扫频信号发生器及扫频仪

⑦调“中心频率”（有水平移动作用）和“扫频宽 度”使1大格为1M。以便读取频率参数。
（3）数据 1）画出频率特性曲线和频标，表注参数 2）记录：增益 K= 46 dB 中心频率 fo= 11.6 MHz 50%带宽 W50= 1.0 MHz
11.6M 100%
wk.baidu.com50%
0
10
15
2、双调谐回路的扫频测量 （1）测试电路
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
①频标选择 1MHZ、10MHZ、50MHZ及外接 ③外接频标 : 使用外频标时，由此插座输入 ②频标幅度: :一般有 可改变频标在屏幕上显示的幅度 四种
3.使用方法 （1）使用前的准备工作 （1）通电预热10分钟左右，调好辉度和聚焦，扫描线 应明亮平滑。 （2）极性开关“+”、“-”和AC、DC根据被测信号设 定。 （3）根据被测电路的工作频率或带宽，将频标选择开 关置于合适档位，通过调节频标幅度旋钮，使其大 小合适。 （4）进行零频标点的调试。 （5）进行0dB校正。
（3）扫频宽度 不同的四端网络有着不同的频带，预置 扫频宽度太窄，被测曲线在水平方向会很小； 预置扫频宽度太宽，被测曲线在水平方向会 很大。因此调节扫频宽度旋钮会得到合适的 扫频宽度。
（4）中心频率读取 不同的四端网络除了有不同的频带之外，还有不 同的中心频率，预置中心频率过高，被测曲线会在右 面，预置中心频率过低，被测曲线会在左面。 调节中心频率旋钮，使得中心频率在屏幕中央， 就可以对称地观察被测曲线。
扫频信号发生器及扫频仪


1．频域和时域的关系
通常一个过程或信号可以表示为时间t的函 数f(t)，示波器常用来观测信号电压随时间 的变化，是典型的时域分析仪器。

过程或信号还可以表示为频率f 或角频率的 函数s(ω)， 频率特性测试仪、频谱分析仪 都是以频率为自变量，以各频率分量的信号 值为因变量进行分析的仪器。
利用结电容组成的电容三点式扫频振荡器。振荡频率 受锯齿波电压的控制，可以产生f 150MHz的频偏 。
2) 扫频信号的技术特性 ①有效扫频宽度：即扫频源输出的扫频线性和振幅平稳性均 符合要求的最大频率覆盖范围，
2f f 2 f1 f0 ( f1 f 2 ) / 2
2Δƒ<< ƒ0时，称为窄带扫频；

任何一个过程或信号，既可在时域进 行分析来获取其各种特性，也可以在 频域进行，如下图所示
频率
频域
电压
时域 时间、频率和幅度的三维坐标
时间
2．常用频域测试仪器

（1）频率特性测试仪
（2）频谱分析仪
（3）选频电压表 选频电压表采用调谐滤波的方法，选出 并测量信号中某些频率分量。
（4）调制域分析仪 调制域分析仪测量信号的频率、相位和 信号出现的时间间隔随时间的变化规律。
C LC IM IM
92.5MHzΔf 107.5MHz 75MHz
100MHz
fo
150MHz
3.频标产生的原理
现以1MHz频标为例进行说明频标产生的原理 。
99.98MHz 100MHz 100.02MHz
1MHz振荡信号 的100次谐波 (a)
(b) 图8.6 频标的形成过程 图8.7 加有频标的波形
扫频信号源
1)扫频信号的产生方法 ①变容二极管电路：变容二极管是PN结电容随外加偏置电压 高低变化，PN结电容Cd与反向偏置电压U成反比。
②磁调电感：通过改变低频磁心的导磁系数改变振荡回路中 高频线圈的电感量 ，适用于几十到几百MHz的频段。
③ 合成扫频源：通过软件使扫频源按照一定的频率间隔和停
留时间，将输出频率依次锁定在一定范围内的一系列频点上， 达到扫频效果。
t f
“输出 衰减” 0dB 1dB 2dB 3dB 4dB 10dB 20dB 30dB
示波管 ② X轴主 放大器 频标发生器 ② f ① 调谐放大器 ① Y轴主 放大器 ②
V
扫频发生器
①
V
①
f 检波探头
1 10 100
“扫频输出 ”
设放大10dB
“Y输入 ”
“Y衰减”
（2）插入调谐放大器。
290MHZ
1MHZ~75MHZ ±7.5MHZ
289MHZ~215MHZ
±7.5MHZ
中心频率和扫频范围 BT-3型扫频仪工作时是以某中心频率为中心进行扫频的。 现以第Ⅱ波段为例说其工作情况，中心频率是人工手调振荡回 路中的可变电容C，例如图中调到100MHz。扫频是扫描电流IM 作用于调制线圈LC使振荡频率在100MHz中心频率的基础上产 生±7.5MHz 的频偏，即扫频范围最大只有15MHz。
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。

