频率特性测试仪的应用
扫频仪的应用
实验6 频率特性测试仪（扫频仪）的应用6．1实验目的1）掌握BT-3GIII 型频率特性测试仪面板装置的操作方法；2）会用BT-3GIII 测试单调谐放大电路的频率特性。
6．2实验设备及器材1）BT-3GIII 型频率特性测试仪一台；2）单调谐放大电路板一块；3）SG1731型双路直流稳压稳流电源一台。
6．3实验步骤实验前预习BT-3GIII 型频率特性测试仪的面板装置图（见附图7及附图8）及各控制装置的功能介绍（见附录7及附录8）。
1）熟悉BT-3GIII 面板装置及操作方法；2）使用前的检查将“电源、辉度”旋钮顺时针调节接通电源，预热5～10分钟，进行下列调整：（1）调节“电源、辉度”和“聚焦”旋钮，使扫描线细且清晰，亮度适中。
（2）检查仪器内部频标 将“频标选择”开关置于“1MHz ·10MHz ”处，此时扫描基线上呈现相应的频标信号。
调节“频标幅度”旋钮，使频标幅度适中。
（3）零频（起始频标）的确定 将“频标选择”置于“1MHz ·10MHz ”处，“频标幅度”旋钮位置适中，“全扫 窄扫 点频”开关置于“窄扫”位置。
调节“中心频率”，使中心频率在起始位置附近，在众多的频标中有一个顶端凹陷的频标；将“频标选择”开关置于“外接”，其它频标信号消失，此标记仍然存在，则此标记为“零频”频标。
（4）频偏检查 将“频率偏移(扫频宽度)”旋钮调至最大与最小时，荧光屏上呈现的频标数应满足技术要求（±0.5MHz-±15MHz ）。
（5）输出扫频信号频率范围的检查 将检波探测器插入仪器的“扫频电压输出”端，并接好地线，在每一波段都应在荧光屏上出现方框。
将“频标幅度”旋钮置于适当位置，“频标选择”开关置于“1MHz ·10MHz ”处，调节“中心频率”旋钮，应满足技术要求（1～300MHz 连续可调）。
（6）寄生调幅系数的检查 将连接“扫频电压输出”端的电缆与“Y 轴输入”端的检波探头对接，“粗衰减”及“细衰减”均置于“0”，“y 轴衰减”置于“10”；调节“y 轴增益”旋钮，使屏幕上显示出高度适当的矩形方框，如图6.1所示。
DDS器件AD9851在频率特性测试仪中的应用
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（） ２ 内置高性能的 １ ｉ数模转换器和一个 高速 比较器 ０Ｂｔ （） ３ 具有简单 的控制接 口， 允许串 ， 并行 异步输入控制字。 （） ４ 采用 ３ Ｂｔ ２ ｉ频率控 制字 ， ｉ相位控 制字 ， Ｂｔ ５Ｂｔ ３ ｉ工作 方式控 制 字。 ２Ａ ８ １的封 装 及 引 脚 功 能 ．Ｄ９ ５ Ａ ９ ５ 采用极小 的 ２ 脚贴片式封装 ， Ｄ ８１ ８ 其引脚 功能如 图 ２ 所示 。
Ａ ９５ 控 制 ＡＤ９ ５ Ｔ８Ｓ １ ８ １为 频 率特 性 测试 仪 提 供 高精 度 、 纯 度 、 范 围 的 测试 信 号 源 。 高 宽
［ 键 词 ］ Ａ ８ １ 频 率特 性 关 ＤＤＳ Ｄ９ ５ Ａ ８ １的 功 能 介 绍 及 特 性 Ｄ９ ５ ＡＤ ８ １是 Ａ ９５ Ｄ公 司采 用 先 进 的 Ｄ ＤＳ技 术 的 具 有 高 集 成 度 的 Ｄ Ｓ Ｄ 器件 。 内部 有 高 速 ， 性 能 的 ＤＡ转 换 器 ， 速 比较 器 ， 其 高 ／ 高 可作 为 全数 字 编程 控 制 的 频 率 合 成 器 和 时钟 发 生 器 。 外 接 参 考 频 率 源 时 ， Ｄ ８ １ Ａ ９５ 可 以产 生 一 个 频 谱 纯 净 ，频 率 和 相 位 都 可 以控 制 的 而 且 稳 定 度 非 常 高 的 模 拟 正 弦波 。 个 正 弦 波可 以直 接 作 为 信 号 源 ， 通 过 其 内部 的 高速 比 这 或 较器 转 换 成 为 方 波 输 出 ， 为灵 敏 的 时钟 产 生 器 。 作 其 系统 功 能 原 理 框 图 如 图 １ 示 。 所
