第6章频域测量方法
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第6章频域测量方法
6.2 扫频仪工作原理 6.2.1整机电路原理框图
它主要由扫频信号源和显示系统两大部分构成。
第6章频域测量方法
扫频源的基本工作原理
能产生扫频输出信号的频率源称为扫频信号发 生器或扫频信号源，简称扫频源。它既可作为独立的 测量用信号发生器，又可作为频率特性测量类仪器的 前端。
ALC
第6章频域测量方法
6.1.2 扫频仪中的关键器件 1、变容二极管
第6章频域测量方法
2.变容二极管扫频
等效电路如图 Cj
N
NP
Rs
P
Cj
V
势垒电容与外加电压的关系：
C
j
C jo
1
V V
n
C j0 V
n
变容管在零偏压时的电容。 PN结的内建电位差，硅管=0。6v 电容指数，决定于PN结中杂质
浓度的分布情况，对于突变结
变容管，n
1 2
，而超突变结变
容管 n 1
第6章频域测量方法
变容二极管构成的振荡回路
接
隔直Fra Baidu bibliotek容
偏
振
扫描信号 置
荡
L
电
器
压
工作原理：基于PN结反向偏置时，结电容与偏 置电压有关这一原理 制成的。
变容管扫频振荡器的优点： 电路简单，频偏宽，对调制信号几乎不消耗功率。它一般用
于晶体管化的扫频仪中。
第6章频域测量方法
变容管扫频仪的组成及原理
变容管扫 频发生器
被测电路
峰值 检波器
三角波
X
Y
扫描发生器
第6章频域测量方法
第6章频域测量方法
变容特性曲线 变容二极管等效电路图表
第6章频域测量方法
2、电协调变容二极管 变容二极管有三种类型：参数变容二极管、
功率变容二极管、电调谐变容二极管。在扫频 仪中使用的是电调谐变容二极管。
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，且具有一定的
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。
第6章频域测量方法
2、显示系统的构成及功能 对于显示系统而言，主要的要求有两点：
轨迹明亮而清晰，在不失真的前提下要有足够 高的增益。
第6章频域测量方法
6.1.1 常用术语 1.扫频信号发生器 2.扫频仪 3.有效频率范围 4.扫频宽度 5.扫频中心频率 6.扫频方式 7.自动扫频 8.手动扫频 9.触发扫频 10.单次触发扫频 11.对数扫频 12.起止扫频 13.标志扫频 14.窄带扫频外扫频 15.频率标志 16.分辨率 17.扫频线性误差 18.扫频时间
稳幅放大器
取样检波器
频标产 生电路 频标输出
扫频振荡器 f1~f2
扫描信号 发生器
混频器 本振f0
低通滤波器
宽带放大器
输出衰减器 扫频输出
X轴扫描输出
第6章频域测量方法
扫频源的基本工作原理（续）
典型的扫频源应具备下列三方面功能： – 产生扫频信号（通常是等幅正弦波）； – 产生同步输出的扫描信号，可以是三角波、
显示系统主要由斜波电压发生器，x，y 轴 通道放大器及示波管等电路构成。
– 所得频率特性是静态的，无法反映信号的连续 变化；
– 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。
第6章频域测量方法
幅频特性扫频测量法
频率源的输出能够在测量所需的范围内连续扫 描，因此可以连续测出各频率点上的频率特性结果 并立即显示特性曲线。
正弦波或锯齿波等； – 产生同步输出的频率标志，可以是等频率
间隔的通用频标、专用于某项测试的专用 频标及活动频标。
第6章频域测量方法
扫频源的主要特性
对扫频源通常的技术要求：
– 在预定频带内有足够大的输出功率，且幅度稳 定，以获得最大的动态范围；
– 调频线性好，并有经过校正的频率标记，以便 确定频带宽度和点频输出；
• 动态特性曲线较平缓，其3dB带宽大于静态特性 曲线的3dB带宽；
• 小结：测量系统动态特性，必须用扫频法；为了 得到静态特性，必须选择极慢的扫频速度以得到 近似的静态特性曲线，或采用点频法。
第6章频域测量方法
2．常用频域测试仪器
（1）频率特性测试仪
第6章频域测量方法
（2）频谱分析仪
