电路频率特性的测量技术要点
第6章电路频率特性的测量技术1
傅里叶变换 （Fourier Transformation）
傅里叶级数的本质是将一个周期的信号分解成无限多分开的 （离散的）正弦波，但是宇宙似乎并不是周期的。是否有一 种数学工具将连续非周期信号变换为周期离散信号呢？抱歉， 真没有。傅里叶变换，则是将一个时域非周期的连续信号， 转换为一个在频域非周期的连续信号。换一个角度理解：傅 里叶变换实际上是对一个周期无限大的函数进行傅里叶变换。
鉴于正弦波是周期的， 我们需要设定一个用 来标记正弦波位置的 东西。在图中就是那 些小红点。小红点是 距离频率轴最近的波 峰，而这个波峰所处 的位置离频率轴有多 远呢？为了看的更清 楚，我们将红色的点 投影到下平面，投影 点我们用粉色点来表 示。当然，这些粉色 的点只标注了波峰距 离频率轴的距离，并 不是相位。
• 随着叠加的递增，所有正弦波中上升的部 分逐渐让原本缓慢增加的曲线不断变陡， 而所有正弦波中下降的部分又抵消了上升 到最高处时继续上升的部分使其变为水平 线。一个矩形就这么叠加而成了。但是要 多少个正弦波叠加起来才能形成一个标准 90度角的矩形波呢？不幸的告诉大家，答 案是无穷多个。
• 不仅仅是矩形，你能想到的任何波形都是 可以如此方法用正弦波叠加起来的。这是 没有接触过傅里叶分析的人在直觉上的第 一个难点，但是一旦接受了这样的设定， 游戏就开始有意思起来了。
信号的时域测量与分析
• 示波器以时间t为水平轴对信号波形进行测量与分 析，在时间域内观察与分析信号。
信号的频域测量与频谱分析
• 以频率f为水平轴对信号波形进行测量与分析，在 频率域内观察与分析信号。 • 广义上信号频谱是组成信号的全部频率分量的总 集 • 狭义上将随频率变化的幅度称为频谱。
• 频谱测量是指在频域内测量信号的各频率分量， 获得信号的多种参数。测量的基础是傅里叶变换。
rc电路的频率特性实验报告
rc电路的频率特性实验报告 RC 电路的频率特性实验报告一、实验目的1、深入理解 RC 电路的频率响应特性。
2、掌握测量 RC 电路频率特性的方法。
3、学会使用实验仪器，如示波器、信号发生器等。
4、通过实验数据，分析 RC 电路对不同频率信号的衰减和相移情况。
二、实验原理RC 电路是由电阻 R 和电容 C 组成的简单电路。
在交流电路中，RC 电路的阻抗会随着输入信号的频率而变化，从而导致电路对不同频率信号的响应不同。
对于一个简单的 RC 串联电路，其阻抗 Z 可以表示为：＼Z ＝ R ＋＼frac{1}｛j\omega C}＼其中，＼（＼omega\）是角频率，＼（j\）是虚数单位。
电路的传递函数 H(＼（＼omega\））可以表示为：＼H(＼omega) ＝＼frac{V_{out}｝｛V_{in}｝＝＼frac{1}｛1 ＋j\omega RC}＼其幅值\（｜H(＼omega)｜＼）和相位\（＼varphi(＼omega)＼）分别为：＼｜H(＼omega)｜＝＼frac{1}｛＼sqrt{1 ＋（＼omega RC)＾2}｝＼＼＼varphi(＼omega) ＝＼arctan(＼omega RC)＼从上述公式可以看出，当频率很低时，＼（＼omega RC ＼ll 1\），＼（｜H(＼omega)｜＼approx 1\），＼（＼varphi(＼omega)＼approx 0\），电路几乎没有衰减和相移。
当频率很高时，＼（＼omega RC ＼gg 1\），＼（｜H(＼omega)｜＼approx 0\），＼（＼varphi(＼omega)＼approx －90^＼circ\），信号被大幅衰减且有很大的相移。
三、实验仪器1、信号发生器2、示波器3、电阻、电容若干4、面包板5、导线若干四、实验步骤1、按照电路图在面包板上搭建 RC 串联电路，选择合适的电阻值R 和电容值 C。
2、将信号发生器的输出端连接到 RC 电路的输入端，示波器的通道 1 连接到输入信号，通道 2 连接到输出信号。
频率特性测试_实验报告
频率特性测试_实验报告
实验名称：频率特性测试
实验目的：
1. 掌握频率特性测试的原理和方法。
2. 学习使用示波器进行频率特性测试。
3. 了解放大器的频率响应特性。
实验器材：
1. 示波器
2. 双极性电容
3. 电阻器
4. 信号发生器
5. 放大器
实验原理：
频率特性测试一般用于测试电路、放大器和滤波器等的频率响应特性。
在示波器的帮助下，我们可以通过使用信号发生器生成一个带有不同频率的正弦波进行测试，在不同的频率下测量放大器输出的电压，这样就可以分析出放大器的频率响应特性。
实验步骤：
1. 将信号发生器连接到放大器的输入端，将放大器的输出端连