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扫频仪 BT3C
扫频仪 BT3C一、概述BT3C 型频率特性测试仪是利用示波管直接显示被测设备的频率响应曲线的仪器，本仪器为BT3型频率特性测试仪系列产品，由于采用晶体管,集成电路，因此本仪器与BT3型相比较则具有功耗，尺寸小,重量轻,输出电压高，寄生调幅小，扫频非线性系统数小，衰减器精度高，频谱纯度好,不分波段扫频,显示灵敏度高等特点。
用它可测定无线电设备(如宽带放大器、雷达接收机的中频放大器、高频放大器、电视机的共公通道、伴音通道、视频通道以及滤波器等有源和无源器四端网络）的频率特性。
1、配用TB4—75型驻波电桥，可以测量器件的驻波特性，2、配用3890型扫频测试对数放大器可以测量器件的阻带特性,特别适用于电视机用声表面波滤波器的生产与测试。
为了给使用者提供方便。
本仪器还具有三项输出功能：a、仪器可以输出+12V（0。
5A）直流电压，供测试过程中使用。
b、仪器可以输出0—+6V可调的AGC电压，供电视机高须调谐器测试用.c、仪器可以输出稳幅的点频信号，亦可作为一般信号发生器使用.二、技术参数：1、中心频率可在1-300MHz内连续调节.2、最小扫频频偏小于±0。
5MHz，最大扫频频偏大于±15MHz。
3、扫频频偏在±15MHz以内，输出扫频信号寄生调幅系数不大于7％。
4、扫频频偏在±15MHz以内，输出扫频信号的调频非线性系数不大于10%。
5、输出扫频信号电压大于0。
5V（有效值)。
6、频率标记信号为1MHz，10MHz，50MHz，及外接四种,1MHz和10MHz组合显示，其余二种分别显示。
7、扫频信号输出阻抗为75Ω。
8、扫频信号的输出衰减器有两种:10dB×7 1dB×10步进.精度：粗衰减±(0。
2+0.03A)dB（A为衰减值)细衰减±0。
5dB.9、检波探头输入电容不大于5PF(最大允许直流电压为300V）。
频率特性测试仪及其应用早期频率特性的测量用逐点测绘的方法来实现。
频率特性测试仪的设计
频率特性测试仪的设计1引言频率特性是一个网络性能最直观的反映。
频率特性测试仪用于测量网络的幅频特性和相频特性，是根据扫频法的测量原理设计，是一种快速、简便、实时、动态、多参数、直观的测量仪器，可广泛应用于电子工程等领域。
由于模拟式扫频仪价格昂贵，不能直接得到相频特性，更不能打印网络的频率响应曲线，给使用带来诸多不便。
为此，设计了低频段数字式频率特性测试仪。
该测试仪采用数字直接频率合成技术专用的集成电路AD9851产生扫频信号，以单片机和FPGA为控制核心,通过A/D和D/A转换器等接口电路，实现扫频信号频率的步进调整、数字显示及被测网络幅频特性与相频特性的数显等。
该系统成本低廉，扫频范围较宽(10 Hz〜1MHz), 可方便地与打印机连接，实现频率特性曲线的打印。
2多功能计数器设计方案2.1幅频和相频特性测量方案方案1：利用公式H(s)=R(s)/E(s),以冲击函数为激励，则输出信号的拉氏变换与系统函数相等。
但是产生性能很好的冲击函数比较困难，需要对采集的数据做FFT变换，需要占用大量的硬件和软件资源，且精度也受到限制。
方案2：扫频测试法。
当系统在正弦信号的激励下，稳态时，响应信号与输入激励信号频率相同，其幅值比即为该频率的幅频响应值，而两者的相位差即为相频特性值。
采用频率逐点步进的测试方法。
无需对信号进行时域与频域的变换计算，通过对模拟量的测量与计算完成，且精度较高。
综上所述，选择方案2。
2.2扫描信号产生方案方案1：采用单片函数发生器。
其频率可由外围电路控制。
产生的信号频率稳定度低，抗干扰能力差，灵活性差。
方案2：采用数字锁相环频率合成技术。
