基本参数测量和网络的幅频相频特性
实验十二--幅频特性和相频特性
实验十二--幅频特性和相频特性实验十二 幅频特性和相频特性一、实验目的：研究ＲＣ串、并联电路的频率特性。
二、实验原理及电路图 1、实验原理电路的频域特性反映了电路对于不同的频率输入时，其正弦稳态响应的性质，一般用电路的网络函数()H j ω表示。
当电路的网络函数为输出电压与输入电压之比时，又称为电压传输特性。
即：()21U H j U ω=&&1）低通电路RCU &2U &10.707()H j ω0ωω图1-1 低通滤波电路 图1-2 低通滤波电路幅频特性简单的RC 滤波电路如图4.3.1所示。
当输入为1U &，输出为2U &时，构成的是低通滤波电路。
因为：112111U U U j C j RC R j C ωωω=⨯=++&&&所以：()()()2111U H j H j U j RC ωωϕωω===∠+&&()()21H j RC ωω=+()H j ω是幅频特性，低通电路的幅频特性如图4.3.2所示，在1RC ω=时，()120.707H j ω==，即210.707U U =，通常2U &降低到10.707U &时的角频率称为截止频率，记为0ω。
2）高通电路CR1&U 2&Uωω00.7071()H j ω图2-1 高通滤波电路 图2-2 高通滤波电路的幅频特性12111U j RC U R U j RC R j C ωωω=⨯=⨯+⎛⎫+ ⎪⎝⎭&&&所以：()()()211U j RC H j H j U jRC ωωωϕω===∠+&&其中()H j ω传输特性的幅频特性。
电路的截止频率01RC ω= 高通电路的幅频特性如4.3.4所示 当0ωω<<时，即低频时()1H j RC ωω=<<当0ωω>>时，即高频时，()1H j ω=。
实验十二 幅频特性和相频特性
实验十二 幅频特性和相频特性一、实验目的：研究ＲＣ串、并联电路的频率特性。
二、实验原理及电路图 1、实验原理电路的频域特性反映了电路对于不同的频率输入时，其正弦稳态响应的性质，一般用电路的网络函数()H j ω表示。
当电路的网络函数为输出电压与输入电压之比时，又称为电压传输特性。
即：()21U H j U ω=1）低通电路U 2图1-1 低通滤波电路 图1-2 低通滤波电路幅频特性 简单的RC 滤波电路如图4.3.1所示。
当输入为1U ，输出为2U 时，构成的是低通滤波电路。
因为：112111U U U j C j RCR j Cωωω=⨯=++所以：()()()2111U H j H j U j RC ωωϕωω===∠+()H j ω=()H j ω是幅频特性，低通电路的幅频特性如图4.3.2所示，在1RCω=时，()0.707H j ω==，即210.707U U =，通常2U 降低到10.707U 时的角频率称为截止频率，记为0ω。
2）高通电路2图2-1 高通滤波电路 图2-2 高通滤波电路的幅频特性12111U j RCU R U j RCR j C ωωω=⨯=⨯+⎛⎫+ ⎪⎝⎭所以：()()()211U j RC H j H j U jRC ωωωϕω===∠+其中()H j ω传输特性的幅频特性。
电路的截止频率01RC ω= 高通电路的幅频特性如4.3.4所示 当0ωω<<时，即低频时()1H j RC ωω=<<当0ωω>>时，即高频时，()1H j ω=。
3）研究RC 串、并联电路的频率特性：Aff 31图15-2f0ϕ︒90︒-90iu ou +--+RR CC图 15-1)1j(31)j (iｏRC RC UUN ωωω-+==其中幅频特性为：22io)1(31)(RC RC U U A ωωω-+==相频特性为：31arctg)(o RCRC i ωωϕϕωϕ--=-=幅频特性和相频特性曲线如图15－2所示，幅频特性呈带通特性。
南京大学-矢网分析实验报告
矢量网络分析仪测量微波材料的介电常数和磁导率摘要：矢量网络分析仪能够对网络参数进行全面测量，它既可测量网络的幅频特性，又可测量网络的相频特性和群延迟特性。
本实验用矢量网络分析仪测量装有微波材料样品的二端口网络散射系数（s 参量），反推出待测样品的介电常数和磁导率。
关键词：矢量网络分析仪；s 参量；介电常数；磁导率一、实验目的1. 了解矢量网络分析仪额操作和使用。
2. 掌握矢量网络分析仪测量s 参量的原理和方法。
3. 掌握由s 参量计算介电常数的计算过程和方法。
二、实验原理矢量网络分析仪能够对网络参数进行全面测量，它既可测量网络的幅频特性，又可测量网络的相频特性和群延迟特性。
可广泛应用于天线和雷达散射截面RCS 测量，发射/接收（T/R ）模块测量，介质材料特性测量，微波脉冲特性测量，光电特性测量和低温电子测量等领域，是相控阵雷达、精密制导、电子对抗、隐身和反隐身技术、微波通信和卫星等电子系统的科研、生产过程中必不可少的测试设备。
矢量网络分析仪的工作原理：矢量网络分析仪的信号源产生测试信号输入到被测件，当测试信号通过被测件时，一部分信号被反射，另一部分信号则被传输，那么反射和传输信号就携带了被测件的一些特性。
矢量网络分析仪A V3629用于测量器件和网络的反射和传输特性。