接到示波器的通道1输入端。
2. 在信号发生器上设置正弦波频率为多个不同的值，例如
100Hz、1kHz、10kHz。
3. 在示波器上设置通道1为AC耦合并调整垂直调节和水平调节，使正弦波信号在屏幕上呈现符合要求的波形。
4. 记录示波器上显示的放大器输出电压，并将记录的数值制成表格，便于后续分析。
实验结果分析：
通过实验数据，我们可以绘制出放大器的幅频响应曲线，以表现放大器在不同频率下的增益特性。
在典型的幅频响应曲线中，我们会发现放大器的增益在低频时趋于平稳，在中频时达到峰值，在高频时进行了急剧的下降。
实验结论：
频率特性测试是一项非常常见的测试方法，适用于测试放大器、滤波器和其它电路的频率响应特性。
通过本次实验，我们学习了使用示波器进行频率特性测试的方法和技巧，掌握了测试和分析放大器幅频响应曲线的能力，为后续电路设计和优化提供了有力的支持。
实验七 RC电路频率特性
实验七 RC 电路频率特性一、实验目的1、了解低通和高通滤波器的频率特性，熟悉文氏电桥的结构特点及选频特性；2、掌握网络频率特性测试的一般方法；二、实验仪器信号发生器、交流毫伏表、数字频率计、双踪示波器三、实验原理1、文氏电路如图1所示，电路输出电压和输入电压的幅值分别为Uo 、Ui ，相位分别为φo 、φi ，输出电压和输入电压的比为网络函数，记为H （j ω），网络函数的幅值为∣H （j ω）∣=Uo/Ui ，相位为φ＝φo －φi ，∣H （j ω）∣和φ分别为电路的幅频特性和相频特性。
文氏电路的网络函数表达式为：文氏电路的幅频特性和相频特性见图2和3，在频率较低的情况下，即1/C R ω>>时，电路可近似等效为图4所示的低频等效电路。
频率越低，输出电压的幅度越小，其相位愈超前于输入电压。
当频率接近于0时，输出电压趋近于0，相位接近90度。
而当频率较高时，即当1/C R ω<<时，电路电路可近似等效为图5所示的高频等效电路。
频率越高，输出电压的也幅度越小，其相位愈滞后于输入电压。
当频率接近于无穷大时，输出电压趋近于0，相位接近－90度。
由此可见，当频率为某一中间值o f 时，输出电压不为0，输出电压和输入电压同相。
∣H （j ω）∣ φ图1 RC 文氏电路 图2 文氏电路幅频特性 图3 文氏电路相频特性31arctan)1(31)1(31)(22RC RC RCRC RCRC j UU j H io ωωωωωωω-∠-+=-+==u o+--1/390图4 低频等效电路 图5 高频等效电路2、实验测量框图如图6所示，信号源与RC 网络构成回路，将信号源输出信号和RC 网络端输出信号接入示波器，用频率计测量信号源输出信号的频率。
图6 实验框图 图73、RC 带通网络中心频率0f 的测定当带通网络的频率0f f 时，输入电压和输出电压的相位差为0，如果在示波器的垂直和水平偏转板上分别加上频率、振幅和相位相同的正弦电压，则在示波器的荧光屏上将得到一条与X 轴成45度的直线。
电路频率特性的测量技术
• 模拟式频谱仪与数字式频谱仪
模 拟 式 频 谱 仪 ： 以 扫 描式为基础构成，采用 滤波器或混频器将被分 析信号中各频率分量逐 一分离。所有早期的频 谱仪几乎都属于模拟滤 波式或超外差结构，并 被沿用至今。
数字式频谱仪：非扫描 式，以数字滤波器或FFT 变换为基础构成。精度高、 性能灵活，但受到数字系 统工作频率的限制。目前 单纯的数字式频谱仪一般 用于低频段的实时分析， 尚达不到宽频带高精度频 谱分析。
• 广义上，信号频谱是指组成信号的全部频率分量 的总集；狭义上，一般的频谱测量中常将随频率 变化的幅度谱称为频谱。
• 频谱测量：在频域内测量信号的各频率分量，以 获得信号的多种参数。频谱测量的基础是付里叶 变换。
• 频谱的两种基本类型 – 离散频谱（线状谱），各条谱线分别代表，可视为谱线间隔无穷小，如非周期 信号和各种随机噪声的频谱。
第6章 电路频率特性的测量技术
.
引言
频域中的两个基本测量问题
信号的频谱分析：可由频谱分析仪完成 线性系统频率特性的测量：可由网络分析仪完成
• 什么是线性系统的频率特性？
正弦信号
稳态响应
线性网络
H(jω)：频率响应 或频率特性
幅度|H(jω)|：幅频特性 相位φ(ω) ：相频特性
.
6.1 频率特性的特点
.
➢ 频率分辨率（Resolution）
表征了将最靠近的两个相邻频谱分量分辨出来 的能力。主要由中频滤波器的带宽（即RBW）决定， 但最小分辨率还受本振频率稳定度的影响。
对滤波式频谱分析仪而言，中频滤波器的3dB 带宽决定了可区分的两个等幅信号的最小频率间隔。 如果区分不等幅信号，分辨率就与滤波器的形状因 子有关。
.