但锁相环本身是一个惰性环节，频率转换时间长，整个测试仪的反应速度就会很慢,而且带宽不高。
方案3：采用数字直接频率合成技术(DDFS)。
以单片机和FPGA为控制核心，通过相位累加器的输出寻址波形存储器中的数据，以产生固定频率的正弦信号。
该方案实现简单，频率稳定，抗干扰能力强。
频域测量与仪器
第 5 章 频域测量与仪器
（6）寄生调幅系数 频偏在40MHz内不大于5%，300MHz内不大于10%。 （7）输出衰减 10dB×6，1dB×10步进。 （8）频标 1MHz、10MHz（复合），50MHz及外接。 （9）Y轴输入衰减 分1、10、100三挡。 （10）Y轴输入灵敏度 4mV/div。
5.1 频率特性测试仪工作原理
5.1.1 频率特性测量法 频率特性测试仪简称为扫频仪，是一种能在示波器荧光屏 上直接观测到各种电路频率特性曲线等的频域测量仪器，由此 可以测算出被测电路频带宽度、品质因数、电压增益、输入输 出阻抗及传输线特性阻抗等参数。扫频仪与示波器的区别在于 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。 被测电路的频率特性曲线即幅频特性曲线，测量方法包括 点频测量法和扫频测量法。 ①点频测量法即静态测量法，由人工逐次改变输入正弦信 号的频率，逐点记录对应频率的输出信号幅度而得到幅频特性
第 5 章 频域测量与仪器
第5章 频域测量与仪器
学习参考：频域测量仪器包括扫频仪、频谱仪等仪器，主 要用于测量频率特性曲线、频谱特性曲线，也是常用测试仪器 之一。要求通过学习掌握仪器的基本组成与原理、了解它们的 使用。
本章要点：扫频仪、频谱仪的组成原理与性能指标及应用。
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第 5 章 频域测量与仪器
4
第 5 章 频域测量与仪器
u1
t
X放大器 u1
Y放大器
频标信号
u2
形成电路
u3
t t
扫描信号源
晶振
u1
u2
扫频信号源 u3
被测电路
u4
u5 检波探头
混频器
u4
t
频率特性测试仪的使用
频率特性测试仪的使用一,实验目的1,了解频率特性测试仪的工作原理和结构;2,了解调谐放大器的幅频特性;3,掌握正确设置频率特性测试仪的各项参数;4,掌握频率特性测试仪的实际操作和应用方法;二,实验设备及器材1,频率特性测试仪(以BT3系列为例) 1台2,电缆探头 1套3,隔直电容(510pF),隔离电阻各1只4,电源及附属设备 1套5,被测网络(中频放大器) 1套6,连接线若干三,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.例如,无线电路,有线网络等系统的测试,调整都离不开频率特性测试仪.频率特性测试仪主要由扫频信号发生器,频标电路以及示波器等组成,其组成框图如图6-4中的虚线框内所示.检波探头(扫频仪附件)是扫频仪外部的一个电路部件,用于直接探测被测网络的输出电压,它与示波器的衰减探头外形相似(体积稍大),但电路结构和作用不同,内藏晶体二级管,起包络检波作用.由此可见,扫频仪有一个输出端口和一个输入端口:输出端口输出等幅扫频信号,作为被测网络的输入测试信号;输入端口接收被测网络经检波后的输出信号.可见,在测试时频率特性测试仪与被测网络构成了闭合回路.扫频信号发生器是组成频率特性测试仪的关键部分,它主要由扫描电路,扫频振荡器,稳幅电路和输出衰减器构成.它具有一般正弦信号发生器的工作特性,输出信号的幅度和频率均可调节.此外它还具有扫频工作特性,其扫频范围(即频偏宽度)也可以调节.测量时要求扫频信号的寄生调幅尽可能小.2,频率特性测试仪的应用(1)检查示波器部分检查项目有辉度,聚焦,垂直位移和水平宽度等.