差频法产生菱形频标的原理框图
菱形频标的形成过程
荧光屏上的频标形成
针形频标产生原理框图
f0
fmax 2
fmin
2.主要技术指标
• （1）有效扫频宽度和中心频率。有效扫 频宽度也称扫频频偏，是指在扫频线性 和幅度不平坦性符合要求的前提下，一
• （5）频标：分为1MHz、10 MHz菱形频标和 外接频标三种。
• 6）输出扫频信号电压：>0.1V（应接 75Ω匹配负载，输出衰减置于0 dB）。
电子测量与仪器教学课件第7章 频率特性测量及仪器
频域分析则是研究信号中各频率分量的幅值A与频率f的关系，包括线性系统频率特性的测 量和信号的频谱分析。频率特性测量和频谱分析都是以频率为自变量，以频率分量的信号 值为因变量进行分析的，通常由频率特性测试仪(扫频仪)来完成。其中，频率特性测试仪利 用扫频测量法，可直接在显示屏上显示被测电路的频率响应特性；频谱分析仪则是对信号 本身进行分析和对线性系统非线性失真系数进行测量，从而可以确定信号所含的频率成分， 了解信号的频谱占用情况，以及线性系统的非线性失真特性。
（3）增益测试。将Y衰减置于10挡上（相当于衰减20 dB），调节 粗、细输出衰减使因被测电路接入而变化的曲线高度仍恢复为H， 记下输出衰减总分贝数A2，则该中频放大器的电压增益k为
（4）测量带宽。利用扫频仪上的频标，在幅度左右两边分别对应 与波峰的0.707倍时的上下频率差就是被测网络的幅频特性曲线的 频带宽度。
扫频测量法就是将等幅扫频信号加至被测电路输入端，然后用显示器 来显示信号通过被测电路后振幅的变化。由于扫频信号的频率是连续 变化的，因此在屏幕上可直接显示出被测电路的幅频特性。
7.2 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ频仪
扫频仪是频率特性测试仪的简称，是一种能在荧光屏上直接观测 到各种网络频率特性等曲线的频域测量仪器，由此可以测算出被 测电路的频带宽度、品质因数、电压增益、输出阻抗及传输线特 性阻抗等参数。扫频仪与示波器的主要区别在于前者能够自身提 供测试时所需要的信号源，并将测试结果以曲线形式显示在荧光 屏上。
频率特性测试仪(完整版)
频率特性测试仪摘要：本实验以DDS芯片AD9851为信号发生器，以单片机MSP430F449为核心控制芯片，以FPGA为辅助，加之于外围电路来实现幅频及相频的检测。
系统由6信模块组成：正弦扫频信号模块，待测阻容双T 网络模块，整形模块，幅值检测模块，相位检测模块，及显示模块。
先以单片机送给AD9851控制字产生100HZ—100KHZ的扫频信号，经过阻容双T网络检测电路，一路信号通过真有效值AD637JP对有效值进行采集后进入单片机进行幅值转换，另一路信号由整形电路整形后进入FPGA进行相位检测及频率检测，最后由LCD显示输出，最终来完成幅频及相频的简单测试。
关键字：AD9851、 MSP430F449 、FPGA 、阻容双T网络、AD637 LM311比较器、液晶12864目录一、方案方案论证与选择 (3)1. 扫描信号产生方案 (3)1.1 数字直接频率合成技术(DDFS) (3)1.2 程控锁相环频率合成 (3)1.3 数字频率发生器（DDS）AD9851产生 (3)2．相位检测方案 (4)2.1 A/D采样查找最值法 (4)2.2 FPGA鉴相法 (4)3. 幅值检测方案 (5)3.1 峰值检波法 (5)3.2 真有效值芯片AD637检测法 (6)二、系统总体设计文案及实现方框图 (7)三、双T网络的原理分析及计算 (7)1、双T网络的原理 (7)2、双T网络的设计 (9)四、主要功能模块电路设计 (11)1、AD9851正弦信号发生器 (11)2、减法电路及射极跟随器 (12)3 整形电路 (13)4 真有效值检测 (13)五、系统软件设计 (14)六、测试数据与分析 (15)七、总结分析与结论 (17)参考文献： (17)附录： (17)一、方案方案论证与选择1. 扫描信号产生方案1.1 数字直接频率合成技术(DDFS)方案一：采用数字直接频率合成技术(DDFS)。