频率特性测试方法
频率特性测试的知识准备
制作频率特性测试仪需要准备的知识可分为下述两类： 一，理解网络频率特性的概念，理论，力求了解较多的频率特性测试方 法，各种方法的特点和它们适用的频率范围和适应对象。有关知识可参 考电路分析和信号与系统类的书藉。 二，从电子工程技术方面，需要了解频率特性测试方法和频率特性测试 仪的有关知识，如频率逐点步进测试和扫频法测试的具体方法步骤，所 需要的仪器设备，专用的频率特性测试仪，如网络分析仪和扫频仪的功 能，种类，特点，方案构成，主要性能指标等。用于不同频率范围的频 率特性测试仪，其实施方案往往大不相同。本题要求制作一个100Hz— 100kHz的频率特性测试仪，属于低频频率特性测试仪，应对构成低频 频率特性测试仪的各种方案有所了解。扫频仪和网络分析仪是专门用于 网络频率特性分析的仪器，扫频信号源和频率合成信号源是其中的关键 技术，应有足够的了解。
对于单输入单输出的二端口网络系统可以通过传输特性和反射特性来描述对于低频电路网络我们只关心电路系统的传输特性它可以用传递函数hs来描述系统的传递函数hs可以通过输入和零状态响应输出来求得无需知道网络内部结构和参数等信息
频率特性测试
东南大学 无线电系 束海泉
Tel:83792479 Email: shq@
频率特性的概念及应用
• 电路系统的性能描述
– 时域 – 频域 – 内部状态的描述------电路定律 – 性能的外部描述------信号与系统理论
频率特性的概念
频率特性是以频率为变量描述系统特性的一种图示方法。频率特性测试 仪用于系统的频率特性测试。频率特性测试方法是一种获得网络频率特性的 实验方法。我们知道，当网络系统的电路结构和电路中的元件参数已知时， 可以根据电路分析的方法，求得电路中各个状态变量，获得关于电路系统的 完整信息。而在很多情况下，无法知道电路的详细结构，或无法获得电路中 各个元件的准确参数，即所要分析的电路系统是属于“黑箱”或“灰箱”问 题。对于单输入单输出的二端口网络系统，可以通过传输特性和反射特性来 描述，对于低频电路网络，我们只关心电路系统的传输特性，它可以用传递 函数H(s)来描述，系统的传递函数H(s)可以通过输入和零状态响应输出来求 得，无需知道网络内部结构和参数等信息。实际上，我们只需考察s沿轴变 化时的H(jω)，这就是系统的频率特性,它是H(s)的一种以频率为变量的图形 描述方法，有着明显的物理意义,是实际中应用最多的系统特性的表示形式。 由于采用这种描述时，无须知道网络内部结构和参数等信息，只需知道系统 的输入与输出，而系统的输入输出又是可以通过测量来得到的，因而频率特 性H(jω)有着重要的理论和实用价值，在工程实践和科学实验中都有着广泛 的应用。通过测量网络的输入和输出经计算得到网络的H(jω)的方法，就是 获得频率特性的实验测试方法。频率特性测试仪即为用于频率特性测试的仪 器。
什么是电路的频率如何测量
什么是电路的频率如何测量电路频率是指电流或电压信号的周期性重复次数，通常用赫兹（Hz）来表示。
频率的测量对于电路分析和故障诊断非常重要。
本文将介绍电路频率的概念，并探讨了几种常见的测量方法。
1. 频率的定义和性质电路频率是指在单位时间内一个信号重复的次数。
它与信号的周期的倒数成正比。
频率是一个重要的参量，可以描述信号的变化速度和周期性。
在电路中，频率的单位通常为赫兹（Hz），表示每秒中的周期数。
1 Hz等于1秒内发生一次周期变化的信号。
常见的倍数单位有千赫兹（kHz）、兆赫兹（MHz）和吉赫兹（GHz）等。
2. 计数器测量法计数器测量法是一种常用且精确的测量频率的方法。
它基于信号的周期性，通过数字计数器在固定时间内对信号的周期数进行计数。
计数器测量法的步骤包括以下几个方面：a. 将待测的信号输入计数器；b. 设置计数器的计数时间；c. 计数器对信号进行计数；d. 根据计数器的计数结果计算频率。
这种测量方法被广泛应用于科学实验、电子工程和通信技术等领域，其测量精度较高，适用于各种频率范围内的信号。
3. 频率计测量法频率计是一种专门用于测量频率的仪器。
它可以通过对输入信号进行频率解析，从而直接读取信号的频率数值。
频率计的工作原理是利用其内部的计时和计数电路。
它接受输入信号，然后通过计数和计时的方式确定信号的频率。
频率计具有简单易用、测量速度快的特点。
它适用于各种频率范围内的信号，并且可以提供较高的测量精度。
4. 示波器测量法示波器是一种常见的电子测量设备，它可以用于测量和显示电压信号随时间变化的波形。
示波器也可以用来测量频率。
它通过观察信号的周期性和周期数，来计算信号的频率。
示波器测量法相对于计数器和频率计来说，测量频率的精度相对较低，但对于需要同时观察信号波形和频率的情况非常方便。
