扫频源
3-合成式扫频信号源基本构成
第三章合成式扫频信号源基本构成近代微波测量技术对信号源频率准确度和稳定度的要求越来越高，而信号源输出频率的准确度和稳定度，主要决定于主振荡器的性能指标。
模拟式扫频源是利用宽带电调振荡器作为主振荡器，再加上所要求的各种功能辅助电路和计算机软、硬件构成的扫频信号源。
在它们的构成中，由于没有考虑用参考频率进行稳频的措施，故频率稳定度和准确度都很难满足近代微波测量对频率准确度和稳定度的要求。
虽然适当的补偿和巧妙的设计可以最大限度地降低它们的影响，但本质上是不可能完全消除的。
随着电子技术的发展，已将高频率稳定度和准确度的晶体振荡器引入标准信号源。
但用晶体振荡器作为频率源时，其电路多在单一频率下工作，或可在极小频率范围内微调。
所以要将它用作宽带扫频信号源，还需要利用其振荡频率高度稳定和准确的特点，产生离散的、准确的、稳定的系列频谱，作为扫频测试信号，用这种方法制成的信号源称为频率合成式扫频信号源。
早期频率合成的含义是采用物理的方法，进行频率的加、减、乘、除运算，把一个作为参考的特殊频率信号(时基)变换为所需的频率，并使其具有与时基相同的频率稳定度和准确度。
频率合成技术开始于30年代，至今已发展成为电子设备中的一种重要部件，在电子测量技术中已得到广泛应用。
按频率合成方法分为直接合成法和间接合成法，按频率合成形式分为直接频率合成式、锁相频率合成式和数字频率合成式三种类型。
3.1 频率合成技术简述频率合成器也称频率综合器。
频率合成技术是用一个或少量的高稳定度的振荡器(如石英晶体振荡器)，通过谐波发生器(如阶跃恢复二极管倍频电路)或谐波混频器或锁相环路的方法来扩展频率的一种技术。
从而可以得到高稳定度的标准频率。
利用这种技术，能将较低的标准频率扩展到更高的频率乃至微波频率范围。
频率合成器能给出与晶振频率稳定度相同的大量离散频率。
3.1-1 直接式频率合成法早期的频率合成是通过混频(加减)、倍频(乘)、分频(除)来实现的，由于直接实现频率的变换，称为直接频率合成。
ss-oct 原理
SS-OCT（Swept Source Optical Coherence Tomography，扫频源光学相干断层扫描）是一种高性能的生物医学成像技术，主要用于对人体内部进行三维成像和病变检测。
它基于光学相干层析原理，通过扫描光源在光谱范围内连续波长的变化，获取不同深度组织的反射信号，从而实现对组织结构的成像。
SS-OCT 的原理可以简要概括为以下几点：
1. 光源：SS-OCT 使用一种特殊的扫频激光源，其输出波长在一定范围内连续变化。
这种光源可以获得不同深度的组织反射信号，从而实现高分辨率的三维成像。
2. 光学系统：SS-OCT 系统主要包括光源、分光器、扫描单元和探测器等部分。
分光器将扫频光源分成两束，一束作为参考光，另一束作为探测光。
扫描单元负责调整探测光在组织中的深度，以便获取不同深度的反射信号。
探测器接收参考光和探测光之间的干涉信号，并将其转换为电信号。
3. 信号处理：探测器输出的电信号经过信号处理单元，包括放大、滤波和模数转换等步骤，最终得到数字化的干涉信号。
计算机对这些信号进行处理，计算出不同深度的组织结构信息。
4. 图像重建：计算机根据组织结构信息，采用一定的算法对信号进行重建，得到可视化的三维断层图像。
通过比较不同时间点的扫描数据，可以观察到组织结构的动态变化，从而为临床诊断和治疗提供有力依据。
SS-OCT 技术具有高分辨率、高对比度、实时动态监测等优点，在眼科、皮肤科、神经科等领域有广泛的应用前景。
在我国，SS-OCT 技术的研究和应用正逐渐成为生物医学影像领域的一个热点。
扫频仪原理及应用
扫频仪原理及应用扫频仪（Spectrum Analyzer）是一种用于测量和分析信号频谱特性的仪器。
其原理和应用广泛用于无线通信、无线电广播、雷达、音频、视频等领域。
下面将详细介绍扫频仪的原理及应用。
一、原理1.采样：扫频仪通过接收和采样待测信号，将连续的模拟信号转换成离散的数字信号。
2.快速傅里叶变换（FFT）：采样到的信号经过FFT变换，将时域信号转换为频域信号。
3.频谱显示：通过将频域信号映射到频谱显示器上，以图形形式呈现信号的频谱特性。
二、应用1.通信与无线电领域：扫频仪可用于分析无线信号的频率、功率、调制方式等。
在无线通信系统的建设和维护中，扫频仪可用于寻找无线信号泄露、干扰源的定位和分析，以提高通信质量。
2.雷达系统：扫频仪可用于分析雷达系统的发射信号和回波信号，以评估雷达性能和故障诊断。
通过对雷达信号的分析，可以获得目标的速度、距离、角度等信息。
3.声频和音频领域：扫频仪可用于测试音频设备的频率响应、失真等特性。
在音频领域，扫频仪被广泛应用于录音棚、演出场所等环境中，以确保音质的准确还原和均衡。
4.视频和图像领域：扫频仪可用于分析视频和图像信号的频谱特性，以评估信号的质量和分辨率。
在视频监控和图像处理领域，扫频仪可用于检测信号的噪声、干扰和失真等问题。
5.科研实验室：扫频仪是科研实验室中常见的测试仪器，可用于各种频率信号的测量和分析。
科研人员可以利用扫频仪研究天线、滤波器、放大器等射频电路的性能特性。
总结：扫频仪是一种广泛应用于无线通信、无线电广播、雷达、音频、视频等领域的仪器。
它通过采样、FFT变换和频谱显示等原理，可以对信号的频谱特性进行测量和分析。
在实际应用中，扫频仪可以用于无线通信系统维护、雷达性能评估、音频设备测试、视频信号质量评估和科研实验等方面，具有重要的意义和价值。
扫频频标信号源操作指导书
扫频频标信号源操作指导书
扫频频标信号源操作指导书
一、仪器电源接通之前，应由专业人员正确连接射频输出RF，频标输出（MARKER），
水平扫描
输出（SWEEP），公共接地（GWD）。
二、检查仪表的指针是否在零位。
三、打开仪器电源开关，相应指示灯亮。
四、调节“RF”和“MARKER”电平旋钮至合适值，其射频输出大小由仪表指示。
五、调节扫描“CENTER”（中心）和“WIDTH”（带宽），使测试显示为最佳。
六、仪器使用完毕，应关断电源开关。