首先接通电源,预热几分钟,调节"辉度,聚焦,Y轴位移",使屏幕上显示度适中,细而清晰,可上下移动的扫描基线. (2)扫频频偏的检查:调整频偏旋钮,使最小频偏为±0.5MHz,最大频偏为±7.5MHz.(3)输出扫频信号频率范围的检查:将输出探头与输入探头对接,每一频段都应在屏幕上显示一矩形方框.频率范围一般分三档:0～75MHz,75～50MHz,150～300MHZ,用波段开关切换.(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.(6)检查扫频信号寄生调幅系数用输出探头和输入探头分别将"扫频信号输出"和"Y轴输入"相连,将"输出衰减"的粗细衰减旋钮均置0Db,选择内频标(如1MHZ),在屏幕上会出现一个以基线为零电平的矩形图形,调整中心频率度盘,扫频信号和频标信号都会移动,调节显示部分各旋钮,使图形便于观测,记下最大值A,最小值B,则扫频信号寄生调幅系数为M=(A-B)/(A+B)×100%要求在整个波段内,m7.5%.(7)检查扫频信号非线性系数"频标选择"开关置于"1MHZ",调节"频率偏移"为7.5MHZ,记下最低,最高频率与中心频率f0的几何距离A,B,则扫频信号非线性系数为γ=(A-B)/(A+B)×100%要求在整个波段内,r20%.(8)"1MHZ"或"10MHZ"频标的识别方法找到零频标后,将波段开关置于"Ι","频标幅度"旋钮调至适当位置,将频标选择放在"1MHZ"位置,则零频标右边的频标依次为1MHZ,2MHZ… ….将频标选择放在"10MHZ"位置,则零频标右边的频标依次为10MHZ,20MHZ… …,两大频标之间频率间隔10MHZ,大频标与小频标之间频率间隔5MHZ.(9)波段起始频标的识别方法"频标幅度"旋钮调至适当位置,频标选择放在"10MHZ","频率偏移"最小.将波段开关置∏,旋转"中心频率"旋钮,使扫描基线右移,移动到不能再移的位置,则屏幕中对应的第一只频标为70MHZ,从左到右依次为80MHZ, ……,150MHZ.将波段开关置Ш,则屏幕中对应的第一只频标为140MHZ,识别频标方法相同.(10)扫频信号输出的检查:将两个输出衰减均置于0dB.将输出探头与输入检波探头对接(即将两个探头的触针和外皮分别连在一起).这时,在扫频仪的荧光屏上应能看到一个由扫描基线和扫描信号线组成的长方图形.然后调整中心频率刻度盘,随着中心频率的变化,扫描信号线和频标都随着移动.要求在整个频段内的扫描信号线没有明显的起伏和畸变.并检查扫描信号的输出衰减和Y轴增益钮是否起作用.2,频率特性测试仪的使用注意事项(1)测量时,输出电缆和检波探头的接地线诮尽量短,切忌在检波头上加接导线;被测网络要注意屏蔽,否则易引起误差.(2)当被测网络输同端带有直流电位时,Y轴输放应选用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:①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.②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.③开路头:适于被测网络输入端为高阻抗时,将扫频信号输出端与被测网络输入相连.④输出探头(匹配头):适于被测网络输入端具有75特性阻抗时,将扫频信号输出端与被测网络输入相连.四,实验预习要求。
实验一 控制系统典型环节的模拟实验
实验一控制系统典型环节的模拟实验一、实验目的1．掌握控制系统中各典型环节的电路模拟及其参数的测定方法。
2．测量典型环节的阶跃响应曲线，了解参数变化对环节输出性能的影响。
二、实验内容1．对表一所示各典型环节的传递函数设计相应的模拟电路(参见表二)2．测试各典型环节在单位阶跃信号作用下的输出响应。
3．改变各典型环节的相关参数，观测对输出响应的影响。
三、实验内容及步骤1．观测比例、积分、比例积分、比例微分和惯性环节的阶跃响应曲线。