第6章频域测量方法
– 为使测量误差最小，扫频信号中的寄生振荡和 谐波均应很小；
– 扫频源输出的中心频率稳定，并可以任意调节； – 频率偏移的范围越宽越好，并可以任意调节。
第6章频域测量方法
扫频源的主要特性（续）
– 有效扫频宽度
f 2 f2 f1
f0
f2 f1
f0：扫频输出中心频率 f1：扫频起点；f2：扫频终点
–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。 –不足：如果输入的扫频信号频率变化速度快于系 统输出响应时间，则频率的响应幅度会出现不足， 扫频测量所得幅度小于点频测量的幅度；电路中 LC元件的惰性会使幅度峰值有所偏差，因此会产 生频率偏离。
第6章频域测量方法
第6章 频域测量
6.1 扫频仪概述
扫频仪，又称频率特性测试仪，用来测定各 种有源、无源二端口和四端口网络（如调频放大 器、宽频放大器、各种滤波器、鉴频器、雷达等） 的传输特性、阻抗特性和反射特性等。
第6章频域测量方法
点频测量法——线性系统频率特性的经典测量法
每次只能将加到被测线性系统的信号源的频率 调节到某一个频点。依次设置调谐到各指定频点上， 分别测出各点处的参数，再将各点数据连成完整的 曲线，从而得到频率特性测量结果。
– 扫频线性
线 性 系 数 k0 max k0 min
– 输出振幅平稳性
k0：压控特性f-V曲线的斜率
调 幅M 系 A1数 A210% 0 A1：寄生调幅最大幅度
A1A2
A2：寄生调幅最小幅度
第6章频域测量方法
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 信号源具有以下功能:
两种幅频特性测量法的比较
• 扫频测量所得的动态特性曲线峰值低于点 频测量所得的静态特性曲线。扫频速度越 快，下降越多；
• 动态特性曲线峰值出现的水平位置（频率） 相对于静态特性曲线有所偏离，并向频率 变化的方向移动。扫频速度越快，偏离越 大；
第6章频域测量方法
两种幅频特性测量法的比较（续）
• 当静态特性曲线对称时，随着扫频速度加快，动 态特性曲线明显出现不对称，并向频率变化的方 向一侧倾斜；
6.2 扫频仪工作原理 6.2.1整机电路原理框图
它主要由扫频信号源和显示系统两大部分构成。
第6章频域测量方法
扫频源的基本工作原理
能产生扫频输出信号的频率源称为扫频信号发 生器或扫频信号源，简称扫频源。它既可作为独立的 测量用信号发生器，又可作为频率特性测量类仪器的 前端。
ALC
第6章频域测量方法
6.1.2 扫频仪中的关键器件 1、变容二极管
第6章频域测量方法
2.变容二极管扫频
等效电路如图 Cj
N
NP
Rs
P
Cj
V
势垒电容与外加电压的关系：
C
j
C jo
1
V V
n
C j0 V
n
变容管在零偏压时的电容。 PN结的内建电位差，硅管=0。6v 电容指数，决定于PN结中杂质
浓度的分布情况，对于突变结
变容管，n
1 2
，而超突变结变
容管 n 1
第6章频域测量方法
变容二极管构成的振荡回路
接
隔直Fra Baidu bibliotek容
偏
振
扫描信号 置
荡
L
电
器
压
工作原理：基于PN结反向偏置时，结电容与偏 置电压有关这一原理 制成的。
变容管扫频振荡器的优点： 电路简单，频偏宽，对调制信号几乎不消耗功率。它一般用
于晶体管化的扫频仪中。
第6章频域测量方法
变容管扫频仪的组成及原理
变容管扫 频发生器
被测电路
峰值 检波器
三角波
X
Y
扫描发生器
第6章频域测量方法
第6章频域测量方法
变容特性曲线 变容二极管等效电路图表
第6章频域测量方法
2、电协调变容二极管 变容二极管有三种类型：参数变容二极管、
功率变容二极管、电调谐变容二极管。在扫频 仪中使用的是电调谐变容二极管。
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，且具有一定的
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。
第6章频域测量方法
2、显示系统的构成及功能 对于显示系统而言，主要的要求有两点：
轨迹明亮而清晰，在不失真的前提下要有足够 高的增益。