整机主要包括45MHz —40GHz 合成信号源、53MHz —24GHz 本振源、ｓ参数测试装置模块、幅相接收模块、数字信号处理与嵌入式计算机模块和液晶显示模块。
合成信号源产生45MHz —40GHz 的测试激励信号，此信号通过整机锁相电路与本振源同步扫描。
ｓ参数测试装置模块用于分离被测件的入射信号、反射信号和传输信号。
当源在端口１时，产生入射信号Ｒ１、反射信号Ａ和传输信号Ｂ；当源在端口２时，产生入射信号Ｒ２、反射信号Ｂ和传输信号Ａ。
幅相接收模块将射频信号转换成固定频率的中频信号，由于采用系统锁相技术，本振源和信号源锁相在同一个参考时基上，保证在频率变换过程中，被测件的幅度和相位信息不丢失。
实验二 单双T网络频率特性
实验二单双T网络频率特性一、实验目的1、熟悉由电阻和电容组成的低通和高通电路幅频特性。
2、掌握双T网络的幅频特性和相频特性。
3、掌握用逐点测试法测量网络的幅频和相频特性。
二、实验原理如图所示双T电路中，根据开关J1 , J2的闭合与断开情况可以演绎出多种电路。
一、低通电路-----------只闭合J11.传递函数电路模型2.幅频特性幅频特性3.相頻特性相频特性二、高通电路-----------只闭合J21.传递函数电路模型2.幅频特性幅频特性3.相频特性相频特性三、带阻电路--------同时合上开关 J1,J21.传递函数电路模型2.幅频特性幅频特性3.相频特性相频特性4.双T电桥带阻电路双T桥带阻双口电路等效π型双口电路如图所示的双T桥带阻电路可等效成右图所示的π型电路。
一般用RC选频网络实现选期，反馈系数F随频率f的变化曲线（频率特性），当f=fo时，则F=0。
所以，对谐振频率fo来说，放大电路不存在负反馈，故KF=K，此时放大器的输出电压最大。
随着频率远离fo,F就急速地增加，相应的KF也很快衰减至零，因而，偏离fo 点的其它无用频率的输出电压也就很小很小了，至于KF的衰减快慢，主要是取决于反馈网络的选频特性，通常用双T电桥的RC选频网络，它在实际使用中，最常用的有两种：等一种是非对称双T电桥如上图所示，假设电源内阻RS=0，负载RL=00，则计算公式如下：谐振角频率ωO=1/RC-------------------------1式品质因数Q=[1/2（1+a)]=[fo/2△fo.7]---------2式传输系数（反馈系数）的模、幅角分别为：---------------------3式φ =arctg1/QY式中：Y=σ-（1/σ）是广义失谐系数σ=f/fo是相对失谐系数-----------------------4式2△fo.7主为半功点的带宽由2式可见：对固定的谐振频率fo来说，Q越大，则通频带越窄；反之Q越小，则通频带越宽，因此，Q的大小可以反应出双T网络的选择性好坏。
频率特性测试仪的设计
频率特性测试仪的设计1引言频率特性是一个网络性能最直观的反映。
频率特性测试仪用于测量网络的幅频特性和相频特性，是根据扫频法的测量原理设计，是一种快速、简便、实时、动态、多参数、直观的测量仪器，可广泛应用于电子工程等领域。
由于模拟式扫频仪价格昂贵，不能直接得到相频特性，更不能打印网络的频率响应曲线，给使用带来诸多不便。
为此，设计了低频段数字式频率特性测试仪。
该测试仪采用数字直接频率合成技术专用的集成电路AD9851产生扫频信号，以单片机和FPGA为控制核心,通过A/D和D/A转换器等接口电路，实现扫频信号频率的步进调整、数字显示及被测网络幅频特性与相频特性的数显等。
该系统成本低廉，扫频范围较宽(10 Hz〜1MHz), 可方便地与打印机连接，实现频率特性曲线的打印。
2多功能计数器设计方案2.1幅频和相频特性测量方案方案1：利用公式H(s)=R(s)/E(s),以冲击函数为激励，则输出信号的拉氏变换与系统函数相等。
但是产生性能很好的冲击函数比较困难，需要对采集的数据做FFT变换，需要占用大量的硬件和软件资源，且精度也受到限制。
方案2：扫频测试法。
当系统在正弦信号的激励下，稳态时，响应信号与输入激励信号频率相同，其幅值比即为该频率的幅频响应值，而两者的相位差即为相频特性值。
采用频率逐点步进的测试方法。
无需对信号进行时域与频域的变换计算，通过对模拟量的测量与计算完成，且精度较高。
综上所述，选择方案2。
2.2扫描信号产生方案方案1：采用单片函数发生器。
其频率可由外围电路控制。
产生的信号频率稳定度低，抗干扰能力差，灵活性差。
方案2：采用数字锁相环频率合成技术。
但锁相环本身是一个惰性环节，频率转换时间长，整个测试仪的反应速度就会很慢,而且带宽不高。
方案3：采用数字直接频率合成技术(DDFS)。
以单片机和FPGA为控制核心，通过相位累加器的输出寻址波形存储器中的数据，以产生固定频率的正弦信号。
该方案实现简单，频率稳定，抗干扰能力强。
传输网络的幅频和相频特性
•3 •掌握利用EDA软件时电路传输特性的分 析方法。
•传输网络的幅频和相频特性
•实 验 仪 微机一器台（含
Multisim软件）
•传输网络的幅频和相频特性
•实 验 原 理 在通信与无线电技术中，需要传输或处理的信号都不是单