①准备：使运放处于工作状态。
将信号发生器单元U1的ST端与+5V端用“短路块”短接，使模拟电路中的场效应管（K30A）夹断，这时运放处于工作状态。
②阶跃信号的产生：电路可采用图1-1所示电路，它由“阶跃信号单元”（U3）及“给定单元”（U4）组成。
具体线路形成：在U3单元中，将H1与+5V端用1号实验导线连接，H2端用1号实验导线接至U4单元的X端；在U4单元中，将Z端和GND端用1号实验导线连接，最后由插座的Y端输出信号。
以后实验若再用阶跃信号时，方法同上，不再赘述。
实验步骤：①按表二中的各典型环节的模拟电路图将线接好(先接比例)。
(PID先不接)②将模拟电路输入端(U i)与阶跃信号的输出端Y相连接；模拟电路的输出端(Uo)接至示波器。
③按下按钮(或松开按钮)SP时，用示波器观测输出端的实际响应曲线Uo(t)，且将结果记下。
改变比例参数，重新观测结果。
④同理得积分、比例积分、比例微分和惯性环节的实际响应曲线，它们的理想曲线和实际响应曲线参见表三。
2．观察PID环节的响应曲线。
实验步骤：①将U1单元的周期性方波信号(U1 单元的ST端改为与S端用短路块短接，S11波段开关置于“方波”档，“OUT”端的输出电压即为方波信号电压，信号周期由波段开关S11和电位器W11调节，信号幅值由电位器W12调节。
以信号幅值小、信号周期较长比较适宜)。
②参照表二中的PID模拟电路图，按相关参数要求将PID电路连接好。
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。
频率特性测定
实验四 控制系统的频率特性一、 实验目的应用频率特性测试仪测量系统或环节的频率特性。
二、 实验设备1、 长余辉双踪示波器2、 TDN- AC /ACS 自动控制原理/计算机控制原理教学实验系统3、 配套的电阻、电容、导线等三、实验原理1、原系统的原理方块图，见下列图1。
图1被测系统方块图系统(或环节)的频率特性)(ωj G ，是一个复变量。
可以表示成以角频率ω为参数的幅值和相角：本实验应用频率特性测试仪测量系统或环节的频率特性。
图1所示系统的开环频率特性为：采纳对数幅频特性和相频特性表示，则上式表示为：将频率特性测试仪内信号发生器产生的超低频正弦信号的频率从低到高变化，并施加于被测系统的输入端[r(t)]，然后分别测量相应的反馈信号[b(t)]和误差信号[e(t)]的对数幅值和相位。
频率特性测试仪测试数据经相关器运算后在显示器中显示。
依据式3和式4分别计算出各个频率下的开环对数幅值和相位，在半对数座标纸上作出实验曲线：开环对数幅频曲线和相频曲线。
依据实验开环对数幅频曲线画出开环对数幅频曲线的渐近线，再依据渐近线的斜率和转角频确定频率特性(或传递函数)。
所确定的频率特性(或传递函数)的正确性可以由测量的相频曲线来检验，对最小相位系统而言，实际测量所得的相频曲线必需与由确定的频率特性(或传递函数)所画出的理论相频曲线在一定程度上相符。
如果测量所得的相位在高频(相关于转角频率)时不等于-90°(q-p)[式中p和q分别表示传递函数分子和分母的阶次]，那么，频率特性(或传递函数)必定是一个非最小相位系统的频率特性。
四、实验步骤1、准备：将信号源单元(U1 SG)的ST插针和+5v插针用“短路块〞短接。
2、被测系统的模拟电路图，见图2图2 被测系统3、测量系统的开环对数幅频曲线和相频曲线。
1〕将频率测试仪中的信号发生器的频率调节为0.lKHz，(正弦波)，幅值调节至适当值，并施加至被测系统的输入端。
扫频仪
扫频仪一、扫频仪的用途1、扫频仪：又称频率特性测试仪，它能够直接显示被测电路的频率—幅度特性2、扫频仪的由来：一般示波器只能显示幅度与时间关系的曲线，而扫频仪由于把调频和扫描技术相结合，能显示频率与幅度关系的曲线，所以称它为扫频仪。
其调频信号也称为扫频信号。