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。
2Δƒ≥ ƒ0时，称为宽带扫频
②扫频线性：扫频线性指扫频信号的频率与控制信号间的 线性情况理想情况下，线性系数为1，即频率的变化与控制 电压成线性关系。对于电压控制的扫频而言，定义为：
K max 线性系数 100% K min
单元电路工作原理 1.扫频单元 •扫频宽度与扫频线性通常是矛盾的，一般在保证 扫频线性情况下通过电路扩展频带来解决。
40M
谐波特性
频标选择 10M晶振 10分频器
扫频信号 谐波发生器 谐波发生器
3、频标单元
低通 低通 低通
混频器
混频器 混频器
50M晶振
谐波发生器
频 标 Y轴 放 大 器
当选择50MHz频标时，全屏显示的频标图形：
f MHz
镜像反射
0
50
100
150
200
250
300
f MHz
当选择10/1MHz频标时，全屏显示的频标图形：
t f
“输出 衰减” 0dB 1dB 2dB 3dB 4dB 10dB 20dB 30dB
示波管 X轴主 放大器 频标发生器
f
② ③ Y轴主 放大器 ②
V
扫频发生器
①
V
调谐放大器 设放大10dB
② ①
③
检波探头
①
f
1 10 100 “Y衰减”
③ “扫频输出
”
“Y输入 ”
（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
检波 探头
扫频仪
输 出 输 入
图电路幅频特性的测试连线图
3、使用方法
t
f
“输出 衰减” 0dB 1dB 2dB 3dB 4dB 10dB 20dB 30dB
示波管
X轴主 放大器 Y轴主 放大器
V
扫频发生器
①
①
V
频标发生器
f
①
检波探头 “Y输入 ”
①
f
1
10 100
“扫频输出 ”
“Y衰减”
（1）定标：扫频仪的“Y输入”和“扫频输出”短 路；“输出衰减”为0dB；调“Y增益”使横线高度 为5格(100%)。
扫频仪概述

频率特性测试仪简称扫频仪，是一 种根据扫频测量法原理组成的分析电 路频率特性的电子测量仪器，它的横 坐标为频率轴、纵坐标为电平值，显 示的图形上叠加有频率标志。
一、频率特性的基本测量方法

