电子测量 第4章 测量用信号源(新)
电子测量_第四章_信号源
28
2. 频率合成分类及特点
• ⑴直接频率合成
通过频率的混频、倍频和分频等方法来产生一系列频率信 号并用窄带滤波器选出，下图是其实现原理。
谐波发生器（倍频）1Mz H 晶振 8M 分频（÷10）
2.8MHz
0.28MHz
1MHz
Hz 2MH
混频（+）
z 6MH
混频（+）
滤波
分频（÷10）
6.28MH
f
fmax
S fmax fmin f0
t 1天
fmin t
1天
征了老化漂移和随机起伏。 图a
图b
13
频率稳定度的表征
3）短期频率稳定度的表征
◆相对频率起伏
根式中据fx频由率于噪准声确引度起定寄义生调：频、 调 相ff0 ,，ffx应f为x 时f0 间t的函数，则频率准确
度和频率稳定度均为时间t的函数。
第4章 信号的产生
4.1 信号源概述 4.2 正弦、脉冲及函数发生器 4.3 锁相频率合成信号的产生 4.4 直接数字合成技术
1
4.1 信号源概述
• 信号源的作用和组成 • 信号源的分类 • 正弦信号源的性能指标
2
4.1.1 信号源在电子测量中的作用和组成
1.信号源的作用 信号源是能够产生不同频率、不同幅度的规则
或不规则波形的信号发生器。 信号源的用途主要有以下三方面：
☆ 激励源。 ☆ 信号仿真。 ☆ 标准信号源。
3
2. 信号源的组成
主振器
缓冲
调制
输出
电源
监测
信号发生器结构框图
信号 输出
4
4.1.2 信号源的分类
1. 按频率范围 大致可分为六类： 超低频信号发生器 0.0001Hz～1000Hz； 低频信号发生器 1Hz～200KHz；
电子测量技术课程教学大纲
《电子测量技术》课程教学大纲学时: 48 学分：2.5理论学时: 28 实验学时：20面向专业：电信工程/电信科技课程代码：先开课程：模拟电子技术、数字电子技术、概率论、信号与系统、微机原理课程性质：必修执笔人：车晓言代爱妮审定人：陈龙猛曹洪波第一部分：理论教学部分一、说明1、课程的性质、地位和任务电子测量技术是电子信息、自动控制、测量仪器等专业的通用技术基础课程。
包括电子测量的基本原理、测量误差分析和实际应用，主要电子仪器的工作原理，性能指标，电参数的测试方法，该领域的最新发展等。
电子测量技术综合应用了电子、计算机、通信、控制等技术。
通过本课程的学习，培养学生具有电子测量技术和仪器方面的基础知识和应用能力；通过本课程的学习，可开拓学生思路，培养综合应用知识能力和实践能力；培养学生严肃认真，求实求真的科学作风，为后续课程的学习和从事研发工作打下基础。
2、课程教学和教改基本要求(1)模块化、多层次教学方法(2)理论联系实际(3)互动式、开放式教学方法(4)课程组的教学方法研讨(5)考试方式的改革通过本课程的学习，培养学生具有电子测量技术和仪器方面的基础知识和应用能力；通过本课程的学习，可开拓学生思路，培养综合应用知识能力和实践能力。
二、教学内容与课时分配第1章.测量的基本原理（4学时）（1）测量的基本概念、基本要素，测量误差的基本概念和计算方法。
（2）计量的基本概念，单位和单位制，基准和标准，量值的传递准则。
（3）测量的基本原理，信息获取原理和量值比较原理。
（4）电子测量的实现原理：变换、比较、处理、显示技术。
重点:掌握测量与计量的基本概念，测量误差的概念与来源，测量的量值比较原理。
了解信息的获取原理，测量的基本实现技术。
难点：测量的量值比较原理第2章.测量方法与测量系统（2学时）（1）电子测量的意义、特点、内容。
（2）电子测量的基本对象——信号和系统的概念、分类。
（3）电子测量方法分类。
（4）测量系统的基本特性——静态特性和动态特性。
电子测量技术与仪器ppt课件
电子测量技术与仪器ppt 课件
高频电子技术 电视、调频广播 雷达、导航、气象
• 2.1.3
信号发生器的一般组成
电子测量技术与仪器ppt 课件
• 信号发生器的一般组成框图如图2.2所示，主要由振荡器、变换器、 输出电路、电源、指示器五部分组成。
振荡器
变换器
输出电路
输出
电源
指示器