一频率的正弦信号，而是由许多不同频率的正弦信号所组 成，即实际信号占有一定的频带宽度。为了实现对信号满 意的传输、加工和处理。有必要研究电路在不同频率信号 作用下响应的变化规律和特点，即研究电路的频率特性。
实验原理
▪ 电路响应随激励频率而变的特性称为电路的频率 特性或频率响应。
▪ 幅频特性——振幅比|K|随f的变化特性； ▪ 相频特性——相位φ随f的变化特性。
▪ 可以用振幅比或相位作纵坐标，画出以频率为横 坐标的曲线。这些曲线分别称为网络函数的幅频 特性曲线和相频特性曲线。
实验原理
▪ 传输网络，根据其是否含源，可分为有源 和无源网络；根据其传输特性，又可分为 高通网络、低通网络、带通网络和带阻网 络。
仪表上看到电路的大致工作情况，此时单击
示 “Simulate”中的“Run”菜单，根据要求选择分析栏
目对电路进行模拟仿真分析。
传输网络的幅频和相频特性
实验名称
•传输网络的幅频和相频特性
•预习要求： 1.自学第五章第七节电子工作台EWB软件简介； 2.按照测量要求准备好数据表格；
目录ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
•1
•实验目的
•2
•实验仪器
•3
•实验原理
•4
•实验任务
•5
•实验步骤
•6
•实验提示
•7
•实验报告
幅频特性和相频特性
1.实验题目：幅频特性和相频特性2.实验摘要：•1、在面板板上搭接RLC串联电路•2、研究RLC串联电路的零状态响应和零输入响应。
电路参数：R=10Ω和电位器R=1K、C=0.1uF、L=20mH、电源电压Vpp=2V方波。
•3、用示波器观测输出Uc（t）、输入Ui（t）的波形，记录过阻尼、欠阻尼和临界阻尼波形。
3.实验环境：(1)、电阻一个（51Ω）, 电容（0.01uF）电感（20mH）(2)、面包板(3)、电位器(4)、导线若干(5)、台式数字万用表(LINI-T UT805A)(6)、数字函数发生器（RIGOL DG1022U）4.实验原理RLC 串联电路，顾名思义就是将电阻、电感、电容串联起来的电路大体如下图所示：如图，t=0时Uc=0,此时将开关闭合，可得电压方程：本次实验比较重要的一个参数是：2√（L/C）当R<2√（L/C）时，电阻比较小，Uc的变化处在衰减振荡转态，此时称为欠阻尼状态，如下图：当R=2√（L/C）时，称为临界阻尼状态，如下图：当R>2√（L/C）时，电阻R比较大，称为过阻尼状态，Uc无法振荡，如下图：5.实验步骤和数据记录：1）、按下图在电路板上搭接电路2）、用数字函数发生器充当电源，本实验方波周期设为1.7ms,示波器通道一接入输入信号，通道二接收输出信号，通过调节电位器来调整阻值，使电路分别达到欠阻尼、临界阻尼、过阻尼状态3）、从电位器阻值为0开始往上增加电阻，此时处于欠阻尼状态，直至波形合适（大约出现6、7个峰值），采用光标法测量阻尼系数（a=ln(Um1/Um2)/Ta），注意其中周期为两个最高峰之间的时间差，另外注意测量电压时以稳定态的水平线做0V 线，记录，继续增加阻值4）、当波形的振荡只剩下小小一个尖点时，达到了临界阻值状态，记录下此时的电路电阻，继续增加阻值5）、当增加到某个临界点时，波形已经固定并且不会振荡了，此时达到了过阻尼的状态，记录下电路阻值6.实验结果计算和分析1)、欠阻尼状态采用光标法测量：误差分析：1.人工测量问题：由于采用的是光标法测量，人眼的测算总会有误差，况且示波器像素比较低，在调整光标线的时候也存在对不准的问题，还有电阻也存在测量误差2.器件原因：由于理论值的计算是采用器件的标准规格来计算的，实际器件和标值可能有出入，由于当前实验室缺少测量电感的仪器，只能通过测量阻值来确保他的正常工作，因此可能存在误差（2）、临界阻尼状态3)、过阻尼状态电路电阻9.7285kΩ7.实验总结1.本次实验让我了解到了RLC电路，正如老师所说，这三个元器件非常重要，在接下来的实验中也会多次用到，这次实验让我了解他们，特别是相对生疏的电感2.实验的过程中也存在不足，由于个人的粗心大意，示波器输出端接错位，导致波形振荡相当不明显，以后应该更进一步的预习电路图3.本次实验的进步我认为是在预习新知识方面，在实验开始前我查阅了比较多的资料，比如本次实验中极为重要的参数2√（L/C），了解了他的推断式以及在本实验中的作用，在老师讲解时可以比较轻松的明白，实验做起来也比以前有信心。
幅频相频特性测试及 RLC 串联谐振电路实验
幅频相频特性测试及RLC 串联谐振电路实验预习报告一．实验目的1、熟练RC 电路相频、幅频特性的测试方法，根据测量数据画出特性曲线。
2、通过实验掌握串联谐振的条件和特点，测绘RLC 串联谐振曲线。
3、掌握电路参数对谐振特性的影响。
二．实验仪器设备仿真软件平台(Multisim 10)；硬件基础电路实验箱。
双踪示波器、直流稳压电源、万用表、直流电流表、电压表。
三．实验原理在交流电路中，电阻值和频率无关；电容具有“通高频、阻低频”的特性；电感具有“通低频，阻高频”的特性。
RLC串联电路具有特殊的幅频特性和相频特性，有选频和滤波作用。
电路频率特性的测量方法有点测法和扫频法。
点测法就是用正弦信号发生器的输出电压作为网络的输入电压，并保持电压幅值不变，依次改变输入电压的频率，用交流毫伏表和示波器逐点测量出输出端的电压值和输出与输入电压的相位差，根据测得的多组数据，画出电路的幅频和相频特性曲线。