以单片机和FPGA为控制核心,利用FPGA中的N位地址存储相应的正弦表值，通过改变频率控制字K，寻址相位累加器的波形存储器的数据,以产生所需频率的正弦信号f out=f in *K/2N。
频率特性测试仪
频率特性测试仪频率特性测试仪俗称扫频仪，用于测量网络（电路）的频率特性，如测量滤波器,放大器，高频调谐器，双工器、天线等的频率特性，而且往往用于对这些电子设备或网络的测试，也是试验室中常用的电子测量仪器之一。
目录简介功能扫频信号的形成注意问题简介频率：单位时间内完成振动的次数，是描述振动物体往复运动频繁程度的量，常用符号f或v表示，单位为秒—1。
为了纪念德国物理学家赫兹的贡献，人们把频率的单位命名为赫兹，简称“赫”。
每个物体都有由它本身性质决议的与振幅无关的频率，叫做固有频率。
频率概念不仅在力学、声学中应用，在电磁学和无线电技术中也常用。
交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数，叫做电流的频率。
分析：把一件事情、一种现象、一个概念分成较简单的构成部分，找出这些部分的本质属性和彼此之间的关系。
分析的意义在于细致的找寻能够解决问题的主线，并以此解决问题。
分析方法作为一种科学方法由笛卡尔引入，源于希腊词“分散”。
分析方法认为任何一个讨论对象都是由不同的部份构成的，是一种机制。
一种设置有铃音变更功能的移动通信终端及其操作方法，该移动通信终端包含有如下几个部分：扩音器；对通过上述扩音器输入的噪音数据的频率特性进行分析的频率分析部；比较上述分析的噪音数据和铃音的频率特性，并变更设定上述铃音的频率特性的掌控部；依据上述掌控部的设定对输出铃音的频率特性进行变更的频率变换部。
依据如上所述的本创造，在检测到通话来电的情况下，收集四周的声音并依据频率特性而变更输出的铃音的频率特性，使在接到来电时提高用户的铃音识别率，从而可削减未接电话的情况并提高通话成功率，并由此可提高对产品的信任性及用户使用上的便利性。
供给可以使用客观的基准恰当地评价由多个帧图像构成的影像的影像评价装置及影像评价方法。
将关于影像的预先确定的作为时空间频率特性的基准特性进行存储，影像特性分析部（101），算出由多个帧图像构成的对象影像的时空间频率特性。
频率特性测试仪的功能介绍
频率特性测试仪的功能介绍1. 仪器概述频率特性测试仪是一种测试电路频率响应的仪器。
它能够测试电路在不同频率下的特性，从而分析电路的稳定性、幅频特性、相频特性等，是无线通信、电子电路等领域中不可或缺的工具。
本文将对频率特性测试仪的主要功能进行介绍。
2. 主要功能2.1 频率响应测试频率特性测试仪能够对电路的频率响应进行测试。
通过输入不同的频率信号，测试仪可以测量电路在不同频率下的幅度响应和相位响应，生成幅相频特性曲线。
这对于分析电路的特性、优化电路设计等都非常有帮助。
2.2 带宽测试带宽是一个电路能够正常工作的频率范围。
频率特性测试仪能够测试电路的带宽，通过测量电路在不同频率下的增益或衰减等参数，确定电路的带宽范围，从而保证电路的稳定性和正常工作。
2.3 信号发生器频率特性测试仪还具备信号发生器的功能。
测试仪可以产生稳定的正弦（Sine）、方波（Square）、三角波（Triangle）等信号，作为被测试电路的输入信号。
不同类型的信号可以测试电路在不同的工作状态下的响应特性。
2.4 直流偏置频率特性测试仪依靠外部直流电源为测试电路提供工作电压。
大部分频率特性测试仪都配有电流限制限制器或过载保护电路，保证测试电路的安全。
2.5 数据存储频率特性测试仪还可以将测试数据存储在设备中，便于后续分析和比较。
同时，测试仪也可以通过USB、RS232、LAN等接口与计算机相连，将测试数据传输到计算机上，方便进行后续的数据处理。