• 图2.2 信号发生器的一般组成框图
电子测量技术与仪器ppt 课件
• （3）频率稳定度 • 信号发生器的频率稳定度是指在一定时间内仪器输出频率准确度的变 化，它表示了信号源维持工作于某一恒定频率的能力。信号发生器的 频率稳定度是由振荡器的频率稳定度来保证的。频率稳定度可分为短 期频率稳定度和长期频率稳定度。
• 2．输出特性 • （1）输出形式
电子测量技术与仪器ppt 课件
被 测 设 备
输出 响应
测 试 仪
图2.1 信号发生器的用途
电子测量技术与仪器ppt 课件
• 一般来说，信号发生器的用途主要有以下三个方面：
• 1.用作激励源 • 2.用作信号仿真 • 3.用作校准源
• 2.1.2
• •
信号发生器的分类
信号发生器一般可分为通用信号发生器和专用信号发生器两大类。专用信号发 生器是为某种特殊用途而设计生产的仪器，能提供特殊的测量信号，如电视信 号发生器、调频信号发生器等。 通用信号发生器根据其工作频率的不同，可分为超低频、低频、视频、高频、 甚高频、超高频几大类。信号发生器的工作频率范围见表2.1。
电子测量技术与 仪器
电子测量技术与仪器ppt 课件
高等职业教育“十二五”规划教材（电子信息 类）
电子测量技术与仪器
电
电子测量技术第二版答案
电子测量技术第二版答案【篇一：电子测量技术基础课后习题答案_1-8章张永瑞(第三版)】：①测量；②电子测量。
答：测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。
在这个过程中，人们借助专门的设备，把被测量与标准的同类单位量进行比较，从而确定被测量与单位量之间的数值关系，最后用数值和单位共同表示测量结果。
从广义上说，凡是利用电子技术进行的测量都可以说是电子测量；从狭义上说，电子测量是指在电子学中测量有关电的量值的测量。
1.2 叙述直接测量、间接测量、组合测量的特点，并各举一两个测量实例。
答：直接测量：它是指直接从测量仪表的读数获取被测量量值的方法。
如：用电压表测量电阻两端的电压，用电流表测量电阻中的电流。
间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的函数关系，间接得到被测量量值的测量方法。
如：用伏安法测量电阻消耗的直流功率p，可以通过直接测量电压u，电流i，而后根据函数关系p＝ui，经过计算，间接获得电阻消耗的功耗p；用伏安法测量电阻。
组合测量：当某项测量结果需用多个参数表达时，可通过改变测试条件进行多次测量，根据测量量与参数间的函数关系列出方程组并求解，进而得到未知量，这种测量方法称为组合测量。
例如，电阻器电阻温度系数的测量。
1.3 解释偏差式、零位式和微差式测量法的含义，并列举测量实例。
答：偏差式测量法：在测量过程中，用仪器仪表指针的位移(偏差)表示被测量大小的测量方法，称为偏差式测量法。
例如使用万用表测量电压、电流等。
零位式测量法：测量时用被测量与标准量相比较，用零示器指示被测量与标准量相等(平衡)，从而获得被测量从而获得被测量。
如利用惠斯登电桥测量电阻。
微差式测量法：通过测量待测量与基准量之差来得到待测量量值。
如用微差法测量直流稳压源的稳定度。
1.4 叙述电子测量的主要内容。
答：电子测量内容包括：（1）电能量的测量如：电压，电流电功率等；（2）电信号的特性的测量如：信号的波形和失真度，频率，相位，调制度等；（3）元件和电路参数的测量如：电阻，电容，电感，阻抗，品质因数，电子器件的参数等：（4）电子电路性能的测量如：放大倍数，衰减量，灵敏度，噪声指数，幅频特性，相频特性曲线等。
实验报告电子测量
一、实验目的1. 熟悉电子测量仪器的基本原理和使用方法。
2. 掌握常用电子测量仪器的操作技巧。
3. 提高电子测量实验技能，培养严谨的科学态度。
二、实验原理电子测量是指利用电子技术和电子仪器对各种物理量进行测量。
本实验主要涉及以下测量原理：1. 电压测量：利用电压表直接测量电路中的电压值。
2. 电流测量：利用电流表直接测量电路中的电流值。
3. 电阻测量：利用欧姆定律，通过测量电压和电流，计算出电阻值。