测量幅频特性：保持信号源输出电压（即RC 网络输入电压）Ui 恒定，改变频率f，并测量对应的RC 网络输出电压Uo，计算出他们的比值A=Uo/Ui，然后逐点描绘出幅频特性；1.RC串联电路2.RC串并联电路3.RLC串联电路四．实验内容1 、测量R 、L 、C 元件的阻抗频率特性。
参考图5 -5，信号发生器输出的正弦信号并保持幅度不变，频率200H Z 逐渐增至10KH 。
开关S 分别接通三个R 、L 、C 元件，用交流毫伏表测量Ur ，并计算各频率点时R 、X L 与X C 的与之值，记入表中。
注意：在接通C 测试时，信号源的频率应控制在200 ～2500 H Z 之间。
2. 测量RC串联电路频率特性曲线（高通或低通）联接实验线路，取R k，C0.1F，U1V（有效值）。
测量输出电压U2并读取U20.707V时的信号频率fc，用李沙育法测量相位差角，记录数据。
3.测量RC串并联电路频率特性曲线取R1k，C0.1F，U i1 V （有效值）。
滤波器测试指标
阻带衰减是指滤波器对不需要的频率成分的衰减能力。阻带衰减的测试指标主要包括阻带衰减系数、阻带带宽等。阻带衰减系数是指滤波器在阻带内对信号的衰减程度。阻带带宽是指滤波器在阻带内的频率范围。
滤波器的测试指标包括频率响应、幅频特性、相频特性和阻带衰减。通过对这些指标的测试，可以评估滤波器的性能表现，从而选择合适的滤波器应用于具体的信号处理任务中。在实际应用中，需要根据具体需求和信号特点选择合适的滤波器，并对其进行测试和验证，以确保其性能符合要求。
滤波器测试指标
滤波器是信号处理中常用的一种工具，用于对信号进行滤波处理，以滤除不需要的频率成分或增强特定频率成分。滤波器的测试指标是评估其性能表现的标准，包括滤波器的频率响应、幅频特性、相频特性、群延迟、阻带衰减等。
一、频率响应
频率响应是指滤波器对不同频率信号的响应能力。滤波器的频率响应通常以幅频特性和相频特性来描述。幅频特性是指滤波器对不同频率信号的幅度衰减或增益程度。相频特性是指滤波器对不同频率信号的相位变化情况。频率响应的测试指标主要包括通频带、截止频率、衰减系数等。
二、幅频特性
幅频特性是指滤波器对不同频率信号的幅度衰减或增益程度。幅频特性的测试指标主要包括通频带、增益平坦度、通频带波动等。通频带是指滤波器能够有效传递信号的频率范围。增益平坦度是指滤波器在通频带内的增益变化情况。通频带波动是指滤波器在通频带内的增益在频率信号的相位变化情况。相频特性的测试指标主要包括群延迟、相位线性度等。群延迟是指滤波器对不同频率信号的延迟时间。相位线性度是指滤波器对不同频率信号的相位变化是否线性。
线性系统频率特性测量和网络分析
线性系统频率特性测量和网络分析由线性系统频域分析发展起来的频域测量技术在线性系统测量中具有特殊意义。
频域中有两个基本测量问题:信号的频谱分析、线性系统频率特性的测量。
如前所述，频谱分析仪可以完成对信号本身的分析以及非线性失真测量;对线性系统的频率特性测量和实现是本章将讲述的内容。
10.1线性系统频率特性测量频率响应是指线性网络对正弦输入信号的稳态响应，也称为频率特性。
网络的频率特性通常都是复函数，它的绝对值代表着频率特性中的幅度随频率变化的规律，称为幅频特性;相角或相位表征了网络的相移随频率变化的规律，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和相频特性测量。
10.1.1幅频特性测量线性系统频率特性的基本测量方法取决于加到被测系统的测试信号。
经典方法是以正弦波点频测量为基础，这种静态的测量方法费时且不完整，常常会漏掉频率特性的突变信息或一些细节。
与之对应的是正弦波扫频测量，这是一种动态测量。
后来又发展到采用伪随机信号进行广谱快速测量，或者采用多频测量，即用具有素数关系的多个离散频率的正弦波集合作为测试信号的快速频率特性测量方法。
目前仍以正弦扫频测量为线性系统频率特性的经典测量方法。
1. 点频测量法为了测试各种无源器件，需要信号源对测量电路提供能源或激励信号。
测试要求信号源的频率必须能够在一定范围内调谐或选择。
早期的频率信号源主要靠机械方式实现频率调节，即通过改变振荡部分的谐振回路机械尺寸来调节。
这种机械式频率调谐信号源都是按照“点频”方式工作的，也就是每次只能将频率度盘放置到某一位置，输出某一所需的单一频率连续波信号。
对应的频率特性测量方法即为“点频测量”:测量元器件在一定频段内的特性曲线时，必须将信号源的频率依次设置调谐到各指定频点上，并分别测出各点上的参数之后，才能将各点数据连成完整的曲线。
点频测量方法很简单，但它存在明显的缺陷。
首先，点频测量所得的频率特性是静态的，无法反映信号的连续变化。
频率特性的测量实验报告