3. 使用方法频率特性测试仪的使用方法分为以下几个步骤：1.连接测试电路并设置测试参数。
2.连接设备与电脑，并设置数据传输参数。
3.开始测试。
4.保存测试数据。
5.根据数据分析测试结果。
4. 结语频率特性测试仪作为电子电路和无线通信领域的重要工具，可以帮助工程师更好地了解电路的表现和特性，提升电路设计的效率和准确性。
熟练掌握频率特性测试仪的使用方法，对于电子电路工程师来说是非常重要的。
频率特性测试仪的应用
当测量宽频带电路时, 需要在被测频率特性曲线上出现具有单位频率间 隔的一系列频标(即频率标尺), 该标尺通常以十进制形式标度。该标尺的 形成以差频方法为基础, 通过增加谐波发生器, 使标准信号源输出的1 MHz (或10 MHz) 信号经谐波发生器后产生1 MHz、2 MHz、3 MHz 等 一系列倍频信号, 每当扫频信号频率扫经上述任一频率时, 都要产生差频 信号, 形成一系列菱形频标。
上一页 下一页 返回
7. 1 扫频仪的工作原理
例如在f =fs1处差频为零, 而f 在fs1点附近差频越来越大, 由于低通滤波器 的选通性, 在靠近零差频点的幅度最大, 两边信号幅度迅速衰减, 于是在f = fs1 处形成“菱形频标”。同理, 在f = fs2,f = fs2, ……处也形成菱形频 标。菱形频标与幅频特性曲线叠加便出现图7 - 4 (b) 所示的图形, 配合标 准信号源可读出频标的频率值。改变标准信号源的频率, 菱形频标的位 置将相应移动, 外接频标亦按上述原理工作。
(2) 扫频测量法即动态测量法, 它是利用扫频仪对频率特性曲线进行测量 的方法。该方法操作方便、显示直观, 且无测试频率的断点。
下一页 返回
7. 1 扫频仪的工作原理
7.1.2 扫频仪的工作原理
扫频仪是在示波器X - Y 方式的基础上, 增加扫描信号源、扫频信号源、 检波探头等组成的, 如图7 -1 (a) 所示。
上一页 下一页 返回
7. 1 扫频仪的工作原理
7.1.3 产生扫频信号的方法
产生扫频信号的方法很多, 有磁调电感法、YIG (Yttrium Iron Garnet, 钇铁石榴石) 谐振法、变容二极管法等方法, 比较常用的是变容二极管法 。
频率特性测试仪的使用
贵州电子信息职业技术学院
六、实验报告要求
1、 整理实验结果，绘制数据表格，写成实验报告。 2、 小结实验心得体会。 3、思考题 1、被测网络是否需要屏蔽？为什么？ 2、造成误差的主要原因有哪些？怎样消除？
3、隔直电容（510pF）、隔离电阻 4、电源及附属设备 1套 5、被测网络（中频放大器） 1套 6、连接线 若干
贵州电子信息职业技术学院
三、实验原理（说明） 实验原理（说明）
1、频率特性测试仪的工作原理 频率特性测试仪（简称扫频仪），主要用于测量网 络的幅频特性。它是根据扫频法的测量原理设计而 成的。简单地说，就是将扫频信号源和示波器的X-Y 显示功能结合在一起，用示波管直接显示被测二端 网络的频率特性曲线，是描绘网络传递函数的仪器。 这是一种快速、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。
贵州电子信息职业技术学院
（4）检查内、外频标 检查内频标时，将“频标选择”开关置“1MHZ”或 “10MHZ”内频标，在扫描基线上可出现1MHZ或10MHZ 的菱形频标，调节“频标幅度”旋钮，菱形频标幅度发 生变化，使用时频标幅度应适中，调节“频偏”旋钮， 可改变各频标间的相对位置。若由外频标插孔送入标准 频率信号，在示波器上应显示出该频率的频标。 （5）零频标的识别方法 频标选择放在“外接”位置，“中心频率”旋钮旋至起 始位置，适当旋转时，在扫描基线上会出现一只频标， 这就是零频标。零频标比较特别，将“频标幅度”旋钮 调至最小仍出现。
贵州电子信息职业技术学院
（6）检查扫频信号寄生调幅系数 （7）检查扫频信号非线性系数 （8）“1MHZ”或“10MHZ”频标的识别方法 （9）波段起始频标的识别方法 （10）扫频信号输出的检查