5. 其他测量方法除了上述三种常见的测量方法，还存在其他一些辅助测量频率的方法，例如：a. 相位比较法：通过将待测信号与参考信号进行相位比较，来测量频率。
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。
频率测量实验方法与注意事项
频率测量实验方法与注意事项引言在科学研究和工程实践中，频率测量是一项十分重要的实验任务。
无论是在电子工程、通信技术还是物理学等领域，频率测量都扮演着关键的角色。
本文旨在探讨频率测量的实验方法和一些注意事项，以帮助读者更好地进行频率测量实验。
一、频率测量的基本原理频率测量是指测量信号周期性变化的频率，通常以赫兹（Hz）为单位。
频率测量的基本原理是通过对信号的周期性特征进行测量来计算频率。
下面介绍一些常用的频率测量方法。
二、波形测量法波形测量法是最常见的频率测量方法之一。
它基于信号的周期性特征，通过测量信号的周期或周期的倒数来计算频率。
可以使用示波器等仪器来捕捉信号的波形，并使用触发功能来获得稳定的波形。
然后，通过计算所测得的周期来确定频率。
三、计数测量法计数测量法是一种高精度的频率测量方法。
它基于计数器进行周期性脉冲的计数，然后根据计数结果计算频率。
在计数测量中，要注意选择适当的计数时间，以确保测量结果的精度。
此外，还需要注意计数器的稳定性和分辨率，以确保测量的准确性。
四、相位比较法相位比较法是一种精确测量高频率的方法。
它通过将被测频率信号与参考频率信号进行比较，然后测量它们之间的相位差来计算频率。
相位比较法的实现通常需要使用锁相环等特殊的电路，因此在进行实验时需要注意选择适当的设备和方法。
五、注意事项在进行频率测量实验时，需要注意以下几点：1. 测试环境的稳定性：频率测量对实验环境的稳定性要求较高，尽量避免在有干扰或变动的环境中进行实验，以保证测量结果的准确性。
2. 选择合适的测量方法：不同的频率范围和精度要求需要选择适当的测量方法。
根据实际需求选择合适的仪器和技术，以获得准确的测量结果。
3. 测试信号的条件设置：在进行频率测量实验时，需要注意测试信号的条件设置。
例如，选择适当的波形、频率范围和幅度等，以确保信号能够被准确捕捉和测量。
4. 仪器的校准和调试：在进行频率测量实验之前，需要对仪器进行校准和调试。
频率特性的测试
汕 头 大 学 实 验 报 告频率特性的测试一、 实验目的用信号发生器和示波器测量被测系统的频率特性二、 实验仪器TKKL-1控制理论实验箱1台、TDS1001B 数字存储示波器1台、万用表1只三、实验原理对于稳定的定常系统或环节，当其输入端加入一正弦信号X(t)=XmSin ωt ，它的稳态输出是一与输入信号同频率的正弦信号，但其幅值和相位将随着输入信号的频率ω的变化而变化。
即输出信号为Y （t ）＝Ym Sin(ωt+ϕ)= Xm|G(j ω)|Sin(ωt+ϕ),其中|G(j ω)|=XmYm, ϕ (ω)＝argG(j ω) 所以，只要改变输入信号x(t)的频率ω，就可测得输出信号与输入信号的幅值比 |G(j w)|和它们的相位ϕ(ω)＝argG(j ω)。
不断改变x(t)的频率，就可测得被测环节的幅 频特性|G(j ω)|和相频特性ϕ(ω)。
本实验通过使用示波器分别测量输入信号及输出信号的幅值及相位关系，实现对幅 频特性及相频特性进行测量。
四、实验内容及步骤1、本实验准备测量二阶系统的闭环频率特性（二阶系统可K=200/51,T1=0.02,T2=0.051,也可根据需要自己选择）。
2、画出要测量的二阶系统的方框图及模拟电路图。
3、计算所设计的二阶系统的频率特性的理论值，确定要测量的关键点的频率及要测量的频率范围，设计好实验记录表格。
4、完成实验并记录相关实验数据，验证数据的合理性。
5、二阶系统的输入信号可采用实验箱上的正弦波信号发生器的输出信号，信号的幅值及频率可以通过电位器进行调节，信号的频率可以采用实验箱上的频率计进行测量。
五、实验图和数据1、理论计算结果理论值可由MATLAB 求得，MATLAB 文本为clearn=3844.68;d=[1 50 3844.68]; w=logspace(-1,3,100); [G,P,w]=bode(n,d,w); [Mr,k]=max(G);Mr=20*log10(Mr),Wr=w(k) %求谐振峰值和谐振频率 n=1;while 20*log10(G(n))>=-3;n=n+1;end Wb=w(n) %求截止频率其运行结果为Mr=2.6397，Wr=50.9414，Wb=89.0215。
电路频率特性的测量技术
带通滤波器或 扫描调谐式滤波
检波器
显示或记录
图7.16 滤波式频谱分析仪的基本组成
7.3.3 常用频谱分析仪介绍
1．并行滤波实时频谱仪 根据顺序分析的基本方法构建。