课程名称： 控制理论乙 指导成绩：实验名称： 频率特性的测量 实验类型：同组学生__ 一、实验目的和要求〔必填〕二、实验内容和原理〔必填〕 三、主要仪器设备〔必填〕四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析〔必填〕 七、讨论、心得 一、实验目的和要求1．掌握用李沙育图形法,测量各典型环节的频率特性；2．根据所测得的频率特性,作出伯德图,据此求得环节的传递函数. 二、实验内容和原理1.实验内容〔1〕R-C 网络的频率特性.图5-2为滞后--超前校正网络的接线图,分别测试其幅频特性和相频特性. 〔2〕闭环频率特性的测试被测的二阶系统如图5-3所示,图5-4为它的模拟电路图. 取参考值051R K =,1R 接470K 的电位器,2510R K =,3200R K =2.实验原理对于稳定的线性定常系统或环节,当其输入端加入一正弦信号()sin m X t X t ω=,它的稳态输出是一与输入信号同频率的正弦信号,但其幅值和相位随着输入信号频率ω的改变而改变.输出信号为其中()mmY G j X ω=,()arg ()G j ϕωω= 只要改变输入信号的频率,就可以测得输出信号与输入信号的幅值比()G j ω和它们的相位差()ϕω.不断改变()x t 的频率,就可测得被测环节〔系统〕的幅频特性和相频特性. 本实验采用李沙育图形法,图5-1为测试的方框图在表〔1〕中列出了超前于滞后时相位的计算公式和光点的转向.表中 02Y 为椭圆与Y 轴交点之间的长度,02X 为椭圆与X 轴交点之间的距离,m X 和m Y 分别为()X t 和()Y t 的幅值.三、主要仪器设备1．控制理论电子模拟实验箱一台； 2．慢扫描示波器一台；3. 任意函数信号发生器一台； 4．万用表一只. 四、操作方法和实验步骤 1.实验一〔1〕根据连接图,将导线连接好〔2〕由于示波器的CH1已经与函数发生器的正极相连,所以接下来就要将CH2接在串联电阻电容上,将函数发生器的正极接入总电路两端,并且示波器和函数发生器的黑表笔连接在一起接地.〔3〕调整适当的扫描时间,将函数发生器的幅值定为5V 不变,然后摁下扫描时间框中的menu,点击从Y-t变为X-Y显示.〔4〕改变函数发生器的频率,记录数据与波形.2.实验二：基本与实验一的实验步骤相同.五、实验数据记录和处理1.实验结果分析〔1〕实验一根据测得的数据,并经过一系列计算之后,得到的实验一幅频相频特性曲线如图所示：实验一幅频特性曲线〔实验〕实验一相频特性曲线〔实验〕通过运用公式理论计算得到的曲线如下图所示：实验一幅频特性曲线〔计算〕实验一相频特性曲线〔计算〕通过matlab仿真所得实验一中的幅频相频特性曲线如下图所示：由此可以看出,所测并计算之后得到的幅频特性曲线与相频特性曲线和公式计算结果所得到的曲线非常相近,并且与通过matlab仿真得到的波特图之间的差距很小,但仍然存在一定误差.（2）实验二根据测得的实验结果,在matlab上绘制幅频特性曲线图如下图所示：实验二幅频特性曲线〔实验〕实验二相频特性曲线〔实验〕根据计算结果,在matlab上绘制幅频曲线如下图所示实验二幅频特性曲线〔计算〕实验二相频特性曲线〔计算〕通过matlab程序仿真得到的幅频与相频曲线如下图所示：由上图分析可以得到,实验所测得到的幅频特性曲线与计算结果得到的曲线几乎一样,并且与matlab仿真的波特图非常相近.但是实验所测得到的相频特性曲线虽然和计算结果得到的曲线较为温和,但是却与matlab 仿真得到的相频曲线有着非常大的差别.这一点的主要原因为：...2.实验误差分析本次实验的误差相对于其他实验的误差而言比较大,主要原因有以下几点：（1）示波器读取幅值的时候,由于是用光标测量,观测到的误差相对来说非常大,尤其是当李萨如图像与x 轴的交点接近于零的时候,示波器的光标测量读数就非常困难了.（2）在调整函数发生器的频率过程中,由于示波器的李萨如图像模型对于横坐标扫描时间的要求,导致当频率增加的时候,可观测的点寥寥无几.只能用display里面的连续记录显示功能来记录波形.这样记录下来的波形,由于本身点走动的时候带有一定厚度,导致记录波形的宽度非常大,并且亮度基本一致,无法判断曲线边界的具体值,造成的误差也是非常大的.（3）在绘制曲线过程中,由于测量数据点有限,而造成绘制曲线与计算值存在一定误差.（4）本次实验的计算量非常繁琐且冗杂,对于实验误差的影响也是非常大的.（5）电阻和电容等非理想元件造成的误差3.思考题（1）在实验中如何选择输入的正弦信号的幅值？解：先将频率调到很大,再是信号幅值应该调节信号发生器的信号增益按钮,令示波器显示方式为信号-时间模式,然后观测输出信号,调节频率,观察在各个频段是否失真.（2）测试频率特性时,示波器Y轴输入开关为什么选择直流？便于读取数据,使测量结果更加准确.（3）测试相频特性时,若把信号发生器的正弦信号送入Y轴,被测系统的输出信号送入X轴,则根据椭圆光点的转动方向,如何确定相位的超前和迟后？若将输入和输出信号所在的坐标轴变换,则判断超前和滞后的办法也要反过来,即顺时针为滞后,逆时针为超前.七、讨论、心得1.在实验过程中,一定要耐心仔细,因为可能会出现李萨如图像与光轴的两个交点非常接近于原点,由于曲线本身的宽度,造成的视觉误差会非常大.所以在用光标测量数据的时候,一定要非常仔细耐心,尽可能让误差降到最小.2.在实验过程中,随着频率的增加,李萨如图像的显示光点也会随之减少,这个时候一定要适当调节扫描时间,尽量往小调,让扫描光点增加,形成比较完整的曲线,以便于测量与观察.3.