GAG-809音频信号源操作指导书
一、仪器电源接通之前，检查仪器背面的电源设定是否与供电电源相符。
二、打开仪器电源开关，相应指示灯亮。
三、按下“WAVE FORM”键，输出方波，松开“WAVE FORM”键，输出正弦波。
四、根据测量需要，选择合适的频段“FREQ RANGE”键，调节频率旋钮至需要的
频率值。
五、转动“ATTENVATOR（dB）”和“AMPLITVDE”键，使输出电平达规定值。
六、仪器使用完毕，应及时关断电源。
K波段高线性扫频源研制
４ ６・
Ｋ 波段 高 线性扫 频源 研制
Ｏ八 一科技
Ｋ 波 段 高 线 性 扫 频 源 研 制
雷东 袁 继 钢
（ 八 一电子 集 团高频高 能 室 四川 广 元 ６ ８ １ ） 零 ２ ０ ７
摘
要 ： 文介 绍 了一种Ｄ Ｓ 本 Ｄ 激励Ｐ 结构 的Ｋ Ｕ 波段 高线性扫 频 源的设计 方 法，
ｆ ４ １斯科 尼 克 主 编 ．雷达 手 册 ．北 京 ： 电子 工 业 出版社 ，２ ０ ． ０３
『 ５ １赵 素 等．高线 性度 调 频 毫米 渡信 号 源 的研 究．系统 与 电子 工 程 ，１９ ９２第 ２期 ｆ ６ １恽 小 华等 ．毫 米 波 宽 带超 线 性 扫 频 源．电子 学报 ．１９ ９ ６第 ２期．
当体积、功耗等条件许可 ，可以将 Ｄ Ｓ Ｄ 激励 ＰＪ 结构调整为 Ｄ Ｓ Ｉ Ｌ Ｄ 激励混频 Ｐ Ｌ Ｌ 结构 ，其
相位 噪声 、杂散 性能 有望进 一步 提高 。
参考 文献
… 白居 宪．低 噪 声 频 率合 成 ，西 安 ：西安 交通 大 学 出版社 ．１９ １ ９５ 『 ２ １张厥 盛．锁 相技 术．西安 ：西安 电子 科 技 大 学 出版 社 。２０ ．１ ． ０６ ２ 『 ３ １阮 成礼 ．毫米 波 理论 与 技 术 ．成都 ： 电子 科 技 大 学 出版 社 ，２０ ．１ ． ０２ ２
１ 引言
随着 雷 达探 测 技术 的发 展 ，对 雷 达 的作 用 距离 、分 辨率 等 性 能 提 出 了越 来 越 高 的 要 求 。一般 而 言 ，调 频 连续波 雷 达 比传统 的 脉冲雷 达 能 获得 更 高 的距 离 分 辨率 和测 距 精度 ， 更 好 的抗截 获性 能 ，因而在 高精 度测 距 、成像 等领 域 中得到 了广泛 的应 用 。 在调 频 连 续波 雷 达 中 ，扫 频源 线 性 度对 雷 达 测量 精 度 （ 分辨 率 ）有着 至 关 重要 的作 用 。采用 传统 的直 接 调制压 控 振荡 器 的方法 ， 线性 度 可控 制在 ２ ５ ，其 ％ ％左右 ，工 程 上通 常 采用 开 环或 闭环校 正 技 术来 进 行 线性 度 补 偿 ．但 该 方法 合 成 的扫 频 源 相位 噪 声 质量 不 高 ，无 法满 足 高精 度 测距 和 成像 的应 用 ；另一 种方 法 是基 于 Ｄ Ｓ的频 率合 成技 术 ，通 过 Ｄ 倍频 或上 变频 获得所 需 的信号 波形 ，其 线性 度可 达 ０ １ 。同时 相位 噪声 和 杂散性 能也较 ．％ ０
扫频信号源电路图与工作原理.
扫频信号源电路图与工作原理最简单的扫频信号源就是用一个选定的周期性的信号控制压空振荡器，使其频率按照控制信号的周期发射相应的变化。
控制信号有可能是正弦波，也可能是锯齿波，还有可能是三角波，波形根据需要而定。
压控振荡器也没有什么特别的地方，就是将振荡器的选频电路中的器件换成电压控制性即可，目前常用的做法是将ＬＣ选频电路中的Ｃ换成变容二极管，改变二极管的结电压，二极管的电容发生变化，于是振荡频率也就会发生相应的变化，成为压控振荡器。
下图便是一个很实用的电路。
图中的电路参数适合工作于２００－５００ＭＨｚ，若是５００ＭＨｚ以上频率可将６．８Ｐ电容换成３．３Ｐ，８００ＭＨｚ以上则应换成２Ｐ。
至于变容管上串联的电容可根据调制信号的属性在较大范围内内选择。
假如调制信号为视频，上图便成了一个很实用的调频电视调制器。
假如调制信号为锯齿波，则成为扫频信号发生器。
但是，这样的扫频信号发生器的用途很有限，因为扫频的宽度太小。
要想获得较宽的扫源，用这样一个简单的振荡器是很难实现的。
对于频率可调的ＬＣ谐振回路，可调范围是很有限的。
在较低频率时，如中波收音机，最高频率可以做到最低频率的３倍多一些。
在频率较高时，分布电容的影响较大，这个倍数逐渐减小，所以用一个振荡器做出来的可变频率现对范围很有限。
相对范围不容易增加，绝对范围是可以增加的，例如１０００－２０００ＭＨｚ的振荡器，最低频率１０００ＭＨｚ，最高频率２０００ＭＨｚ，有１０００ＭＨｚ的可调范围，却是很容易实现。
因此，若是用一个固定的１０００ＭＨｚ振荡器，与１０００－２０００ＭＨｚ的可变频率振荡器混频，非常容易获得０－１０００ＭＨｚ的差频，如下图所示。
说起来容易，想起来更容易，倘若真的需要这样一套装置，设计制作的工作量也还是不小的。
对于产品设计，这点儿工作量倒不算什么，但对于爱好者实验来说有点儿不合算。
好在有不少成品可以利用，例如电视机的ＵＨＦ本振，起码能保证（４７０＋３８）ＭＨｚ────（８６０＋３８）ＭＨｚ的电控可调范围；卫星接收机的调谐解调器本振频率绝对可调范围更大，大部分能保证（８５０＋４８０）ＭＨｚ────（２２５０＋４８０）ＭＨｚ的电控可调范围。
DDS线性扫频特性及扫频源设计方案
DDS线性扫频特性及扫频源设计方案线性调频连续波（LFMCM）雷达具有不存在距离盲区、时带积大、发射功率低、截获率小、接收灵敏度高等优点，因而在汽车防撞、毫米波成像、探测埋地物件（地雷、管道等）、导弹末制导等领域发挥着越来越重要的作用。
传统的LFMCM主要采用压控振荡器来实现，这种方法不能保证信号的高线性度。
因此，现今愈来愈多地采用基于DDS的产生方法，其主要优势在于工作模式多、频率转换（扫频）时间快、频率分辨率高、输出相位可调。
其劣势在于杂散较大，输出频率范围较低（一般小于系统时钟的1／3）。
另一方面，受DDS 输出频率范围的限制，往往需要对DDS的扫频输出频带进行扩展，扩展方法主要有直接倍频、多次上变频、DDS+PLL混合。