4. 频率测量：利用频率计测量信号源的频率值。
5. 信号发生器：产生各种频率、幅度和波形的标准信号。
三、实验仪器1. 双踪示波器2. 数字万用表3. 欧姆表4. 频率计5. 信号发生器6. 滑动变阻器7. 电容8. 电感9. 电源四、实验内容1. 示波器使用方法（1）观察正弦波（2）观察矩形波（3）观察三角波（4）观察李萨如图形2. 电压测量（1）测量直流电压（2）测量交流电压3. 电流测量（1）测量直流电流（2）测量交流电流4. 电阻测量（1）测量固定电阻（2）测量可变电阻5. 频率测量（1）测量正弦波频率（2）测量矩形波频率6. 信号发生器使用（1）产生正弦波（2）产生矩形波（3）产生三角波五、实验步骤1. 示波器使用方法（1）打开示波器电源，调整亮度、对比度等参数。
（2）将示波器探头连接到待测电路，调整探头衰减倍数。
（3）观察波形，调整示波器参数，使波形清晰可见。
2. 电压测量（1）将电压表的正极探头连接到电路中待测电压点，负极探头接地。
（2）选择合适的量程，读取电压值。
3. 电流测量（1）将电流表串联接入电路中待测电流点。
（2）选择合适的量程，读取电流值。
4. 电阻测量（1）将待测电阻接入电路。
（2）选择合适的量程，读取电阻值。
5. 频率测量（1）将频率计探头连接到待测信号源。
（2）选择合适的量程，读取频率值。
6. 信号发生器使用（1）将信号发生器输出端连接到待测电路。
（2）调整信号发生器参数，产生所需波形。
电子测量仪器基础—信号源(第一部分 —CW源)
本 文将 从 工作 原 理 、 指标 的 意义 及 应用 ３个 方 面来详 细 讨 论 ３种 不 同 的 信 号 源 的 特 性 ： 续 波 连 （ Ｗ ） 、 源和信 号发 生器 。 Ｃ 源 扫
一
路来 测量 输 出电平 以保 持幅度 精度 。分辨 率指 最 小
的幅度增 量 切换 速度 指源从 一个 输 出电平转 换 到 另一 电平 的速 度 。源通 常用 于测试 收发信 机 。收 发 信机 里有 发射机 ， 这样 ， 就会 有 一个 信号从 收发 信机 的输 出端 口接 到源 的 输 出端 口上 ， 以源 应具 备 反 所 向功率 保 护电路 ， 的 目的是 为 了 防止 沿 错误 方 向 它 传 输 的信号 损坏 信号 源 。 与频谱纯 度相 关 的指 标最难 理 解 。理 想的 Ｃ Ｗ 输 出的是 一个单 一 频 率 的正 弦 波 。不幸 的是 ， 不 并 存 在理 想 的 Ｃ 源 。所 有 的源 都 是 由 非理 想 的 器 Ｗ 件 制造 出来 的 ， 们 会 引 ＾ 相 位 噪 声 和失 真 产 物 。 它 谐 渡是 Ｃ 输 出 的 整数 倍 。源 之 中 还 有 许 多 的 非 Ｗ 线性 器件 ， 这是 因为只有 这样 ， 能产 生宽 的频 率 范 才 围和幅度 范 围 。２次谐 波 的典型值 应 ＜ ３ ｄ ｃ 即 ０Ｂ （
这种 源 就叫信 号发生 器 。信号 发生 器输 出的 信号是
带信 息 的 。添 加信 息的 方法有很 多 种 。基本 的信号
发生 器有 调幅 （ ＡＭ ） 调 频 （ Ｍ ） 调 相 （ Ｍ ） 功 、 Ｆ 和 Ｐ 的
能 。更 高级的信 号 发生 器 有 脉冲 调 制 和 Ｉ Ｑ调 制 能
个 只产 生 正 弦 波 的源 称 为 Ｃ 源 。在 大 多 Ｗ
《电子测量技术》课程标准(电子信息技术专业)
《电子测量技术》课程标准课程名称：电子测量技术 Electronic Measurement Technology课程性质：专业选修学分：2.5总学时：45，理论学时：36，实验(上机)学时：9适用专业：电子信息技术先修课程：模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统、微机原理一、教学目的与要求《电子测量技术》是电子信息、自动控制、测量仪器等专业的通用技术基础课程。
包括电子测量的基本原理、测量误差分析和实际应用，主要电子仪器的工作原理，性能指标，电参数的测试方法，该领域的最新发展等。