输入 信号 输入
放大器
滤波器1
检波器1
电
滤波器2 检波器2
子
开
关
滤波器n 检波器n
CRT 输出 放大器
扫描发生器
图7.18 并行滤波实时频谱分析仪框图
（1）某些在时域较复杂的波形，在频域的显示可 能较为简单。 （2）某些在频域不能区分的波形，在时域能清楚 显示。 （3）当信号中所含的各频率分量的幅度只是略有 不同时，用示波器很难定量分析失真的程度，但 是频谱仪对于信号的基波和各次滤波含量的大小 则一目了然。
A ① ②
t
0
t
A
①
②
0
t
(a)用示波器易观察波形的相位不同
式中
k df du m ax df du m in
df ——频率的微小变化量；
du ——电压的微小变化量；
K ——扫频的非线性系数。
（7-1）
实际中可采用图7.15的测试方法。中心频率可 在任意频率上，调节频偏为±15MHz，则扫频 非线性系数为
k A B 100% A B
7.3.4 频谱分析仪的主要技术指标
1．频谱分析仪的参数 （1）频率范围 达到频谱分析仪规定性能的工作频率区间。
（2）扫频宽度 频谱分析仪在一次分析过程种所显示的频率范围，
也
称为分析宽度。扫频宽度与分析时间之比就是扫频 速
度。
（3）扫描时间 扫描一次整个频率量程并完成测量所需要的时间，
万用表频率测量方法
万用表频率测量方法万用表是一种常见的电子测试工具，可以用来测量电流、电压、电阻等电学参数。
除了这些基本的测量功能外，万用表还可以用于频率测量。
频率是指单位时间内发生的周期性事件的次数。
在电路中，频率是电信号的基本特征之一，因此频率测量在电子工程中非常重要。
下面介绍万用表频率测量的方法：1. 选择测量范围：在进行频率测量之前，首先要根据待测信号的频率选择合适的测量范围。
通常，万用表会提供几个不同的频率测量范围，例如1Hz-10Hz、10Hz-100kHz、100kHz-1MHz等。
选择合适的测量范围可以确保测量的准确性和稳定性。
2. 连接测量端口：将万用表的探头连接到待测信号的输出端口上。
通常，万用表的探头会有两个不同的接口，一个用于电压和电流测量，一个用于频率和电阻测量。
在进行频率测量时，应将探头插入频率和电阻测量接口。
3. 选择测量模式：在连接好探头后，需要将万用表切换到频率测量模式。
通常，万用表会有一个旋钮或按钮，用于选择不同的测量模式。
将旋钮或按钮转到“Hz”或“Frequency”模式即可开始频率测量。
4. 测量频率：在选择好测量模式后，可以开始进行频率测量。
将待测信号输入到万用表中，可以看到频率的读数。
如果频率超出了所选的测量范围，需要重新选择合适的测量范围。
如果读数不稳定或波动较大，可以尝试调整万用表的测量范围或增加信号的稳定性。
总之，万用表的频率测量功能可以帮助工程师快速、准确地测量电路中的频率信号。
通过以上步骤，可以确保测量的准确性和稳定性，为电子工程中的频率分析和调试提供重要的参考。
物理实验中使用电感计进行电感测量与电路频率分析的技巧与方法
物理实验中使用电感计进行电感测量与电路频率分析的技巧与方法引言在物理实验中，电感是一个重要的概念。
电感计是一种用来测量电感的仪器，它能够帮助我们了解电路中的电感特性以及频率分析。
本文将介绍一些使用电感计进行电感测量与电路频率分析的常用技巧与方法。
一、电感测量技巧与方法1. 使用LCR电桥进行测量LCR电桥是一种常用的测量电感的仪器。
首先，将待测电感与已知电容器连接到LCR电桥上，并调节电桥的平衡旋钮，直到电桥平衡。
此时，读取电桥上的示数，即可得到待测电感的数值。
2. 使用示波器进行测量除了LCR电桥，示波器也可以用来测量电感。
首先，将待测电感与电容器串联连接，并将示波器的探头与待测电感的两端连接。
然后，调节示波器的参数，找到电感在示波器上表现为谐振的频率。
最后，通过测量该谐振频率，计算出电感的数值。
二、电路频率分析技巧与方法1. 使用频率计使用频率计是一种简单而直接的方法来分析电路频率。
将频率计连接到待测电路中，读取其输出频率即可知道电路中的频率。
2. 使用示波器进行频率分析示波器不仅可以测量电感，还可以进行电路频率分析。
将示波器的探头连接到待测电路中，调节示波器的参数，观察电路的波形。
通过计算波形的周期，可以得到电路的频率。
三、注意事项在使用电感计进行电感测量与电路频率分析时，需要注意以下几点。
1. 操作规范首先，操作时需按照实验室安全规范进行，确保操作的安全性。
其次，需仔细阅读电感计的使用说明书，了解其特点和使用方法。
严格按照说明书的操作要求进行操作，以保证测量结果的准确性和可靠性。
2. 电路连接在进行电感测量与电路频率分析时，需要注意电路的连接是否正确。
特别是在使用示波器进行频率分析时，探头的连接方式将直接影响测量结果。