LFMCW信号的线性度特性对雷达的检测和测距性能具有直接影响，所以，如何提高扫频线性度是LFMCW雷达的一个重要课题。
目前，一般扫频源（VCO）线性度为5％左右，改善扫频信号源的方法可分为开环补偿和闭环补偿。
这两种方法一般可将线性度做到千分之几，现在被广泛使用的延时锁相法属于闭环补偿方案，其线性度可达到十万分之几。
但对于要求比较严格的应用领域（如导弹末制导等），这样的线性度还不能满足要求。
因此，要获得更高的线性度，DDS是，在一定条件下，它的线性度可达10-6。
本文主要讨论了以ADI公司推出的AD985x和AD995x为代表的DDS的线性扫频特性。
2 扫频非线性度分析LFMCW信号的射频输出可描述为一个理想线性扫频加上一个非线性频率误差，即由图1可见，对于DDS扫频而言，i为扫频初始频率，B为扫频带宽，t为扫频时间，当向上扫频时t为tUP；当向下扫频时t为tDOWN。
e（t）为非线性扫频误差，emax为非线性扫频误差。
由图1不难发现：DDS扫频具有很强的规律性。
DDS扫频实际上是DAC在起始频率和终止频率之间等间隔地输出频率，即输出频率等阶跃保持。
ADI公司的DDS有两个扫频性能控制参数，一是频率步进，二是驻留时间（向上扫频和向下扫频可以有不同的频率步进和驻留时间）。
带功放输出扫频信号源安全操作及保养规程
带功放输出扫频信号源安全操作及保养规程引言带功放输出扫频信号源是一种广泛使用于电子设备测试和调试领域的设备。
为了确保设备的正常运行和使用者的安全，本文将介绍带功放输出扫频信号源的安全操作规程以及保养指南。
安全操作规程在操作带功放输出扫频信号源之前，请务必遵守以下安全操作规程：1. 设备检查在操作之前，请仔细检查设备是否处于良好状态。
确保所有连接线、开关以及指示灯都正常工作。
如发现异常情况，请及时联系维修人员进行检修。
2. 电源接地带功放输出扫频信号源需接地，确保设备和电源之间有良好的接地连接，以减少静电和电击的风险。
务必使用标准的三脚插头和三线电源线。
3. 避免过载在使用带功放输出扫频信号源时，避免将输出功率设置过高，以免过载设备。
根据实际需求合理设置输出功率，并确保设备能够正常承受。
4. 避免过热长时间高负载工作可能导致设备过热。
为了避免过热情况，应将设备放置在通风良好的位置，并确保周围没有堵塞物。
5. 防止电击在操作过程中，避免触摸设备的裸露导线和连接部分，以减少电击的风险。
在进行任何操作或维护之前，请先将设备关闭并拔掉电源线。
6. 防止电气干扰带功放输出扫频信号源可能产生电磁干扰，因此请勿将设备放置在敏感的电子设备附近。
确保设备的工作环境没有其他电子设备或电磁源干扰。
保养规程为了延长带功放输出扫频信号源的使用寿命并保持其正常工作状态，以下是一些保养规程的建议：1. 定期清洁使用时，带功放输出扫频信号源的表面可能会积累灰尘和污渍。
请使用干净柔软的布轻轻擦拭表面，确保设备干净整洁。
请勿使用化学溶剂或腐蚀性清洁剂清洁设备。
2. 正确存放当带功放输出扫频信号源长时间不使用时，应将设备存放在干燥、通风的环境中，避免高温、潮湿或尘埃过多的环境。
存放时，应将设备放置在防尘罩内，并避免受到外部物品的碰撞和压力。
3. 定期校准和检查根据使用说明书的要求，定期进行设备的校准和检查，确保设备的输出频率和功率的准确性和稳定性。
扫频仪的工作原理
扫频仪的工作原理
扫频仪是一种测量设备，它通过扫描调整特定频率范围内的信号来分析频谱。
工作原理如下：
1. 输入信号：扫频仪接收外部输入信号，可以是电磁波信号、音频信号或射频信号等。
2. 频率扫描：扫频仪通过改变内部的参考振荡器或频率控制器的频率，扫描整个感兴趣的频率范围。
这使得扫频仪能够对涉及的多个频率进行分析。
3. 信号混频：扫频仪将输入信号与内部参考频率混合。
混频的结果是产生一个新的信号，该信号包含了原始信号的频率信息。
4. 频谱分析：通过使用谐波分析和滤波器技术，扫频仪将混频产生的新信号分解成不同频率的频谱成分。
这样，扫频仪可以将频谱显示在屏幕上，并提供与频率、幅度、相位等相关的参数。
5. 数据输出：扫频仪可以通过屏幕、打印机、计算机接口等方式输出测量结果。
这样，用户可以进一步分析、记录或处理获得的频谱数据。
总之，扫频仪的工作原理是通过频率扫描、信号混频和频谱分析来实现对输入信号频谱的测量、分析和显示。
扫频仪原理
扫频仪原理
扫频仪是一种广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域的仪器，它能够对
电磁信号进行频率扫描和分析，为工程师和技术人员提供了非常重要的数据支持。
在本文中，我们将介绍扫频仪的原理及其工作过程。
首先，扫频仪是一种电子测量仪器，它的基本原理是利用超外差技术对输入信
号进行频率转换，然后再对转换后的信号进行分析和显示。
在扫频仪中，输入信号经过一定的预处理后，会被送入混频器进行频率转换，转换后的信号会经过滤波、放大和检波等处理，最终被送入显示器进行显示和分析。
其次，扫频仪的工作过程可以分为以下几个步骤，首先是输入信号的接收和预
处理，包括天线接收、信号放大、滤波等处理；然后是频率转换，通过混频器将输入信号转换到中频范围；接着是信号处理，包括滤波、放大、检波等处理，以便对信号进行分析和显示；最后是信号显示和分析，通过显示器将处理后的信号进行显示和分析，工程师可以根据显示结果进行进一步的分析和判断。
扫频仪的原理非常简单，但是在实际应用中却有着非常广泛的用途。
它可以用
于无线通信系统中的频谱监测和分析，可以用于雷达系统中的信号分析和检测，也可以用于卫星通信系统中的信号分析和测量。
由于扫频仪具有频率范围广、灵敏度高、分辨率高等特点，因此在工程领域中得到了广泛的应用。
总的来说，扫频仪是一种非常重要的电子测量仪器，它的原理简单、工作稳定、应用广泛。
通过对扫频仪原理及工作过程的了解，我们可以更好地理解它在无线通信、雷达、卫星通信等领域中的应用，为工程师和技术人员提供更好的数据支持。
希望本文能够对大家有所帮助，谢谢阅读！。
扫频光源 原理
扫频光源原理