3、扫频仪的用途：测定调谐放大器、宽频带放大器、各种滤波器、鉴频器以及其他有源或无源网络的频率特性。
在测试中，用示波管直接显示被测电路的频率响应曲线，因而对无线电通信、广播电视、雷达导航、卫星地面站等设备的测试，以及有关电路的分析和研究提供方便。
二、扫频仪的分类1、按组成分：有显示的：如：BT-3 型频率特性测试仪BT-8 型频率特性图示仪2、按用途分：通用扫频仪、专用扫频仪、收音机统调图示仪、电视机统调仪、载波通信专用扫频仪、微波综合测试仪等。
3、按频率划分：有收音机中频图示仪、电视机视频扫频仪等。
三、扫频仪常用术语1、光电2、辉度3、聚焦4、频带宽度5、信号6、灵敏度7、增益8、衰减9、衰减器10、匹配11、移相器12、移相网络13、稳定性14、幅度频率特性15、频率特性16、扫频信号发生器17、中心频率18、频偏19、寄生调幅20、调频非线性四：扫频仪实例（收音机生产调试AM、FM专用仪器）日本目黑MSW—7125A（一）：仪器能够提供的具体指标为：1．包括 IF(455KHz/10.7MHz),LW,MW,SW,FM波段2．具有窄频与宽频扫频功能3．扫频范围 455KHz/10.7MHz/0.1-3MHz/1.5-30MHz/63-110MHz 4．扫频宽度 10KHz-36MHz5．输出电平(50欧负载) 100dBu(0.1rms)准确度±1dB 输出控制 80dB(1dB/每步进)6．频率可变范围扫描范围内任意的5个频率点7．设定方式(存储方式) 4位或5位最小设定位数 0.1KHz/1KHz/10KHz8．显像管 23cm(9英寸)电磁偏转，垂直灵敏度 1mV/格，可变，附有20dB衰减器9．频率响应 DC-10KHz10．外形尺寸/重量约230W*330H*370Dmm/10.5kg（二）面板上各键及各位置功能1、显示屏显示测试波形，这个部位无需操作2、显示屏下部的左边一排灯：每个灯的上面都有一个波段代号“455KHz”，“10.7MHz”，“LW-MW”，“SW”，“FM”，这排灯的左边标注着“band”意即波段的意思。
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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。
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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。
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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。
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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 。
图7 - 3 所示为变容二极管法扫频振荡器原理图, 其中由VT1 等组成电容 三点式振荡器, 变容二极管VD1 、VD2 与L1 、L2 及VT1 的结电容组成振 荡回路, C1 为隔直电容,L3 为高频扼流圈。调制信号经L3 同时加至变容 管VD1 和VD2 的两端, 当调制电压随时间作周期性变化时, VD1 和VD2 结 电容的容量也随之变化, 从而使振荡器产生扫频信号。
1.扫描信号源 扫描信号源用于产生扫描电压u1 和扫频起停控制信号u2。u1 除用于示
波器水平扫描外, 还是扫频信号u3 的频率调制信号。实用扫频仪常用50 Hz 正弦波作u1。