在做第二个实验的时候,即使扫描时间已经调到了最小,仍然无法看见完整的曲线,这时,需要摁下示波器上display按钮,然后点击是否记录轨迹,然后就可以让点完整清晰地将曲线还原回来,从而减小误差.4.在计算过程中,注意认真仔细.计算量繁杂,容易导致计算错误,可以多设几个变量来解决.5.在绘制曲线过程中,如果直接用角速度w的话,有可能会出现小频率的点比较密集,大频率的点比较疏松,得到的曲线误差比较大,并且并不美观.当数据相差较大时,我采用了将横坐标求对数之后,再将新得到的数据作为横坐标绘制图像,则实验图像变得非常美观和清晰,并且具有说服力.6.通过本次实验,我了解到了频率特性测量的方法以与怎样求幅频特性|G<w>|和相频特性φ<w>的值,并且通过将自己实验所得曲线、实际计算曲线与matlab仿真之间的对比,将理论、实践、仿真融为一体,使我更加加深了频率响应曲线的认识.这样的方法,在以后的学习过程中,会应用的更加广泛,并且具有非常深远的意义.。
传输网络的幅频和相频特性(lu)
谢 谢！
讲解到此结束
实 验 思 考 题
1、图5波特图仪中 、 波特图仪中VERTICAL和HORIZONTAL的F 波特图仪中 和 的 分别表示什么含义？ 和I分别表示什么含义？ 分别表示什么含义
答：VERTICAL的F和I分别表示图中纵向 的 和 分别表示图中纵向 坐标的终端和起点值； 坐标的终端和起点值； HORIZONTAL的F和I分别表示图中横向 的 和 分别表示图中横向 坐标的终端和起点频率。 坐标的终端和起点频率。
实 验 思 考 题
频率点 电压比 3.147KHz 0.707 3.715KHz 0.9999 4.474KHz 0.707
根据测试数据作出该电路的幅频特性曲线图。 根据测试数据作出该电路的幅频特性曲线图。
实 验 思 考 题
3、半功率点频率是如何定义的。计算图3电路的半功率点频 、半功率点频率是如何定义的。计算图 电路的半功率点频 并简述实验中测量半功率点频率的方法。 率，并简述实验中测量半功率点频率的方法。
实 验 思 考 题
• 双谐振网络：对输入频率在一定范围内的信 双谐振网络： 号有较大的输出， 号有较大的输出，而对输入频率高于这个频 率范围上限以及低于这个频率范围下限的信 号则衰减较大。因为是双谐振， 号则衰减较大。因为是双谐振，所以有两个 谐振点，也就有两个通带。 谐振点，也就有两个通带。
实 验 思 考 题
4.通过仿真实验 分别阐述5 4.通过仿真实验 ，分别阐述5种网络的幅频特 性。 • 高通网络：此RC电路对输入频率较高的信号 高通网络： RC电路对输入频率较高的信号 有较大的输出， 有较大的输出，而对输入频率较低的信号则 衰减较大。即高频信号容易通过。 衰减较大。即高频信号容易通过。 • 低通网络：此RL电路对输入频率较低的信号 低通网络： RL电路对输入频率较低的信号 有较大的输出， 有较大的输出，而对输入频率较高的信号则 衰减较大。即直流和低频信号容易通过。 衰减较大。即直流和低频信号容易通过。
网络分析仪考核试卷
8.在时域网络分析仪中，_______用于测量网络的时域反射特性，_______用于测量网络的时域传输特性。
（）（）
9.电压驻波比（VSWR）是网络_______和_______的比值。
（）（）
10.网络分析仪的相位测量可以提供网络的_______和_______信息。
（）（）
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
A.幅度
B.频率
C.相位
D.延迟
9.下列哪种网络分析仪可以实时测量网络的时域特性？（）
A.频域网络分析仪
B.时域网络分析仪
C.谐波网络分析仪
D.传输线分析仪
10.在网络分析仪的测量中，下列哪个参数可以反映网络的匹配程度？（）
A.反射系数
B.传输系数
C.耦合系数
D.散射系数
11.网络分析仪的动态范围是指（）
1.网络分析仪可以用于测量以下哪些参数？（）
A.阻抗
B.电压
C.电流
D. S参数
2.时域网络分析仪与频域网络分析仪的主要区别包括以下哪些？（）
A.测量原理不同
B.应用场景不同
C.价格相同
D.操作难度相同
3.以下哪些因素会影响网络分析仪的测量结果？（）
A.环境温度
B.系统校准
C.信号源稳定性
D.电缆长度
9.反射波传输波
10.相位延迟
四、判断题
1. ×
2. ×
3. ×
4. √
5. ×
6. √
7. √
8. ×
9. ×
10. √
五、主观题（参考）
1.网络分析仪通过发送和接收信号来分析网络的反射和传输特性。在通信系统中，它用于确保网络组件的匹配和性能，从而优化系统整体性能。
电子测量技术基础课后习题答案_1-8章张永瑞
一解释名词：①测量；②电子测量。
答：测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。
在这个过程中，人们借助专门的设备，把被测量与标准的同类单位量进行比较，从而确定被测量与单位量之间的数值关系，最后用数值和单位共同表示测量结果。
从广义上说，凡是利用电子技术进行的测量都可以说是电子测量；从狭义上说，电子测量是指在电子学中测量有关电的量值的测量。