扫频光源是一种产生连续光谱的光源。
它利用一种称为扫频调制的方法来达到这一目的。
扫频光源的原理可以简单描述为下面几个步骤：
1. 光源：扫频光源通常采用激光二极管（LD）作为光源。
LD
可以通过电流调制来产生光频率的变化。
2. 扫频装置：扫频光源中的扫频装置通常使用电光调制技术，例如使用电流或电压调制LD的驱动电路。
这样可以改变激光
二极管的输出频率。
3. 频率扫描：通过改变驱动电路中的调制信号，可以改变激光的输出频率。
扫频光源会按照预定的扫频范围和扫频速率进行频率扫描。
可以根据实际需求来调整扫频的范围和速率。
4. 光谱分析：扫频光源产生的光信号会被接收器或光谱仪所接收和分析。
光谱仪可以将接收到的光信号分解成不同波长的光，从而得到整个光谱。
扫频光源具有宽波束宽度、高功率和较宽的光谱范围等特点，广泛应用于光通信、生物医学、光谱分析和光学成像等领域。
扫频信号发生器及扫频仪讲解
C6 L1 C3 R1
CT2 CT1
L3 C4 C5 OUT L2
+12V C7
①
入出
C1 IN
C ③ C=3P
②
V
扫频仪
R2 C2
R3
（2）测试步骤 在定标完成的基础上按①、②、③步骤测量工作。
（3）记录频率特性数据 在幅频特性中作一垂线使两边
画出当C=3P时的频率特性 记录：增益K= 44 dB
①③
Y轴主 放大器
②
频标发生器
V
②
f 调谐放①大器
V
①
③f
1
10
③ “扫频输出
检波探头
设放大10dB
“Y输入
100
”
”Байду номын сангаас
“Y衰减”
（3）调节“输出衰减”量使曲线高度为定标时的格 数(5格100%)，则“输出衰减”的变化量为放大器的 增（益4）。调“中心频率”可使特性曲线水平移动，“扫 频宽度”可改变曲线宽度，将特性曲线移至屏幕中央
测量频点的选择对测量结果有很大影响，特别对某 些特性曲线的锐变部分以及失常点，可能会因频点选 择不当或不足而漏掉这些测量结果。
2．扫频测试法 1）扫频仪的基本结构 其示波管屏幕能直接显 示一定频段中的幅频特性曲线。
扫描仪的基本结构
2．扫频测试法
扫频测试法的扫频频率的变化是连续的。
优点：扫频信号的频率连续变化，扫频测量所 得的频率特性是动态频率特性，也不会漏掉细 节。
（3）频标信号发生器的旋钮与作用 ①②③四频频外种标 标 接选 幅 频择 度 标:::一 可 使般改用有变外1频频M标标H在时Z、屏，1幕由0M上此H显插Z、示座5的输0幅入MH度Z及外接
2-模拟式扫频信号源基本构成
第二章模拟式扫频信号源基本构成2.1 引言目前常用的微波信号源主要分为三种类型：模拟式微波扫频信号源、微波合成信号源及微波合成扫频信号源。
这是从实现方式和输出信号的频率特征方面归类的。
微波扫频信号源既可输出快速连续的扫频信号，又可输出点频信号。
其输出信号的指标较差，但价格便宜，可应用于一般的通用测试。
微波合成信号源可输出频率精确、频谱优良的信号，一般还可进行步进和列表扫频，价格较高。
微波合成扫频信号源将以上两种信号发生器有机结合，功能丰富，性能优良，但价格昂贵。
信号源的作用归根结底是为通信或测量提供频谱资源。
要准确地评价信号源的性能特性，必须掌握其输出信号的表征方法。
微波合成源的性能特性主要包括频率特性、输出特性和调制特性三个方面：一、频率特性1. 频率范围亦称频率覆盖，即信号源能提供合格信号的频率范围，通常用其上、下限频率说明。
频带较宽的微波信号源一般采用多波段拼接的方式实现。
目前，微波信号源已实现从10MHz到60GHz的同轴连续覆盖;再往上则分别覆盖每个波导波段，最高有178GHz的产品出现。
2. 频率准确度和稳定度频率准确度是信号源实际输出频率与理想输出频率的差别，分为绝对准确度和相对准确度。
绝对准确度是输出频率的误差的实际大小，一般以kHz、MHz等表示;相对准确度是输出频率的误差与理想输出频率的比值。
稳定度则是准确度随时间变化的量度。
合成信号发生器在正常工作时，频率准确度只取决于所采用的频率基准的准确度和稳定度，稳定度还与具体设计有关。
合成器通常采用晶体振荡器作为内部频率基准，影响长期稳定性的主要因素是环境温度、湿度和电源等的缓慢变化，尤其是温度影响。
因此根据需要不同，可分别采用普通、温补、甚至恒温晶振，必要时可让晶振处在不断电工作状态，目前通用恒温晶振的日稳定度可以达到5×10-10，校准后准确度可以超过10-8。
非合成类信号发生器的频率准确度取决于频率预置信号的精度及振荡器的特性，一般情况下在0.1%左右。
扫频仪的原理与分析
扫频仪的原理与分析施蒙皎（电信二班--0911*******）摘要：在电子测量中，经常遇到对网络的阻抗特性和传输特性进行测量的问题，其中传输特性包括增益和衰减特性、幅频特性、相频特性等。
用来测量前述特性的仪器我们称为频率特性测试仪，简称扫频仪。
它为被测网络的调整，校准及故障的排除提供了极大的方便。
本文对扫频仪的原理进行介绍和分析。
关键词：电子测量；扫频仪；原理；引言：随着科技全面的飞快发展，电测技术也跟随着快速发展，各种电子测量仪器的性能更新的更加完善。
扫频仪是如今电子技术中的一种重要的电测仪器，在学校里的电子测量实验课中也接触到了这种仪器，但很多同学都只会照着步骤完成实验任务，却对仪器本身的工作原理和组成原理知之胜少。
本文将就这一情况对扫频仪的原理进行阐述与分析。
1.扫频仪的组成：主要由扫频信号源和显示系统两大部分组成。
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、检波探头等组成的一般由扫频信号源、宽带放大器、锯齿波源、显示器设备、频标信号源、X轴放大、Y轴放大、面板键盘和输出电源等组成。
（1）扫频信号源的构成及功能：扫频信号源由扫频单元、频标单元和衰减器三部分组成，在控制信号的作用下要求扫频信号源具有的功能：①能产生频率做线性变化的扫频信号；②这个扫频信号的输出是等幅的，具有一定的功率；③扫频信号的频偏应尽可能大且中心频率可调；④要求扫频信号的线性度良好；⑤能产生和扫频信号同步的频率标记；⑥输出阻抗要恒定。