电子测量技术综合应用了电子、计算机、通信、控制等技术。
通过本课程的学习，培养学生具有电子测量技术和仪器方面的基础知识和应用能力；通过本课程的学习，可开拓学生思路，培养综合应用知识能力和实践能力；培养学生严肃认真，求实求真的科学作风，为后续课程的学习和从事研发工作打下基础。
二、教学内容与学时分配三、各章节主要知识点与教学要求第1章序论第一节测量的基本概念一、测量的定义二、测量的意义三、测量技术第二节计量的基本概念一、计量二、单位和单位制三、计量标准四、测量标准的传递第三节电子测量技术的内容，特点和方法一、电子测量二、电子测量的内容和特点三、电子测量的一般方法第四节电子测量的基本技术一、电子测量的变换技术二、电子测量的放大技术三、电子测量的比较技术四、电子测量的处理技术五、电子测量的显示技术第五节本课程的任务重点：测量的基本概念、基本要素；单位和单位制，基准和标准，量值的传递准则。
难点：量值的传递准则教学要求：理解测量的基本概念、基本要素，测量误差的基本概念和计算方法。
理解计量的基本概念，单位和单位制，基准和标准，量值的传递准则。
理解测量的基本原理，信息获取原理和量值比较原理。
理解电子测量的实现原理：变换、比较、处理、显示技术。
第2章测量误差理论与数据处理第一节测量误差的基本概念一、有关误差的基本概念二、测量误差的基本表示方法第二节测量误差的来源与分类一、测量误差的来源二、测量误差的分类第三节测量误差的分析与处理一、随机误差的分析与处理二、系统误差的判断及消除方法三、粗大误差的分析与处理第四节测量误差的合成与分配一、测量误差的合成二、测量测量不确定度及其合成三、误差分配及最佳测量方案第五节测量数据处理一、有效数字处理二、测量结果的处理三、最小二乘法与回归分析重点：测量误差的分类估计和处理，系统误差和粗大误差的判断及处理，不确定度的评定方法。
《电子测量技术基础》教学大纲
《电子测量技术基础》教学大纲一、说明1、课程的性质、地位和任务本课程为两专业的重要技术基础课，是电子信息工程和通信工程各专业课的必需先行课，为学生学习工作所需的专业知识做好准备。
2、教学的基本要求使学生了解和掌握电子测量仪器的工作原理和结构特点、能自己设计和应用测量电路。
基本内容包括模拟和数字的测量仪器、示波器、信号源、频率计、频谱分析仪、失真度测量仪、网络分析仪、逻辑分析仪、虚拟仪器、测量用电路等。
3、本课程的重点与难点重点：本课程的有关基本理论和基本概念；测量方法和数据处理的过程，减小测量误差的措施；常用测量仪器的原理、结构、操作和应用；对于各种被测电量和被测系统采用的不同测量原则和测量电路，及测量结果的表达。
难点：理解数据处理的根据，减小测量误差的方法的依据；理解各种仪器的原理与功能；对于不同测量对象和对测量速度与测量准确度的不同要求采用的不同测量配置与测量方法的掌握。
二、课堂教学时数及课后作业题型分配三、本文第一章绪论【教学目的】通过本章教学，使学生明确本课程的学科性质、基本内容和学习意义，掌握电子测量仪器与应用技术中一些常用术语的涵义及其相互区别，了解本门课程的教学要求和学习方法。
【重点难点】电子测量技术的研究对象及基本内容，测量、计量和电子测量仪器的概念，以及测量方法的意义。
第一节电子测量一、测量二、电子测量第二节电子测量的内容和特点一、电子测量的内容二、电子测量的特点第三节电子测量的一般方法一、按测量手续分类二、按测量方式分类三、按被测量的性质分类四、测量方法的选择原则第四节电子测量仪器概述一、测量仪器的功能二、测量仪器的主要性能指标三、电子测量仪器的分类第五节计量的基本概念一、计量二、单位制三、计量基准四、量值的传递与跟踪，检定与比对【思考题】1．叙述电子测量的主要内容。
2．选择测量方法时主要考虑的因素有哪些？3．叙述直接测量、间接测量、组合测量的特点，各举一两个测量实例。
4．解释偏差式、零位式和微差式测量法的含义，并列举测量实例。
电子测量测量方法与测量系统
（3）测量准确度高。例如，用电子测量方法对频率和时 间进行测量时，由于采用原子频标和原子秒作为基准， 可以使测量准确度达到10-13～10-14的数量级。