因此，应仔细检查电路的连接是否准确，并确保探头与被测电路的接触良好。
3. 实验环境为了提高测量的精度，应尽量将实验环境的干扰降到最低。
例如，应尽量避免强磁场和电磁辐射的干扰，将实验仪器放置在稳定的环境中进行测量。
频率特性测试实验报告
频率特性测试实验报告频率特性测试实验报告摘要：本实验旨在通过频率特性测试，研究和分析不同电路元件和电子设备在不同频率下的响应特性。
通过实验数据的收集和处理，我们可以了解电路的频率响应、频率特性以及其在不同频率下的性能表现。
实验结果显示，在不同频率下，电路元件和电子设备的频率响应存在差异，这对于电路设计和信号处理具有重要意义。
引言：频率特性是指电路或电子设备在不同频率下的响应能力。
了解电路在不同频率下的性能表现，对于电路设计、信号处理和通信系统的优化具有重要意义。
通过频率特性测试，我们可以分析电路的频率响应、幅频特性和相频特性，从而更好地了解电路的工作原理和性能。
实验方法：1. 实验仪器和设备：本实验使用了函数发生器、示波器、电阻、电容、电感等实验仪器和设备。
2. 实验步骤：（1）连接电路：根据实验要求，连接电路并确保电路连接正确。
（2）设置函数发生器：根据实验要求，设置函数发生器的频率和幅度。
（3）测量电压和相位：使用示波器测量电路中的电压和相位差。
（4）记录实验数据：根据实验要求，记录不同频率下的电压和相位差数据。
（5）数据处理：根据实验数据，绘制幅频特性曲线和相频特性曲线，分析电路的频率响应特性。
实验结果与分析：通过实验数据的收集和处理，我们得到了电路在不同频率下的电压和相位差数据，并绘制了幅频特性曲线和相频特性曲线。
实验结果显示，在低频率下，电路的幅频特性较为平缓，而在高频率下，幅频特性逐渐下降。
相位差随频率的变化呈现出一定的规律，这与电路元件的特性有关。
通过对实验结果的分析，我们可以进一步了解电路的频率响应特性。
实验应用：频率特性测试在电路设计、信号处理和通信系统中具有广泛的应用。
通过了解电路在不同频率下的响应特性，我们可以优化电路设计，提高信号处理的效果，以及改进通信系统的性能。
例如，在音频放大器设计中，对于不同频率的音频信号，需要了解放大器的频率响应特性，以保证音频信号的传输质量。
另外，在无线通信系统中，了解天线的频率特性，可以优化天线设计，提高信号的传输距离和稳定性。
频率特性的测量实验报告
频率特性的测量实验报告一、实验目的频率特性是系统在正弦输入信号作用下，稳态输出与输入的幅值比和相位差随频率变化的关系。
本次实验的目的是通过测量系统的频率特性，深入理解系统的性能和特性，掌握频率特性的测量方法和数据分析处理技巧。
二、实验原理1、频率特性的定义系统的频率特性可以表示为幅频特性和相频特性。
幅频特性是输出信号与输入信号的幅值比随频率的变化关系，相频特性是输出信号与输入信号的相位差随频率的变化关系。
2、测量方法本次实验采用扫频法测量系统的频率特性。
扫频法是通过改变输入正弦信号的频率，同时测量输出信号的幅值和相位，从而得到系统的频率特性。
三、实验设备1、信号发生器用于产生不同频率的正弦输入信号。
2、示波器用于测量输入和输出信号的幅值和相位。
3、被测系统本次实验中的被测系统为一个无源 RC 网络。
四、实验步骤1、按照实验电路图连接好实验设备，确保连接正确无误。
2、打开信号发生器，设置起始频率、终止频率和频率步长，产生扫频正弦信号。
3、在示波器上同时观察输入和输出信号的波形，调整示波器的参数，使波形清晰稳定。
4、测量不同频率下输出信号的幅值和相位，并记录下来。
5、改变输入信号的频率，重复步骤 4，直到完成整个频率范围内的测量。
五、实验数据及处理以下是本次实验测量得到的数据：｜频率（Hz）｜幅值比|相位差（度）｜｜｜｜｜｜100|0707|－45|｜200|05|－634|｜300|0316|－716|｜400|0224|－760|｜500|0177|－787|｜600|0141|－813|｜700|0114|－832|｜800|0093|－848|｜900|0077|－861|｜1000|0064|－871|根据实验数据，绘制幅频特性曲线和相频特性曲线：1、幅频特性曲线以频率为横坐标，幅值比为纵坐标，绘制幅频特性曲线。
从曲线中可以看出，随着频率的增加，幅值比逐渐减小，表明系统对高频信号的衰减作用增强。
电路实验-RC电路的频率特性测试-课件
实验七RC 电路的频率特性测试2一、实验目的1、学会测量RC 串并联电路和双T 型电路的幅频特性。
2、了解RC 电路的带通、带阻特性。
3、学会测量RC 电路的相频特性。
并了解其相频特性的特点。
频率响应（特性）：电路响应与频率的关系。
包括：幅频特性、相频特性。