第6章频域测量方法
6.1.1 常用术语 1.扫频信号发生器 2.扫频仪 3.有效频率范围 4.扫频宽度 5.扫频中心频率 6.扫频方式 7.自动扫频 8.手动扫频 9.触发扫频 10.单次触发扫频 11.对数扫频 12.起止扫频 13.标志扫频 14.窄带扫频外扫频 15.频率标志 16.分辨率 17.扫频线性误差 18.扫频时间
稳幅放大器
取样检波器
频标产 生电路 频标输出
扫频振荡器 f1~f2
扫描信号 发生器
混频器 本振f0
低通滤波器
宽带放大器
输出衰减器 扫频输出
X轴扫描输出
第6章频域测量方法
扫频源的基本工作原理（续）
典型的扫频源应具备下列三方面功能： – 产生扫频信号（通常是等幅正弦波）； – 产生同步输出的扫描信号，可以是三角波、
显示系统主要由斜波电压发生器，x，y 轴 通道放大器及示波管等电路构成。
– 所得频率特性是静态的，无法反映信号的连续 变化；
– 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。
第6章频域测量方法
幅频特性扫频测量法
频率源的输出能够在测量所需的范围内连续扫 描，因此可以连续测出各频率点上的频率特性结果 并立即显示特性曲线。
正弦波或锯齿波等； – 产生同步输出的频率标志，可以是等频率
间隔的通用频标、专用于某项测试的专用 频标及活动频标。
第6章频域测量方法
扫频源的主要特性
对扫频源通常的技术要求：
– 在预定频带内有足够大的输出功率，且幅度稳 定，以获得最大的动态范围；
– 调频线性好，并有经过校正的频率标记，以便 确定频带宽度和点频输出；
• 动态特性曲线较平缓，其3dB带宽大于静态特性 曲线的3dB带宽；
• 小结：测量系统动态特性，必须用扫频法；为了 得到静态特性，必须选择极慢的扫频速度以得到 近似的静态特性曲线，或采用点频法。
第6章频域测量方法
2．常用频域测试仪器
（1）频率特性测试仪
第6章频域测量方法
（2）频谱分析仪
第6章频域测量方法
– 为使测量误差最小，扫频信号中的寄生振荡和 谐波均应很小；
– 扫频源输出的中心频率稳定，并可以任意调节； – 频率偏移的范围越宽越好，并可以任意调节。
第6章频域测量方法
扫频源的主要特性（续）
– 有效扫频宽度
f 2 f2 f1
f0
f2 f1
f0：扫频输出中心频率 f1：扫频起点；f2：扫频终点
–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。 –不足：如果输入的扫频信号频率变化速度快于系 统输出响应时间，则频率的响应幅度会出现不足， 扫频测量所得幅度小于点频测量的幅度；电路中 LC元件的惰性会使幅度峰值有所偏差，因此会产 生频率偏离。
第6章频域测量方法
第6章 频域测量
6.1 扫频仪概述
扫频仪，又称频率特性测试仪，用来测定各 种有源、无源二端口和四端口网络（如调频放大 器、宽频放大器、各种滤波器、鉴频器、雷达等） 的传输特性、阻抗特性和反射特性等。
第6章频域测量方法
点频测量法——线性系统频率特性的经典测量法
每次只能将加到被测线性系统的信号源的频率 调节到某一个频点。依次设置调谐到各指定频点上， 分别测出各点处的参数，再将各点数据连成完整的 曲线，从而得到频率特性测量结果。
– 扫频线性
线 性 系 数 k0 max k0 min
– 输出振幅平稳性
k0：压控特性f-V曲线的斜率
调 幅M 系 A1数 A210% 0 A1：寄生调幅最大幅度
A1A2
A2：寄生调幅最小幅度
第6章频域测量方法
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 信号源具有以下功能:
两种幅频特性测量法的比较
• 扫频测量所得的动态特性曲线峰值低于点 频测量所得的静态特性曲线。扫频速度越 快，下降越多；
• 动态特性曲线峰值出现的水平位置（频率） 相对于静态特性曲线有所偏离，并向频率 变化的方向移动。扫频速度越快，偏离越 大；
第6章频域测量方法
两种幅频特性测量法的比较（续）
• 当静态特性曲线对称时，随着扫频速度加快，动 态特性曲线明显出现不对称，并向频率变化的方 向一侧倾斜；