（4）测量速度快。因为电子测量是通过电子运动和电磁 波传播进行工作
③电信号特征的测量 包括信号、频率、周期、时间、 相位、调幅度、调频指数、失真度、噪音以及数字 信号的逻辑状态等的测量。
④电子设备性能的测量 包括放大倍数、衰减、灵敏度、 频率特性、通频带(píndài)、噪声系数的测量。
⑤特性曲线的测量 包括幅频特性曲线、晶体管特性曲
第三页，共67页。
（2）按基本的测量对象分类，电子测量是对电信号 和电系统的测量：
系统特性参数为常见的无源量，包括集总与分布参数 系统的特性，例如，电阻、电感、电容、品质因 数、阻抗、导纳、介电常数、导磁率、驻波比、 反射系数、散射系数、衰减以及单位阶跃响应或 单位冲激（脉冲）响应与传递函数等。
RLC测试仪、阻抗分析仪、网络分析仪、频率(pínlǜ) 第二十页，共67页。
2.3.3 集中式与分布式的多路测量 (cèliáng)
第十六页，共67页。
2.2.5 系统(xìtǒng)的可测性与可控性
系统可观测——系统的属性(shǔxìng)（事物内 部自身运动的表现）能通过周围环境表现出来， 也就是说，能通过外部世界观测到。
系统是可控——系统（事物内部运动）能接收周 围环境的影响，变更系统的运动状态。
v1 v2
ve
x1 x2
已知信号
测试激励 （信号源）
第十九页，共67页。
3. 电子测量仪器的功能结构
《电子仪器与测量技术》课程标准
《电子仪器与测量技术》课程教学标准目录一、课程名称二、适用专业三、必备基础知识四、课程的地位和作用五、主要教学内容描述六、重点和难点七、内容及要求模块一：电子测量技术基础1、教学内容2、教学要求3、教学手段及方法模块二：电子测量仪器1、教学内容2、教学要求3、教学手段及方法模块三：电子测量实训1、教学内容2、教学要求3、教学手段及方法模块四：现代电子测量技术1、教学内容2、教学要求3、教学手段及方法八、说明1、建议使用教材和参考资料2、模块学时分配3、考核方法及手段4、注意事项5、其他说明一、课程名称：电子仪器与测量技术。
二、适用专业：电子工程系各专业、通信工程系各专业。
三、必备基础知识：电分析基础、路低频电子线路、高频电子线路、数字电子技术等。
四、课程的地位和作用1、课程的地位：电子工程系与通信工程系各专业的专业基础必修课。
2、课程的作用《电子仪器与测量》课程是我院电子工程系与通信工程系各专业的主干专业基础课程之一。
其任务是使学生具备有关电子测量仪器的基本知识和电子测量仪器的操作使用能力。
通过本课程的学习，应使学生掌握电子测量的原理和方法，掌握常用电子测量仪器的原理、性能和使用方法，了解测量误差的来源及处理方法。
其主要教学内容包括：测量误差和测量结果处理、测量用信号源、波形测量与示波器、频率与时间的测量、电压测量、频域测量、频谱分析和非线性失真的测量等。
其目的是使学生更好地使用和维护电子仪器，同时培养学生热爱科学、实事求是的学风，培养学生严肃认真、一丝不苟的工作作风和创新精神。
初步形成解决实际问题的能力。
通过理论与实践的学习与训练，使学生的全面素质得到提高，职业道德观得到加强。
该门课程学习的好坏将直接影响到学生后续课程的学习以及就业能力。
五、主要教学内容描述电子测量及测量技术基础、测量用信号源、电子示波器、电能量测量仪器、时间与频率测量仪器、频域测量仪器、常用元器件测量仪器、数据域测量仪器、现代电子测试技术与自动测试系统等。
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环路滤波器
电子测量原理
第36页
混频环基准频率fi1的频率稳定度是比较高的， 而能产生连续可变频率的内插振荡器产生的fi2 的稳定度相对较差。
实例：采用教材图4-12的电路，fi1由石英晶体供给，频 率为2340kHz，其日稳定度为10-6～10-9/日，取10-6/日。 fi2为60 ～70kHz，日稳定度为10-4/日。经过一天后稳定 度因素引起的输出频率变化为：
或不规则波形的信号发生器。 信号源的用途主要有以下三方面：
☆ 激励源。 ☆ 信号仿真。 ☆ 标准信号源。