1．点频测试法 保持输入正弦信号大小不变，逐点改变输入信 号的频率，测量相应的输出电压值。
所得频率特性是静态的，无法反映信号的连续变化；
（2）扫频信号源的旋钮与作用
③输出衰减：输出衰减共分七挡，通过不同的组 ②扫频宽度：调节该旋钮，可得到合适的扫频带 ①中心频率：调节该旋钮，可使需要的中心频率 ④扫频输出：扫频信号的输出端，通常接到被测 宽。 合，可得到不同的衰减量，它的设置可以改变 置于屏幕的中心位置。 四端网络的输入端。 扫频信号的输出幅度。
（2）频标识别
①将频标选择旋钮置于10/1位置，中心频 率置于起始处，此时屏幕中出现不同于 菱形频标的特殊标识，称作零拍。 ②顺时针转动中心频率旋钮，会发现0拍及 右面的大小频标逐渐左移。其中幅度大 的为10MHz频标，幅度小的为1MHz频标， 如图6.5.3（a）所示。 ③将频标选择旋钮置于50位置， 扫频特性曲线在零拍右面的第 一个频标为50MHz，第二个频 标为100MHz，其余依次类推。
2、多个频标产生的原理
扫频信号 fs fg 低通 混频器 10M晶振 谐波发生器 Nf（ g N=1、2、）
1fg 2fg 3fg 4fg 4fg 3fg 2fg 1fg
fs fg
f
频 标 放 Y轴 vo 大 器
2fg
3fg 4fg
t
v 扫频特性
t 10M频标输出
10M 20M 30M 1fg 2fg 3fg Nfg
镜像反射
0
10
20
30
4 操作使用 以BT-3GIII型频率特性测试仪为例来详细介绍扫 频仪的使用方法 1、 BT-3GIII型频率特性测试仪的面板布置
2、旋钮的名称与作用 （1）显示器的旋钮与作用
④ ⑦ Y Y 输入：通常接检波探头的输出端。对于含有内检 轴衰减选择挡：共分为*1、*10、*100三挡，应和 ⑥位移：通过旋钮的来回调节，可使整个扫描曲线上 ②聚焦：调整该旋钮可使扫描线光滑清晰。 ①亮度：用来调节扫描线的亮度，顺时针调整，亮度 ③水平校准：当扫描线不能和水平刻度线重合时，可 ⑤Y增益：用于调节输入信号的大小，以使得被测信 波的四端网络，该网络的输出可直接加到 下移动。 Y 增益配合使用，通过不同挡的选择，可改变整个 Y输入。 最大，反之则扫描线最暗。 加以调整。 号能直观地显示在屏幕上。 Y轴的增益与扫描曲线的高度。
4．使用注意事项
• （1）扫频仪与被测电路连接时，必须考虑 阻抗匹配问题。 • （2）在显示幅频特性曲线时，如发现图形 有异常曲折，则表明电路有寄生振荡，这 时应先采取措施消除自激。 • （3）测试时，输出电缆与检波头的地线应 尽量短，切忌在检波头上加长导线。
5．频率特性仪连接实例
被测电路
（1）电路幅频特 性的测试
4、扫频仪的应用
增益的测量
带宽的测量
6.6 测试实例（徐州隆宇公司提供）
1、单调谐回路的 扫频测量 R1 （1）电路 C1 （2）步骤 IN
R2
L1 C4 C5
CT C R
L C3
+12V
OUT
② R取10K
入
出
⑤
C2 RE
扫频仪
③RE取500
④
①定标：扫频仪的“Y输入”和“扫频输出”短路； “输出衰减”为0dB；调“Y增益”使横线高度为5 格 (100%) ⑥调节“输出衰减”量使曲线高度为定标的 5格， 则衰减器的变化量为放大器的增益。
L3 C6 R1 C1 IN R2 C2 L1 C3 CT2 C4 L2 C5 +12V C7
入
出
①
CT1
OUT
V
R3
C ③ C=3P
②
扫频仪
（2）测试步骤 在定标完成的基础上按①、②、③步骤测量工作。
在幅频特性中作一垂线使两边 （3）记录频率特性数据 的面积目测相等，该垂线对应 画出当C=3P时的频率特性 的频率为中心频率f 。 0 记录：增益K= 44 dB 左峰频率f =10.35 MHz / 105 % 中心频率fo= 10.5 MHz 右峰频率f = 10.7 MHz / 98 % 70%带宽W70= 0.5 MHz 凹处频率f = 10.5 MHz / 85 % 50%带宽W50= 0.6 MHz C接9P K=44 dB 9.7 1.25 10 50% fc =10.2M 10.8 C接3P K=44 dB fc =10.5M
扫频仪工作原理
1 组成原理框图
扫频仪主要由 两部分组成： 1、显示系统： 由锯齿波发生 器，X、Y轴放 大器，示波管 频标 等组成（类似 单元 通用示波器)。 2、扫频信号源：由扫频信号发生器（产生约200mV 扫频信号），频标发生器（产生菱形的标志用于读 取频率值）和衰减器（dB读数）等组成。
3、频率特性的显示 调制信号与扫描信号 均用锯齿波电压，其 正程产生扫频信号， 逆程停止扫频，亮点 回扫，如图a所示。 图b实用正弦波做扫 描电压时，其上升边 产生扫频信号，下降 边形成基线。
f0
扫频振荡器的频率根据被测网络的中心频率f0范围进 行调解的，应使被测曲线的中心频率移至屏幕中央。
2 单元电路
1、扫频信号发生器 要求扫频信号源具有以下功能: 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，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。