电子测量仪器 (13)

由于电感磁芯磁滞的原因，正程扫描和逆程扫描显示 的图形不能重合，在屏幕上会出现两个图形，混淆了 视觉，如图14-5a所示。
为了在屏幕上仅显示清晰的正程扫描图形，必须考虑 把回扫图形消隐，如图14-5b所示。或者在回程期间迫 使扫频振荡器停振，这时电子射线只作水平回扫，在 屏幕上扫出一条水平基线，如图14-5（c）所示。
等幅的扫频信号u3加至被测电路（例如放大器） 的输入端，输出信号u4不再是等幅的，其幅值按 照被测网络的幅频特性作相应的变化。
u4经峰值检波器得u5波形，u5幅值包络线的变化 规律就是被测网络的幅频特性曲线，经Y放大器 放大后加到示波管的垂直偏转板，同时锯齿波电 压加到水平偏转板，在屏幕上描绘的是被测电路 的实际幅频特性曲线。
BT-3C型频率特性测试仪电路组成方框如图14-3a 所示。整个电路可分为三部分：扫频信号和频标 信号的产生电路；扫描信号发生器及示波器；电 源供给电路。另外，配有带检波器的探头和同轴 电缆连线等。
各部分工作原理简述如下：
图14-3 BT-3C型频率特性测试仪
1.扫频信号的产生电路
扫频信号是频率在一定范围内随时间变化，反 复扫描的一种正弦波信号。
寄生调幅的出现会直接导致测量结果产生附加 误差，而且相对频偏越大，影响也越大。
为了消除和减小寄生调幅，除了合理地选择元 器件和电路工作状态外，通常在扫频信号发生 器中接自动稳幅电路来抑制输出幅度的变化。
（3）输出衰减
为了满足不同测量任务对输出电压大小的需求， 频率特性测试仪中都应有衰减器。
（1）菱形频标
菱形频标常利用差频法产生。所谓差频法 是指扫频信号与标准信号及其谐波进行混 频后获得的一系列“零差频”信号。
图14-4 菱形频标产生原理图
（2）针形频标
在低频扫频仪中常用针形频标。针形频标是利用菱 形差频信号去触发单稳触发器，使它输出一个窄脉 冲，经整形后再与被测信号在Y放大器中迭加，这 样窄脉冲便出现在待显示的幅频特性曲线上。因为 窄脉冲的宽度可由单稳触发器调节得很窄，所以产 生的频标形似细针。针形频标宽度比菱形频标窄， 在测量低频电路时有较高的分辨力。
一般情况下线性网络的频率特性通常是复函 数H（jω），它的绝源自文库值表示了频率特性的 幅度随频率的变化规律，称为幅频特性。它 的相位表明了网络的相移随频率的变化规律， 称为相频特性。
线性网络的频率特性测量包括:
幅频特性测量
相频特性测量
[知识链接一] 扫频测量法
最早对网络频率特性的测试是采用点频测 量法，点频测量法属于静态测量法。点频 测量法测量幅频特性是将信号发生器输出 的点频信号逐一加至被测电路的输入端，
3.扫描信号发生器和示波器部分
扫描信号发生器产生的调制电压一方面用来调制扫频 振荡器，另一方面作为仪器显示部分的水平扫描信号。 一般扫描电压是锯齿波电压，也可取自50Hz的市电。 如BT-3C型频率特性测试仪就采用50Hz的市电，因为 它采用磁调电感式扫频，在电感很大的调制线圈内产 生正弦电流比产生其它形式的电流（如锯齿波电流） 更容易。
然后测量和计算输出信号电压Ｕout和输入
端信号电压Uin之比Au，在坐标轴上描点并 连接起来描绘出幅频特性曲线。
图14-1 用点频测量法测量电路的幅频特性
扫频测量法是将等幅扫频信号加到被测电 路输入端，然后用示波器来显示信号通过 被测电路后幅度的变化。由于扫频信号的 频率是连续变化的，在示波器屏幕上可直 接显示出被测电路的幅频特性，这种测量 方法又称动态测量法。
扫频信号由扫频信号发生器产生。扫频信号发 生器包括扫频振荡器、扫描电压发生器、稳幅 电路、输出衰减。
（1）扫频振荡器
扫频振荡器是扫频信号发生器的核心。
目前常用参数式扫频，它是利用振荡电路中某 元件参数变化而产生扫频信号的一种方法。
（2）稳幅电路（AGC）
产生扫频信号的方法中，由于调制元器件和电 路的非线性。无论是磁调电感式，还是变容管 式，都不可避免地使扫频信号发生器的输出电 压中存在寄生调幅。
项目十四 扫频仪
[知识链接一] 扫频测量法 [知识链接二] 扫频仪的电路组成及工作原理 [知识链接三] 扫频仪的主要技术指标
[知识目标]
理解频率特性的扫频测量法原理； 掌握扫频法仪的组成和工作原理；
[能力目标]
掌握扫频法仪的的使用方法； 了解扫频法仪的应用。
线性系统对正弦输入信号的稳态响应称为网 络的频率响应，频率响应与正弦输入信号之 比称为频率特性。
衰减器通常由两组量级不同的衰减器组成
其中一组是粗衰减，常用每级为10dB的步进式衰减 器（也有的每级20dB）
另一组是细衰减，常用每级为1dB的步进式衰减器。
两组总的衰减量可达70dB左右，基本能满足不 同输出的要求。
2.频标产生电路
在显示的幅频特性曲线上，需叠加频率 标记，以便读出各点相应的频率值。常用 的频标有两种。
因此亮点在水平方向的偏移距离X与扫频信号频 率成正比，图14-2a中u2是与扫描电压u1正程等宽 的脉冲信号，其作用是在扫描回程时使扫频振荡 器停振，如图14-2b中扫频电压的波形。这样，通 用示波器中的时间基线就变成了频率基线，水平 轴就变成频率轴。
一般将扫频信号的频率随时间的变化率称为扫频 速度。
扫频法显示的幅频特性是在一定的扫频速度下被 测电路的实际幅频特性，称为动态特性。
◆思考与练习1
简述扫频测量法的原理。
[知识链接二] 扫频仪的电路组成及工 作原理
频率特性测试仪是将扫频信号源及示波器的X－Y 显示功能结合为一体，并增加了某些附属电路而 构成的一种通用电子仪器，用于测量网络的幅频 特性，又简称扫频仪。
图14-2 扫频测量法测量电路的幅频特性
图14-2a中扫频信号发生器振荡频率由扫描发生器 所产生的扫描电压u1所调制。
设u1为周期性锯齿波电压，它同时作用于扫频信 号发生器和X放大器。一方面u1使扫频信号发生 器输出电压u3的频率随扫描电压线性地由低到高 变化，但其幅值是恒定的；另一方面u1使屏幕上 的亮点在水平方向匀速移动。