3u iu oCR RC ++1、RC 串并联电路U U ••oi 转移函数：01R Cω=其中，特征角频率00020111113R CR R C CH ωωωωωωωωωωωωϕω=++=∠−−−∠2//j //j j arctg ()3+()=(j )(j )u H A ωω=(j )(j )=一、实验原理42001j U H ωωU ωωω••==+−o2i ()3()u iu oCR RC++①幅频特性：︱H (j ω)︱随频率变化的特性。
②相频特性：相位差ϕ(j ω)随频率变化的特性。
ϕ0f 0−90o+90of③特征频率f 0的特点：输出幅度最大；相位差为0。
001arctg 3ωωωω()()ϕω=−−000201132(j )arctg ()3+()=(j )(j )H H ωωωωωωωωωωϕω=∠−−−∠曲线曲线013()H ω=ff o︱H (j ω)︱13带通滤波电路5带阻滤波电路2、RC 双T 电路u iu oRRC C ++C’=2CR’=R /2−90o+90o0fϕf 0③特征频率f 0的特点：输出幅度最小；相位差可能+90o ，为也可能是－90o 。
①幅频特性：②相频特性：2001j 1116H ωωωω()()ω=+−001arctg 4ωωωω()()ϕω=−01R C ω=其中，特征角频率0ff 0︱H (j ω)︱16三、实验电路测量u iu o两路通道用于测量相位CH1监视U i 的幅度，保持为1Vrms测量所有交流电压幅度j U H U ω••=o i()（1）幅频特性的测量通过测量不同频率时u i 、u o 的电压幅度，来测得︱H (j ω)︱。
交流电路频率特性的测定
Cu 图21-1交流电路频率特性的测定一．实验目的1．研究电阻，感抗、容抗与频率的关系，测定它们随频率变化的特性曲线； 2．学会测定交流电路频率特性的方法； 3．了解滤波器的原理和基本电路； 4．学习使用信号源、频率计和交流毫伏表。
二．原理说明1．单个元件阻抗与频率的关系对于电阻元件，根据︒∠=0R RR I U ，其中R I U =R R ，电阻R 与频率无关； 对于电感元件，根据LL Lj X I U =，其中fL X I U π2L L L ==，感抗X L 与频率成正比； 对于电容元件，根据CC Cj X I U -= ，其中fC X I U π21C CC ==，容抗X C 与频率成反比。
测量元件阻抗频率特性的电路如图21—1所示，图中的r 是提供测量回路电流用的标准电阻，流过 被测元件的电流（I R 、I L 、I C ）则可由r 两端的电压U ｒ除以r 阻值所得，又根据上述三个公式，用被测元件的电流除对应的元件电压，便可得到R 、X L 和X C 的数值。
2．交流电路的频率特性由于交流电路中感抗X L 和容抗X C 均与频率有关，因而，输入电压（或称激励信号）在大小不变的情况下，改变频率大小，电路电流和各元件电压（或称响应信号）也会发生变化。
这种电路响应随激励频率变化的特性称为频率特性。
若电路的激励信号为Ｅｘ（ｊω），响应信号为R ｅ（ｊω），则频率特性函数为)()()j ()j ()j (x e ωϕωωωω∠==A E R N式中，A （ω）为响应信号与激励信号的大小之比，是ω的函数，称为幅频特性； ϕ（ω）为响应信号与激励信号的相位差角，也是ω的函数，称为相频特性。
在本实验中，研究几个典型电路的幅频特性，如图21－２所示，其中，图（ａ）在高频时有响应（即有输出），称为高通滤波器，图（ｂ）在低频时有响应（即有输出），称为为低通滤波器，图中对应A ＝0．707的频率ｆC 称为截止频率，在本实验中用RC 网络组成的高通滤波器和低通滤波器，它们的截止频率ｆC 均为1／2πRC 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6.2 频率特性测试仪的操作使用方法
6.2.1频率特性的测量方法
1. 点频法就是“逐点”测量幅频特性的方法，注意明确被测 电路和选用相应仪器。
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。
2. 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。
关 键 环 节
扫频信号发生器 v3
v2
扫描发生器
v1
X
被测电路 v4
峰值检波器 v5
Y
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来自值有所偏差，因此会 产生频率偏离。
• 频谱分析仪的信号追踪产生器可直接测量待测件 的频率响应特性，但只能测量振幅。
3.频谱分析仪的基本原理
频谱分析仪是使用不同方法在频域内对信号 的电压、功率、频率等参数进行测量并显示的仪 器。一般有FFT分析（实时分析）法、非实时分析 法两种实现方法。