（2）显示系统的构成及功能：构成：显示系统主要由斜波电压发生器，X,Y轴通道发大气和示波器等组成。
功能：扫频信号加至被测的四端口网络，要想观察到被测四段口网络的幅频特性，必须借助于显示系统。
显示系统为测试提供了一个良好的界面，借助于这个界面可以直接观察到被测电路的幅频特性曲线。
显示系统主要要求：轨迹清晰明亮，在正常输出情况的前提下有足够高的增益。
2.扫频仪的基本工作原理：扫描电压发生器产生的扫描电压同时加在扫频信号发生器和X通道上，将扫频信号的变化程度与扫描电压的变化达到一致，使每个扫描点与扫频信号的输出能对应起来。
高精确度扫频信号源的实现
高精确度扫频信号源的实现朱延海(江苏警官学院公安科技系,江苏南京210012)[摘要] 介绍了扫频信号源是各类扫频仪和网络测试仪的关键,不同的应用场合有不同的侧重,对于使用广泛的宽带扫频信号源,采用混频的方法解决倍频程的问题,对扫频线性和频率稳定、频率精确方面加以控制.采用锁相技术实现合成扫频信号源在工程上的具体应用,宽带扫频信号源的设计采用多环控制,扫频和固频均采用锁相环路,环路中结合吞脉冲技术,扫频振荡环路解决扫频线性度问题,并综合考虑各环节在工程实践上的具体问题,在高速分频的处理上采用ECL 电路,压控振荡器采用高速模拟器件,电源供电等环节均加以适当处理,以提高信号源的整体性能.[关键词] 扫频信号源,锁相,压控振荡器[中图分类号]T N753.7 [文献标识码]B [文章编号]167221292(2006)0120020204The Rea li za ti on of the Prec ise Frequency Sweep S i gna l SourceZHU Yanha i(Depart m ent of Forensic Science,J iangsu Police Officer College,Nanjing 210012,China )Abstract:Frequency s weep signal s ource,which e mphasizes on different as pects according t o different situati ons,is the keyst one of vari ous s weepers and net w ork test sets .A s a result of octaves,widely -used br oad band frequency s weep signal s ource al w ays exp l oits m ixing t o p r oduce out put signals,which will achieve a better result if contr olled well in such as pects as frequency s weep linearity,frequency stability and frequency p recisi on .A t p resent,due t o the l ower stability and accuracy of domestic frequency s weep signal s ource,the technol ogy of using phase l ock t o p r oduce frequency s weep signal s ource has been app lied many ti m es .I n order t o design br oad band frequency s weep signal s ource,multiring is used,and frequency s weep and fixed s weep adop t phase l ock l oop circuit,while considering con 2crete p r oble m s in each step.EC L circuit is used during the treat m ent of high 2s peed fracti onal frequency,while VC O using high 2rate anal og device,and als o with the treat m ent of power supp ly,hence the overall perf or mance of s ource will be i m p r oved .W ith the i m p r ove ment,the s ource can p r ovide p recise input standard in s ome measure ments on os 2cillat ors,a mp lifiers,cables,standing wave,frequency s pectru m s,etc .,which will make the whole measure ment p r ocess more accurate and credible .Key words:frequency s weep signal s ource,phase l ock,VC O 收稿日期:2005208225.作者简介:朱延海(19702),讲师,主要从事电子信息与计算机应用等方面的教学与研究.E 2mail:zhuyanhai@j p i .gov .cn0 引言在现代电子测量技术中,经常会涉及到被测电路幅频特性的测试问题,对于一般的应用,比如声表面波滤波器,人们可能仅关心在一定的频带范围内的幅度变化,生产过程中的测试环节就是这样,操作人员可以通过仪器设备快速获取波形曲线来判断产品是否合格.而在有些应用领域,人们还会关心被测电路的频谱分布.另外,有的应用场合要求在宽频带范围内观察被测件,而有时则要在高精度、窄带的条件下进行精确测量,所有这些场合均需要高精度、高稳定度的扫频信号源.