贵州电子信息职业技术学院
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图7.13 扫频信号的非线性
• ①测量时，输出电缆和检波探头的接地线 应尽量短，切忌在检波头上加接导线；被 测网络要注意屏蔽，否则易引起测量误差。
• ②当被测网络输出端带有直流电位时，Y轴 输入应选用AC耦合方式；当被测网络输入 端带有直流电位时，应在扫频输出电缆上 串接容量较小的隔直电容。
• ③正确选择探头和电缆。BT-３测试仪附有 四种探头及电缆：
• A.输入探头(检波头)：适于被测网络输出信 号未经过检波电路时与Ｙ轴输入相连。
• B.输入电缆：适于被测网络输出信号已经过 检波电路时与Ｙ轴输入相连。
• C.开路头：适于被测网络输入端具有75 Ω特 性阻抗时，将扫频信号输出端与被测网络 输入相连。
• 输出衰减开关 • 扫频电压输出插座 • 频标选择开关 • 频标幅度旋钮 • 频率偏移旋钮 • 外接频标输入接线柱
• 7.3.4 使用方法及注意事项 • (1)仪器使用前的性能检查 • 1)检查显示系统 • 2)检查内频标 • 3)零频标的识别方法 • 4)检查扫频信号寄生调幅系数
• 5)检查扫频信号非线性系数
图7.14 测量幅频特性连接图
图7.15 放大器的频率特性曲线
• D.输出探头(匹配头)：适于被测网络输入端 为高阻抗时，用此匹配头(探头内对地接有 匹配电阻)，将扫频信号输出端与被测网络 输入相连。
• (3)使用方法 • 7.3.5 测量举例 • (1)调整方法 • (2)连接测试电路 • (3)增益测试方法 • 该放大器的带宽为：
• 7.4 BT-３频率特性测试仪常见故障与维修
图7.10 针形频标产生原理框图
• 7.3 BT-3频率特性测试仪
• 7.3.1 主要技术性能
• ①中心频率：中心频率为1～300 MHz，分3 个波段。
• Ⅰ波段：1～75 MHz；Ⅱ波段：75～150 MHz；Ⅲ波段：150～300 MHz。
• ②扫频频偏
• 最小扫频频偏≤±0.5 MHz；
• 最大扫频频偏＞±7.5 MHz。
• ③寄生调幅系数：扫频频偏在±7.5 MHz时 ≤±7.5%。
• ④调频非线性系数:扫频频偏在±7.5 MHz时 ≤20%。
• ⑤频率标记:菱形，分为1 MHz、10 MHz和 外接三种。
• ⑥扫频信号输出阻抗：75(1±20%)Ω • ⑦扫频信号输出步进衰减 • 粗衰减：0、10、20、30、40、50、60(dB)； • 细衰减：0、2、3、4、6、8、10(dB)。
• ⑧检波探头 输入电容≤5 pF(最大允许直流 电压300 V)。
• 7.3.2 仪器面版图 • 7.3.3 面板上控制装置及旋钮的作用 • ①电源、灰度旋钮 • ②聚焦旋钮 • ③坐标亮度旋钮
图7.11 BT-3面板图
• ④Ｙ轴坐标旋钮 • ⑤Ｙ轴衰减旋钮 • ⑥Ｙ轴增益旋钮 • ⑦影像极向开关 • ⑧输入插座 • ⑨波段开关 • ⑩中心频率度盘
图7.3 扫频仪原理框图
图7.4 扫频仪工作原理波形图
图7.5 变容二极管扫频振荡器原理图
• 结电容可表示为
• 2)磁调制扫频 • (3)稳幅电路 • (4)输出衰减器 • (5)频标电路
图7.6 磁调制扫频原理图
图7.7 差频法产生频标的原理图
图7.8 频标的形成过程
图7.9 荧光屏上的频标
第7章 频率特性测试仪
• 7.1 概述 • 7.1.1 引言 • 对信号的研究既可以从时域进行分析，也
可以从频域进行分析，它们从本质上是共 通的。
图7.1 时域与频域的关系
• 7.1.2 频率特性测试仪的分类和用途 • (1)按频率范围分类 • (2)按所处理信号的形式分类 • 7.2 频率特性测试仪基本工作原理 • 7.2.1 频率特性的测量方法 • (1)点频测量法 • (2)扫频测量法 • 扫频测量与点频测量相比，有如下优点：