1.作激励源 作为某些电气设备的激励信号。
2.信号仿真 在设备测量中，常需要产生模拟实际环境相同特 性的信号，如对干扰信号进行仿真。 3.校准源 产生一些标准信号，用于对一般信号源进行校准 （或比对）。
对频率合成器的要求
用相位噪声来表征
由噪声引起的信号相位起伏，等效于一个噪声源 的相位调制，因而称作相位噪声。这样，一个实际信号在频 域中不再是一根离散的谱线，而是以调制边带的形式，在标 称频率上、下两侧扩展(如图4-25所示)，使得信号频谱不纯． 所以，在频域内可用各种谱密度来表征短期频率不稳定度， 其中常用：
⑴方波三角波发生器
A
C
双稳态 电路
R
W
U1
I1
B U2
V1
VC1
VC2
V2
方波、三角波发生器原理框图
设充放电电流为I，输出三角波的频率为fsc，则：
f sc
I 2C (V1 V2 )
i
usc
⑵ 正弦波形成电路
u
t
ust
t
分段折线逼近波形综合
其电路实现原理如下图所示。
R6 R7A +E
-E R7B
2. 按输出波形,大致可分为： 正弦波形发生器； 脉冲信号发生器； 函数信号发生器； 噪声信号发生器。
3. 按照信号发生器的性能指标 可分为： 一般信号发生器； 标准信号发生器；
4.2.1 脉冲信号发生器
常见的脉冲信号有矩形、锯齿形、阶梯形、钟形和数字编 码序列等 ：
u
u
u
o
t
（a）矩形波
高频信号发生器一般仅有50Ω或75Ω档。
信号发生器输出电压的读数是在匹配负载的条件下标定的，若 负载与信号源输出阻抗不相等，则信号源输出电压的读数是不 准确的。
4.1.2 信号源的分类
1. 按频率范围 大致可分为六类： 超低频信号发生器 0.0001Hz～1000Hz； 低频信号发生器 1Hz～1MHz； 视频信号发生器 20Hz～10MHz； 高频信号发生器 200KHz～30MHz； 甚高频信号发生器 30KHz～300MHz； 超高频信号发生器 300MHz以上。
通常在一周或更长时间内，在确定的时间间隔测一次信ห้องสมุดไป่ตู้源频率，
用最小二乘法拟合直线。老化率一般指直线上一天频率的变
化和标称值之比，称日老化率。
K f f0
4.3 信号源的技术指标
阿仑方差（Allan）：反映频率在很短时间内变化的常用指标。 由于时间间隔很短，因此主要反映随机变化。
阿仑方差是讨论m组相邻两测量时间为t的频率值的差异。称 为双取样测量。在一组中，两个测量数据的方差估计值为：
2. 输出幅度的指标
分贝电平，有功率电平和电压电平两种形式。
p
10
lg
P P0
(dB)
v
20
lg
V V0
(dB)
P0为1mW时，功率电平单位就是dBm
V0取1V时，电压电平的单位就是dBv
在规定负载为600欧时，也常取V0=0.775V，
电压电平的单位为dBu。这时，功率电平和电
压电平在数值上相等
R5 R6A
D6A D6B
R6B
R4 R5A
R3 R4A
R2 R3A
D5A D5B
D4A D4B
D3A D3B
R5B
R4B
R3B
分段逼近波形综合电路
R1 R2A
D2A D2B
R2B
R0 Vi
Vo R1A
D1A D1B
R1Bui E
R1A
R1A R2 A R7 A
uo ui R1A R1 R1A R1 R0
1. 频率特性
（1）频率范围 （2）输出频率的相对误差
f0 fc
fc
（3）频率稳定度 是指在预热后，信号源在规定时间内频率的相对变化。 包含系统误差影响和随机误差影响。
4.3 信号源的技术指标
（3）频率稳定度
fmax fmin
fo
测量方法：
4.3 信号源的技术指标
老化率：主要考虑系统误差影响。
2
(
fi
)
fi1
fi1 2
fi2
2
fi2
fi1 2
fi2
2
1 2 ( fi2
f i1 ) 2
该方差越小，说明两数据的离散性越小，即短时间频率变化越小。阿伦方差定义的是 m组双取样方差平均值方根的相对值：
a ( )
1 f0
m
( fi2 fi1)2
i 1
2m
阿伦方差测量方法
早期采用间隔测量法，现在多采用连续取数法