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u2 用于控制扫频信号源在示波器扫描正程时振荡, 以在荧光屏上得到幅 频特性曲线;在扫描回程时使扫频信号源停止振荡, 以在荧光屏上得到一 条水平基线, 该水平基线正好用作被测频率特性曲线的参考基线(零值线) 以利于观测, 如图7 - 2 (a) 所示。若无扫频起停控制信号u2, 由于变压器 磁芯等磁滞材料的磁滞效应, 当u1 由大变小, 即由扫描正程变为回程时, 扫频信号的瞬时振荡频率将不再沿原来的曲线减小, 而是沿新的曲线减 小, 故在荧光屏上得到的是完全不重合的两条频率特性曲线, 给观测带来 不便, 如图7 - 2 (b)所示。
菱形频标是由低通滤波器对差频信号的选择性而形成的, 其选择性不可 能无限高, 故菱形频标总要占有一定的宽度, 只有在特性曲线上占有的宽 度相对较窄时, 才能形成相对很细的可分辨的频标, 否则频标相互靠近、 连接, 甚至局部叠加, 难以确定频率值。故菱形频标适于高频测量。
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单元7 频率特性测试仪的应用
1 7. 1 扫频仪的工作原理 2 7. 2 扫频仪的主要性能指标
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7.1.1 频率特性测量方法
被测电路的频率特性曲线即幅频特性曲线, 其测量方法包括点频测量法 和扫频测量法。
(1) 点频测量法即静态测量法, 由人工逐次改变输入正弦信号的频率, 逐 点记录对应频率的输出信号幅度而得到幅频特性曲线。该方法烦琐、费 时、不直观、测量误差大。
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4.频标产生电路 频标信号形成电路、混频器与晶振等构成频标产生电路, 用于产生进行
频率标度的频标信号, 以便读出各点对应的频率值。 5.Y 放大器 Y 放大器用于对检波输出信号进行放大、处理, 它的输出被送至示波管Y
偏转系统, 使幅频特性曲线得以在荧光屏的垂直方向上显示出来, 其放大 量由面板上的Y 增益电位器控制。
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7. 1 扫频仪的工作原理
2.扫频信号源 扫频信号源即频率受控振荡器, 用于在u1、u2 控制下产生频率随u1 电压
增大而升高的扫频信号u3, 并把u3 输出给被测电路。 由于示波管电子束的水平偏移与u1 的大小成正比, 而u1 与u3 的瞬时频率
具有一一对应关系, 故示波器X 轴相应地成为频率坐标轴, 在荧光屏上的 每一水平位置从左向右频率线性升高。扫频仪的工作波形如图7 -1 (b) 所示。 3.检波探头 由于被测电路的频率特性不同, 被测电路输出信号的幅度会随着频率的 升高而产生变化。检波探头用于对该变化进行峰值检波, 并将检波输出 信号送往Y 放大器, 该信号的幅度变化反映的是被测电路的幅频特性, 因 而在荧光屏上能直接观察到被测电路的幅频特性曲线。
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7.1.4 频标产生电路
扫频仪采用在幅频特性曲线上叠加频标的方法进行频率标度, 包括菱形 频Leabharlann 和针形频标两种, 一般由差频电路产生。
1.菱形频标 图7 -4 (a) 所示为菱形频标产生原理图, 它对扫频信号与标准信号的基波
、谐波进行混频而得到“零差频”的菱形频标, 如图7 -4 (b) 所示。设标 准信号频率为fs, 则谐波信号源输出信号频率为基波fs 及各次谐波fs1、 fs2、fs3、……。扫频信号源与谐波信号源输出的信号经混频器混频后, 再经低通滤波输出差频信号, 由此得到一系列零差频点。