目前国产的多数扫频信号源或带测量通道及显示的扫频仪其精度都不高,其扫频振荡器本身精度不高是主要原因,这类信号源往往没有精准的频率控制环路,其频谱纯净度也不太理想,频率不稳,扫频线性不好,平坦度不够,在要求较高的测试场合仍然是进口高档仪器一统天下,而进口仪器的高价位制约了中小公司的使用,寻求高性价比的扫频信号源是第6卷第1期2006年3月 南京师范大学学报(工程技术版)JOURNAL OF NANJ I N G NOR MAL UN I V ERSI TY (E NGI N EER I N G AND TECHNOLOGY ) Vol .6No .1Mar,2006摆在我们面前的一个重要任务.1 带锁相扫频信号源整体方案本文所研究的扫频信号源扫频范围在0～1300MHz,之所以如此考虑,是因为在这一频段的扫频应用面相当广,具有良好的社会效益和经济效益,对于这一频段的扫频信号源,其倍频程已远远超过了利用单一振荡直接产生的可能,故基本思路仍然是采用混频的方法:一个振荡器工作在2300～3600MHz 的高频扫频范围,另一个振荡器工作在2300MHz 的固定频率,通过混频滤波后产生0～1300MHz 的扫频信号输出,经1800MHz 滤波器和1800MHz 宽带放大器处理后,输出高质量的扫频信号.为了达到高精确度、高稳定度的输出,两个振荡器均采用锁相技术.锁相环路是一个能够跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统,主要由鉴相器(P D )、环路滤波器(LF )和电压控制振荡器(即压控振荡器,VCO )3个基本部件组成.压控振荡器的输出经一系列分频后加到鉴相器上,与输入的参考信号进行相位比较,鉴相器输出的误差信号经环路滤波器后加到压控振荡器上调整其振荡频率,当环路进入锁定同步状态时,在输入信号频率固定的条件下,环路输出信号与输入信号之间频差等于零,相差等于常数.只要能保证输入参考信号的精确度和稳定度,锁相环路设计良好,就能获得高质量的振荡输出.扫频振荡器和固频振荡器在锁相环中对高频信号的分频,均采用了ECL 高速器件进行预分频,提高了电路的可靠性.且固频振荡器锁相环采用吞脉冲技术,在不改变频率分辨力的同时提高压控振荡器输出频率;固频振荡器锁相环之鉴相输入参考频率为1MHz,保证了快速的频率转换.对于扫频振荡器锁相环,其鉴相器输入为9～14MHz 的扫频信号,这一扫频也采用锁相技术以提高精度,这就保证了高频扫频信号的精确度和稳定度.原理框图如图1所示.2 固频振荡器单元电路实现对于2300MHz 的固频振荡器,其实现框图如图2所示.具体工作过程:压控振荡器输出高频信号必须经一系列分频后与鉴相器的参考标准信号1MHz 进行相位比较,鉴相器输出调整信号经环路滤波器消除高频成分,以提高环路性能,然后送入积分器形成调整电压对VCO 进行控制.2.1 ECL 预分频电路加到锁相环鉴相器上的参考频率为1MHz,VCO 输出的2300MHz 高频信号须经一系列降频后送鉴相器进行相位比较,这样的高频必须先由高速器件进行分频,这里采用ECL 器件电路先进行4分频,ECL 即射极耦合逻辑,是带有射随输出结构的典型输入输出接口电路,ECL 电路的最大特点是其基本门电路工作在非饱和状态,因此ECL 又称为非饱和性逻辑.也正因为如此,ECL 电路的最大优点是具有相当高的速度.这种电路的平均延迟时间可达几个ns 数量级甚至更少.所以ECL 电路的逻辑摆幅较小(仅约018V ).当电路从一种状态过渡到另一种状态时,对寄生电容的充放电时间将减少,这也是ECL 电路具有高开关速度的重要原因.另外,ECL 电路是由一个差分对管和一对射随器组成的,所以输入阻抗大,输出阻抗小,驱动能力强,信号检测能力高,差分输出,抗共模干扰能力强;但由于单元门的开关管对是轮流导通的,对整个电路来讲没有“截止”状态,故电路的功耗较大[1].在本设计方案中,ECL 采用正电源的系统(+5V ),将V CC 接到正电源而V EE 接到零点.这样的电平通常被称为PECL (Positive Em itter Coup led Logic ).输出射随器工作在正电源范围内,其电流始终存在,这样有利于提高开关速度.在使用PECL 电路时要注意加电源去耦电路,以免受噪声的干扰.输出采用交流耦朱延海:高精确度扫频信号源的实现南京师范大学学报(工程技术版) 第6卷第1期(2006年)合,耦合电容靠近发送端放置.2.2 吞脉冲电路由于采用了前置分频,可以使得压控振荡器的输出频率提高,但输出频率只能以预分频的增量变化,这就降低了频率分辨力.若想不降低分辨力,则要求鉴相器输入参考频率降低,而这又会使频率转换时间延长.为了克服这一矛盾,采用吞脉冲技术,也即采用变模分频器.本方案中采用双模分频器,两个分频模数为64/65,当模式控制为高电平时分频模数为V+1(65),模式控制为低电平时分频模数为V(64),双模分频器的输出同时驱动两个可编程分频器,分别预置在N1和N2(N1>N2),并进行减法计数.这样双模分频器的工作频率为VCO经4分频后的频率上,频率较高,而两个可编程分频器的工作频率已降为该频率的1/V或1/(V+1),VCO的频率分辨力仍为参考频率,没有降低,频率转换时间也没有受到影响[2].2.3 鉴相器电路上述双模分频器电路输出信号频率经9分频后加到鉴相器,与参考频率(1MHz)进行相位比较,电路如图3所示.2.4 环路滤波环路滤波器具有低通滤波器特性,对整个锁相环的参数调整起着相当重要的作用.本方案中环路滤波采用RC有源滤波器形式,由3个单元电路串接而成,滤波性能较好[3].2.5 积分电路对环路滤波电路输出的信号电压进行积分,以形成压控振荡器的控制电压.积分电容的选取应注意选择泄漏电阻大的电容.2.6 压控振荡电路压控振荡器可采用变容二极管组成的高频LC振荡器或YI G小球振荡器.对于变容二极管组成的电路,是利用加在变容二极管上的电压发生变化时,二极管的等效电容会发生变化的特性,由变容二极管和电感组成LC振荡电路,其频率受电压的控制,从而组成压控振荡器.