叙述直接测量、间接测量、组合测量的特点，并各举一两个测量实例。
答：直接测量：它是指直接从测量仪表的读数获取被测量量值的方法。
如：用电压表测量电阻两端的电压，用电流表测量电阻中的电流。
间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的函数关系，间接得到被测量量值的测量方法。
如：用伏安法测量电阻消耗的直流功率P，可以通过直接测量电压U，电流I，而后根据函数关系P＝UI，经过计算，间接获得电阻消耗的功耗P；用伏安法测量电阻。
组合测量：当某项测量结果需用多个参数表达时，可通过改变测试条件进行多次测量，根据测量量与参数间的函数关系列出方程组并求解，进而得到未知量，这种测量方法称为组合测量。
例如，电阻器电阻温度系数的测量。
解释偏差式、零位式和微差式测量法的含义，并列举测量实例。
答：偏差式测量法：在测量过程中，用仪器仪表指针的位移(偏差)表示被测量大小的测量方法，称为偏差式测量法。
例如使用万用表测量电压、电流等。
零位式测量法：测量时用被测量与标准量相比较，用零示器指示被测量与标准量相等(平衡)，从而获得被测量从而获得被测量。
如利用惠斯登电桥测量电阻。
微差式测量法：通过测量待测量与基准量之差来得到待测量量值。
如用微差法测量直流稳压源的稳定度。
叙述电子测量的主要内容。
答：电子测量内容包括：（1）电能量的测量如：电压，电流电功率等；（2）电信号的特性的测量如：信号的波形和失真度，频率，相位，调制度等；（3）元件和电路参数的测量如：电阻，电容，电感，阻抗，品质因数，电子器件的参数等：（4）电子电路性能的测量如：放大倍数，衰减量，灵敏度，噪声指数，幅频特性，相频特性曲线等。
线性系统幅频特性的测量.
4
②磁调制扫频：磁调制扫频是用改变振荡器回路中带磁芯的电感线圈的电感 量，以获得扫频的一种方法。
在磁调制扫频电路中，通常调制电流为正弦波，即采用正弦波扫频。由于磁 性材料存在一定的磁带，在调制电流 iM 的一个周期内，导磁系数的变化并非按 同一轨迹往返，即正向调制和反向调制的扫频线性不同。为使观测时图像清晰， 必须使扫频振荡器工作在单向扫频状态，因此需要加自动稳幅电路来使扫频信号 振幅保持恒定。
以相比拟的称宽带扫频。 ②扫频线性：扫频线性指扫频信号瞬时频率的变化和调制电压瞬时值的变化
之间的吻合程度。吻合程度越高，扫频线性越好。 ③振幅平稳性：在幅频特性测试中，必须保证扫频信号的幅度恒定不变。扫
频信号的振幅平稳性通常用它的寄生调幅来表示，寄生调幅越小，表示振幅平稳 度越高。
④频标：为使幅频特性容易读数，应有多种频率标记（简称频标），必要时 频标可外接。 4、产生扫频信号的方法
1
附属电路而构成的一种通用仪器，用于测量网络的幅频特性。
X 放大器
u1
扫描电压 发生器
u1 u2
扫频信号 发生器
u3 被测电路
Y 放大器
u5
晶振
频标信号 形成电路
谐波发生器
u4 检波探头
混频
（a）方框图
u1
O
t
u2
t
O
u3
O
t
u4
O
t
u5
幅频特性和相频特性实验报告
HUNAN UNIVERSITY 课程实验报告
题目：幅频特性和相频特性
学生姓名：
学生学号：
专业班级：
完成日期：2014年1月6号
一．实验内容
1、测量RC串联电路频率特性曲线
元件参数：R=1K，C=0.1uF，输入信号：Vpp=5V、
f=100Hz~15K正弦波。
测量10组不同频率下的Vpp，作幅频特性曲线。
2、测量RC串联电路的相频特性曲线
电路参数同上，测量10组不用频率下的相位，作相频特性曲线。
用李莎育图像测相位差。
3、测量RC串并联（文氏电桥）电路频率特性曲线和相频特性
曲线
二．实验器材
1kΩ电阻一个，0.1uf电容一个，函数信号发生器一台，示波
器一台，导线和探头线若干
三．实验目的
（1）研究RC串并联电路对正弦交流信号的稳态响应；
（2）熟练掌握示波器李萨如图形的测量方法,掌握相位差的测量方法；
（3）掌握RC串并联电路以及文氏电桥幅频相频特性特征。
四．实验电路图
100nF
100nF
五．实验数据及波形图
电阻的幅度与峰峰值与频率：
电容的幅度与峰峰值与频率：
串并联电路频率峰峰值与相位差：
当输入电压比输出电压=0.707(√3/2)时，其波形图如下：
1.电阻：
2.电容
3.串并联电路：
六．曲线图
电阻的幅频特性图：
相频特性图：
电容的幅频特性图：
相频特性：
串并联电路相频特性：
幅频特性：
七．实验心得
通过该实验，我掌握了RC电路的相频与幅频特性的基本特征。
- 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)。
二、DT830T万用表使用
11
1、DT830T简介
特点： 分辨力强、准确度高（±0.5%～ ± 1.5%）、 测试功能完善、测量速率快、显 示直观、耗电省、过载能力强、便于携带。 发展趋势：自动量程，显示图形 “数字/模拟条图”双显示数字万用表克 服了不能反映被测量连续度化的不足。
12
DT830T特点：
学习要求