电子测量原理
第13页
4.2.3 调制信号发生器
调制信号被广泛用于通信、传输和控制。调制方式分为 模拟调制和数字调制两种。
模拟调制时载波信号的幅度、频率和相位随连续的模 拟调制信号而变化。
模拟信号先被采样量化，变换为数字信号，然后被编
码，最终用数字信号去调制载波。有幅移键控 （Amplitude Shift Keying）、频移键控和相移键控。
⑶直接数字合成（DDS） 是基于取样技术和数字计算技术来实现数字合成，产生所
需频率的正弦信号 优点：能实现快捷变和小步进，且集成度高，体积小 缺点：频率上限较低，杂散也较大。
3. 频率合成技术的发展
各种频率合成方式的综合:
直接式、间接（锁相环）式和直接数字式频率合成技术都 有其优缺点 ，单独使用任何一种方法，很难满足要求。 因此可将这几种方法综合应用，特别是DDS与PLL的结合, 可以实现快捷变，小步进及较高的频率上限。
I-Q调制（正交调制）
首先将载波信号分解为相差90度的相互正交分量。用数字信 号分别对其I信号和Q信号进行调制。最后合成已调波。
正交调幅（QuadratureAmplitudeModulation）星座 图
在通信中常把二进制调制信号分组编码，如果四位 构成一组，调制信号就有16种码等。
4.3 信号源的技术指标
2. 频率合成分类及特点
⑴直接频率合成
通过频率的混频、倍频和分频等方法来产生一系列频率信
号并用窄带滤波器选出，下图是其实现原理。
谐波发生器（倍频）1Mz H 晶振 8M 分频（÷10）
2.8MHz
0.28MHz
1MHz
Hz 2MH
混频（+）
z 6MH
混频（+）
滤波
分频（÷10）
6.28MH
滤波 z 分频（÷10）
fo fi1 fi2 (2340103 106 60103 104 ) Hz 8.34Hz 可得f o的日稳定度约为3.5 106.
可见，fi2的引入使fo的稳定度受到一定影响，但它基本处 于fi1的稳定度，比fi2的稳定度要好很多。
电子测量原理
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(3)分频式锁相环
分频环实现对输入频率的除法运算，与倍频环相似，也有 两种基本形式。
信
号 发
输入
被 测
输出
测 试
生
激励
设
响应
仪
器
备
器
信号源的功用
2. 信号源的组成
主振器
缓冲
调制
输出
电源
监测
信号发生器结构框图
信号 输出
信号源的模型
低频信号发生器电压输出端的输出阻抗一般为600Ω（或1kΩ） 功率输出端依输出匹配变压器的设计而定，通常有50Ω、75Ω、 150Ω、600Ω和5 kΩ等档
PD Phase Detector
相位比较器
LPF Low-pass Filter
低通滤波器
VCO Voltage Controlled Oscillater 压控振荡器
DDFS Direct Digital Frequency Synthesis 直接数 字频率合成
LF Loops Filter
SSPN 10 lg Psn dBc / Hz
P0
P
0
见课后习题4-13-（三版）
2020/6/17
SSB相位噪声示意图
26
4.3 锁相频率合成信号的产生
4.3.1 频率合成的基本概念
1. 频率合成原理
石英晶体 基准频率
代数运算 （加、减、乘、除）
频率合成原理
频率1输出 频率n输出
频率的代数运算是通过倍频、分频及混频技术来实现。
fo (N2 0.1N1) fi
微机可控小数分频锁相环
2.小数分频环
小数合成法
如果fi1=10kHz,N=330-500,则fi1在3300-5000kHz内间 隔为10kHz离散可变。另外，使得fi2为100-110kHz， 则双环合成单元在3400-5110kHz连续可调。
频率合成器实例
本例合成器被称为1.7MHz或1700kHz的合成器
小数分频式锁相环
1.利用多环合成单元提高频率分辨力
P
单边带(SSB)相位噪声L(f)
在实际测量中，常用单边带SSB (Single Side Band)相位噪声来 表征短期频率稳定度。