由于二极管的等效电容在一定的电压范围内变化量不是很大,可采用两个变容二极管背靠背或面对面串接的方法,这也有利于扫频线性的改善.对于工作在2300MHz这样的高频振荡器,电路的分布参数对频率有重要影响,应适当调整使锁相环易于进入捕获带,另外,振荡器腔体和电路元件的分布参数对频谱纯度也有重要影响[4].对于2300MHz固频振荡器不存在扫频线性度的问题,而在2300～3600MHz扫频振荡器电路中就要考虑,为此可在压控振荡器前级加一线性化调整电路.由于压控振荡器频率很高,为避免高频成分通过电源影响系统中其他电路,除了VCO本身要加良好的屏蔽以外,对VCO的供电电路也要加以考虑,电源可考虑采用达林顿电路,并在导线上加磁环,保证高频不经电源串入其他电路单元[5],如图4所示.3 扫频振荡器单元电路实现对于2300MHz～3600MHz扫频振荡器,其实现框图如图5所示.其工作过程如下:压控振荡器输出高频扫频信号经高通滤波器和宽带放大器后送分频电路以降频,然后送入鉴相器与9～14MHz的高精度扫频参考频率鉴相,鉴相输出经积分后送入线性化电路进行处理,以提高扫频线性度,输出的经畸变的锯齿形电压送VCO以控制扫频振荡器的频率.朱延海:高精确度扫频信号源的实现3.1 高通滤波器下限为1800MHz的高通滤波器可以有效地滤除一些低频无用成分,有利于整个锁相环路的工作,可以提高环路的捕捉能力,对有用的高频成分不受影响,下级隔离放大器一方面对信号进行适当的整形放大,另一方面为ECL分频电路提供电平转换.3.2 分频电路与固频振荡器锁相环中的对应部分相比,这里处理比较简单,4分频和64分频均采用高速的ECL器件实现.3.3 鉴相器电路与固频振荡器锁相环中的对应部分相比,电路形式基本一样,仍采用触发器型鉴相器,只是后面没加环路滤波器,而是直接送积分器处理.3.4 积分电路与固频振荡器锁相环中的对应部分相比,电路的反馈支路中增加了两只稳压管以嵌位输出电平,使其控制在一定范围内,防止失锁时输出电平过高,固频振荡环中不需考虑.3.5 线性化电路对扫频振荡器而言,扫频线性度是指在整个扫频宽度范围内,频标之间的间隔的均匀程度.这一指标虽然并不影响测量曲线的正确性,但在进行频率估计时会带来不便.虽然估计误差实际上非常小,但在外观感受上让人不愿接受.作为高精确度的扫频信号源,扫频线性有必要进行优化.由于压控振荡器的输出频率难以和其受控电平呈线性关系,为此可预先将该电平作适当畸变,以使最终的频率输出线性度良好.3.6 压控振荡器与固频振荡器锁相环中的对应部分相类似,VCO的供电部分也采用达林顿电路,以减少高频信号通过电源的辐射,电源线上也应套磁环增加抗干扰能力.4 结语现代电子测量仪器是一个完善的系统,必须充分运用模拟、数字以及计算机等方面的技术,任何单一技术均不易独立完成一个复杂的系统,它们相互之间有时是不能互相替代的.数字技术、单片机技术、数字信号处理技术的飞速发展,虚拟仪器应用领域的不断拓展,都不能抛开模拟技术,而模拟技术也不能离开各种自动控制,这是整个电子技术的发展.对于本文提出的方案,正是各项技术的综合应用,对于高精确度、高稳定度的扫频信号源,其可靠工作正是一个完整测试系统中的一个部分.[参考文献](References)[1]许姜南.数字逻辑电路[M].修订本.南京:东南大学出版社,1997:4649.XUJ iangnan.D igital Logic Circuit[M].Rev.ed.Nanjing:S outheast University Press,1997:4649.(in Chinese)[2]万心平,张厥盛,郑继禹.锁相技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,1991:159169.WAN Xinp ing,ZHANG Juesheng,Z HE NG J iyu.Phase Locking Technique[M].Xi’an:Xidian University Press,1991: 159169.(in Chinese)[3]吴镇扬.数字信号处理的原理与实现[M].南京:东南大学出版社,1998:6974.WU Zhenyang.The Princi p le and Realizati on of D igital Signal Pr ocessing[M].Nanjing:Southeast University Press,1998: 6974.(in Chinese)[4]鲁特金.常用电子测量仪器的使用[M].北京:电子工业出版社,1991:2126.RUTKI N A M.The U se of Typ ical Electr onic Measuring Apparatus[M].Beijing:Publishing House of Electr onics I ndustry, 1991:2126.(in Chinese)[5]张纪成.电路与电子技术(中册・模拟电子技术)[M].北京:电子工业出版社,2002:172178.Z HANG J icheng.Circuit and Electr onic Technique(No.2Si m ulative Electr on Technique)[M].Beijing:Publishing House of Electr onics I ndustry,2002:172178.(in Chinese)[责任编辑:刘 健]。
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广州大学
《信号与系统实验》
综合设计性实验
报告册
实验项目扫频源
学院物电学院年级专业班电子122
姓名唐华杰学号1219200010
成绩
实验地点电子楼316 指导老师
《综合设计性实验》预习报告
实验项目：扫频源
一引言：
输出频率随时间在一定范围内反复扫描的正弦波信号发生器称为扫频信号发生器，使用这种仪器就可以实现频率特性的自动或半自动测试，相对于“点频法”测试器件的频率特性，扫频信号源可以达到测试简便又快捷的目的。
二实验目的：
1．了解扫频信号源的工作原理及其作用。