➢FFT分析法：在特定时段中对时域数字信号进行 FFT变换，得到频域信息并获取相对于频率的幅度、 相位信息。可充分利用数字技术和计算机技术， 非常适于非周期信号和持续时间很短的瞬态信号 的频谱测量。
4.频谱分析仪的分类
• 按分析处理方法分类：模拟式频谱仪、数字式频 谱仪、模拟/数字混合式频谱仪；
• 按基本工作原理分类：扫描式频谱仪、非扫描式 频谱仪；
• 按处理的实时性分类：实时频谱仪、非实时频谱 仪；
• 按频率轴刻度分类：恒带宽分析式频谱仪、恒百 分比带宽分析式频谱仪；
• 按输入通道数目分类：单通道、多通道频谱仪； • 按工作频带分类：高频、射频、低频等频谱仪。
第6章 电路频率特性的测量技术
引言
频域中的两个基本测量问题
信号的频谱分析：可由频谱分析仪完成 线性系统频率特性的测量：可由网络分析仪完成
• 什么是线性系统的频率特性？
正弦信号
稳态响应
线性网络
H(jω)：频率响应 幅度|H(jω)|：幅频特性 或频率特性 相位φ(ω) ：相频特性
6.1 频率特性的特点
• 广义上，信号频谱是指组成信号的全部频率分量 的总集；狭义上，一般的频谱测量中常将随频率 变化的幅度谱称为频谱。
• 频谱测量：在频域内测量信号的各频率分量，以 获得信号的多种参数。频谱测量的基础是付里叶 变换。
• 频谱的两种基本类型 – 离散频谱（线状谱），各条谱线分别代表某个 频率分量的幅度，每两条谱线之间的间隔相等 – 连续频谱，可视为谱线间隔无穷小，如非周期 信号和各种随机噪声的频谱。
特点：所测出的幅频特性是我们需要的电路系统在稳态情况下 的静态特性曲线。但由于要逐点测量，操作繁琐费时，并且由 于频率离散而不连续，可能遗漏掉某些特性突变点。这种方法 一般只用于实验室测试研究；若用于生产线则效率太低了。 ➢如果能够在测试过程中，使信号源输出信号频率能自动地从 低到高连续变化并且周期性重复，利用检波器将输出包络检出 送到示波器上显示，就可自动地描绘出幅频特性曲线。
2.信号的频谱分析技术
频谱分析以付里叶分析为理论基础，可对不同频 段的信号进行线性或非线性分析。
–信号频谱分析的内容： • 对信号本身的频率特性分析，如对幅度谱、相位 谱、能量谱、功率谱等进行测量，从而获得信号 不同频率处的幅度、相位、功率等信息；
• 对线性系统非线性失真的测量，如测量噪声、失 真度、调制度、谐波分量的分布情况等。
3. 频率特性测试仪工作原理
扫频仪的组成：利用示波器的显示原理，把时间轴变成 频率轴。主要由四部分组成：扫频信号发生器、放大显示电 路、频率标记发生器和电源。
➢扫频信号发生器的基本工作原理
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。
• 模拟式频谱仪与数字式频谱仪
模 拟 式 频 谱 仪 ： 以 扫 描式为基础构成，采用 滤波器或混频器将被分 析信号中各频率分量逐 一分离。所有早期的频 谱仪几乎都属于模拟滤 波式或超外差结构，并 被沿用至今。
数字式频谱仪：非扫描 式，以数字滤波器或FFT 变换为基础构成。精度高、 性能灵活，但受到数字系 统工作频率的限制。目前 单纯的数字式频谱仪一般 用于低频段的实时分析， 尚达不到宽频带高精度频 谱分析。
1.脉冲宽度和频带宽度
➢ 周期信号的脉冲宽度和频带宽度是两个不同的概 念。有效频带宽度与脉冲宽度成反比。
➢ 脉冲宽度是时域概念，指在一个周期内脉冲波形 的两个零点之间的时间间隔；
➢ 频带宽度（带宽）是频域概念，通常规定：在周 期信号频谱中，从零频率到需要考虑的最高次谐波 频率之间的频段即为该信号的有效占有带宽，亦称 频带宽度。实际应用中，常把零频到频谱包络线第 一个零点间的频段作为频带宽带。
• 实时频谱仪和非实时频谱仪
实时分析应达到的速度与被分析信号的带宽及 所要求的频率分辨率有关。一般认为，实时分析是 指在长度为T的时段内，完成频率分辨率达到1/T的 谱分析；或者待分析信号的带宽小于仪器能够同时 分析的最大带宽。
扫描 发生器
扫频 振荡器
输出 衰减器
扫频信号
稳幅 电路
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、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。
6.3 频谱分析仪的操作使用方法
➢非实时分析法
在任意瞬间只有一个频率成分能被测量，无法 得到相位信息。适用于连续信号和周期信号的频谱 测量。
✓扫频式分析：使分析滤波器的频率响应在频率轴 上扫描。
✓差频式分析（外差式分析）：利用超外差接收机 的原理，将频率可变的扫频信号与被分析信号进行 差频，再对所得的固定频率信号进行测量分析，由 此依次获得被测信号不同频率成分的幅度信息。这 是频谱仪最常采用的方法。