2．掌握扫频信号源的使用方法。
三实验原理：
1.工作原理
利用普通的信号发生器测试频率特性时，需要配合使用电压表。
逐点调整信号发生器的输出频率，用电压表记录相应的被测设备或系统的幅度数值，然后在直角坐标平面上以频率为横坐标，以记录的数值（如幅度、幅度比等）为纵坐标，描绘出被测器件的频率特性。
这种测试方法称为“点频法”。
“点频法”虽然准确度较高，但是繁琐而费时，有些频率间隔不够密就被漏去，难以全面了解被测系统的频率特性。
输出频率随时间在一定范围内反复扫描的正弦波信号发生器称为扫频信号发生器，使用这种仪器就可以实现频率特性的自动或半自动测试，达到测试简便又快捷的目的。
扫频信号源的作用是提供频率按一定规律变化的扫频信号，应具备以下性能：频率——宽带线性扫频，寄生调频小，谐波含量低；功率——输出大且输出口反射小，有良好的内稳幅和接受外稳幅的能力，漂移小；工作方式——有固定频率和扫频输出，扫速可调。
使用扫频信号发生器，配合一些设备（如检波器、移相器、示波器等），可以方便地测量被测设备或系统的频率特性。
动态特性和信号的频谱，因而在自动和半自动测量中获得愈来愈广泛的应用。
示波器适合于在定性或半定性扫频测量中作指示器用，可以在全频段上给出直观的测量结果。
对示波器提出的要求是：
①Y偏转灵敏度高，漂移小，最好是对数放大，双线；
②衰减器有精确的粗、细调校准刻度；
③长余晖，最好是可变余晖；
④有外扫描及直流输入口；
⑤荧光屏有专门的分贝、驻波比刻度盘。
图2-1为扫频信号发生器的方框图。
与普通正弦信号发生器一样，扫频信号发生器包括：正弦波振荡器、电平调制器和输出衰减器等部分。
正弦振荡器在扫频电压的作用下，按一定的规律，在一定的范围内反复扫描。
扫描电压由扫描电压发生器产生，有的呈锯齿波，有的呈三角波，其扫频规律则为线性；如扫描电压呈对数形，则扫频规律是对数的。
前者能获得均匀的频率刻度，是最常用的工作方式；后者运用于宽带扫频的情况。
本实验中扫频信号发生器的扫频电压为锯齿波，8038产生的三角波经斜率调整后得到。
图2-3-1 扫频信号发生器方框图
实验中的扫频信号发生器核心器件采用的是ICL8038函数信号发生器。
它集成了三角波和方波发生器、正弦波变换网络、恒流源控制网络等部分。
函数发生器ICL8038的频率控制端的输入电压范围一般为3.8-12V，为了不让输出的扫频信号失真，还必须让锯齿波在3.8-12V线性变化。
输出扫频信号的频段取决于外接电阻及外接电容。
具体如下：
0.33
f
RC
在本实验模块中，外接电阻R
303=R
304
=4.7kΩ，而外接电容受开关控制，因此，
在做实验时，当选择不同的开关，输出扫频信号的频段也就不同。
四实验内容：
1．用示波器观察锯齿波扫频压控信号的波形。
2．用示波器观察扫频信号源输出扫频信号的波形。
五重点问题：
1.认识扫频信号源的工作原理及其作用。
2.分析输出扫频信号的频谱
六参考文献：
[1]承江红等. 信号与系统仿真及实验指导北京：北京理工大学出版社，2009
[2]郑君里、应启珩、杨为理. 信号与系统.第二版. 北京：高等教育出版社，2000
[3]陈后金等. 信号与系统.第二版北京：清华大学出版社，2005.7
广州大学
原始数据记录表
学生姓名唐华杰学号1219200010 同组人杨凡
班别电子122 专业电子信息科学与技术学院物理与电子工程学院
实验项目扫频源指导老师
实验进行时间2014 年4 月25 日8:30 时至10:05 时；实验地点电子楼316
原始数据记录：
备注：
注：（1）此表格不够可加页；（2）此表格须连同实验报告一起交给任课老师
《综合设计性实验》实验报告
实验名称：扫频源
一实验要求：
1.了解扫频信号源的工作原理及其作用。
2.掌握扫频信号源的使用方法。
3.用示波器观察锯齿波扫频压控信号的波形。
4.用示波器观察扫频信号源输出扫频信号的波形。
二实验仪器：
1.20MHz双踪示波器一台
2.信号与系统试验箱一套
三实验步骤：
1.按下单片机低频信号发生器的电源开关S
8
，并将单片机选中锯齿波输出状态。
2.按下扫频源模块的电源开关S
7。
3.先用示波器观察TP701处的波形是否为线性控制信号（锯齿波），然后用示
波器观察8038的第8脚的线性电压应大致在3.8-12V之间，否则调节W
701和W
702。
4.选中“扫频源9”，则与之相对应的指示灯亮。
5.用示波器观察测试点TP702的扫频输出信号，按“扫速降”或“扫速升”键，
以选择扫频信号的输出速度，注意扫频输出信号的变化。
6.若观察到的扫频信号（正弦波）有失真，调节W
703和W
704。
7.调节W
705
，可改变扫频信号的输出幅度。
8.选中“扫频段8”，重做上述实验，观察扫频输出信号有何不同。
9.按照同样的方法可观察不同的扫频段的扫频信号。
10.以上9点只是扫频源的使用方法，但其主要用途则不仅于此，其详细用法请
参见实验四《无源和有源滤波器的频响特性测定》的第五步。
四数据处理及实验结果表示：
扫频段1：55.79kHz~209.07 kHz
扫频段2：15.90 kHz~130.7 kHz
扫频段3：11.83 kHz~83.19 kHz
扫频段4：7.524 kHz~65.5 kHz
扫频段6：4.200 kHz~19.57 kHz
扫频段8：1.684 kHz~9.974 kHz
扫频段9：783.5 Hz~1.210 kHz
五实验结果分析与结论：
扫频法测量网络频率特性的原理就是在测试过程中，使信号源输出信号的频率按特定规律自动连续并且周期性重复，利用检波器将输出包络检出送到示波器上显示，就得到了被测电路的幅频特性曲线。
其特点是：
①可实现网络的频率特性的自动或半自动测量；
②不会出现由于点频法中的频率点离散而遗漏掉细节的问题；
③得到的是被测电路的动态频率特性，更符合被测电路的应用实际。
六实验心得：
1.实验过程中应正确地按照步骤进行实验，不急躁，不粗心，错漏一步都可能
导致实验结果的不正确。
2.熟悉示波器的各种功能的正确使用方法有助于我们又快又好的完成实验。