2. 独立完成实验，动手、动脑并重，注重培养运用 理论知识分析问题和解决问题的能力。注意归纳总 结，新的体验和经验应留下文字材料，不断积累和 提高。 实验的过程就是解决问题的过程，只有经历这 一过程才能得到训练，才能逐步具备动手能力。动 手能力就是解决实际问题的能力。在技术领域，动 手能力常指一个人能否解决问题，最终将研究对象 做出来(物理实现)的能力，反映的是一个人的综合 能力。遇到问题不加思考就向教师或其他同学求助， 这无疑是放弃了训练的机会，尽管在他人帮助下完 成了实验任务，但并未达到学习的目的。 8
24
演示图（显示屏显示“1”）
此时发光二极 管不亮，说明没 有导通。
25
演示图（显示屏显示具体数值）
调换两管脚测量 此时发光二极管发 光，说明已导通， 红表笔接的是二极 管的正极。
26
4、万用表的使用安全：
⑴、一定不能用错档位，否则会烧保险丝或表头 ⑵、长期不用时请将电池取出，否则电池会漏液 损坏表 ⑶、测量电压和电流时如果不知道它们的数值， 一定要先把档位放在最高档，然后再逐步调整 ⑷、测量电压和电流时手不要接触表棒的金属部 分 ⑸、校验万用表时将表的后盖上好，防止电路板 上的高压将手灼伤 ⑹、测完后将档位置于交流电压最高档
欧姆档 三极管放大倍数档（HFE） 二极管测量档
16
3、DT830T的使用 （1）测量直流电压
用测量一节干电池来说明测量直流电压。 将档位开关置直流电压2V档，红表笔接电池 正极，黑表笔接电池负极。显示屏显示 “1.299”左右，被测量的电池的电压值为 1.30 V。万用表与被测信号并联。
17
演示图
21
(4)测量电阻
首先估算电阻的阻值，然后将档位 开关调置接近并大于估算的阻值。红黑 表笔分别接被测电阻的两个引脚，在显 示屏上可以直接读出阻值。 *不带电测电阻 *不在回路中测电阻
演示图
23
(4)测量二极管
将档位开关置二极管测量档，红黑表 笔分别接二极管的两个引脚，观察显示屏 的数值，然后互换两表笔，再次观察显示 屏的数值。若显示屏显示“1”，则说明二 极管未导通；若显示屏显示具体数值，则 说明二极管导通，且此时的红表笔接的是 二极管的正极，黑表笔接的是负极。
谢 谢！
32
1
2
V2 V1
1 1 R C 1 1 相频特性： 1 ( ) arctg 45º R1C1 f0 －称为半功率点频率
0.707
f0
f
f0
30
f
传输网络的幅频和相频特性
本实验的目的是利用Multisim仿真软件中的虚 拟仪器波特图仪（Bode Plotter 可直接显示幅频 特性曲线和相频特性曲线)对高通、低通、带通、 带阻及双谐振电路的传输特性作初步的研究。 其中高通、低通电路需描绘幅频特性曲线和 相频特性曲线，并找出和记录半功率点频率f0 及其对应的电压比和相位差。 带通、带阻电路需描绘幅频特性曲 线和相频特性曲线，并找出和记录特 征点频率f0和两个半功率点频率f1、 f2 及其对应的电压比和相位差。 31
学习要求
3. 努力掌握常用仪表、仪器的基本操作 方法。主动探索各开关、旋钮的功能， 注意听讲、勤学多练、善于比较。 实验中要求掌握使用方法的仪表有： 万用表； 交流毫伏表； 直流稳压电源； 函数信号发生器； 双踪按时交出实验报告。 实验报告的格式、内容、书写要求等， 在实验指导书中（P48）已有详细说明， 请仔细阅读并按要求书写。一般要求在 下一次实验时交出上一次的实验报告。 实验报告应有封面，并用实验报告纸书写。 5. 自带万用表、元器件、接插线，并妥善 保管。
总成绩=平时50%+期末考试50% 折算成优、良、中、及格、不及格五档报 教务处。及格及以上获得3学分。 其中平时成绩： 预习20分、操作50分、实验报告30分 缺做三分之一及以上实验或实验报告，总 成绩按不及格处理。 迟到或早退满三次总成绩降档处理。
6
学习要求
1. 认真预习，写出预习报告，无预习报告 者不得做实验。 预习一般包括电路设计、指标核算、 拟定实验方案、准备原始数据表，仿真 实现等。 电路实验应在认真预习的基础上按照 每个实验中“预习要求”的内容完成预 习报告并准备好数据表格。 数电实验应根据实验任务给出的技术 指标设计电路、拟定调测方案、并通过 Multisim软件仿真。 7
3 1/2 （三位半）：最高位只能显示1， 其它位能显示0～9。 基本量程为200mV，表头最大显示值为199.9， 超量程时只显示最高位的“1”。 DCV：直流电压 ACV：交流电压 DCA：直流电流 R：电阻 UD：二极管的正向导通电压 hFE：三极管放大倍数 BATT：电池容量
测量参数
原理框图
关于实验操作考试
考题范围： 1、操作题：设计、实现所有做过的 实验（电路、数电）类型之一（占总成 绩的30%）； 2、实验原理、仪表、仪器使用等问 答题（占总成绩的20%）。 考试方法： 1、开卷考试，但只可参阅教材和自 己实验报告，不准使用复印材料。 2、在十余种试卷中抽签决定考题。
5
成绩评定
27
三、Multisim仿真软件
启动仿真软件讲解
举例：1、网络的幅频特性和相频特性
28
传输网络的幅频和相频特性（P84）
传递函数H(ω)－用来描述电网络频域中的传输 特性 （输入、输出关系）
V1
N
V2
V2 H ( ) a jb V1
H(ω)是一个与频率相关的复数，其中： 是一个与频率相关的实数，描述 H ( ) a 2 b 2 了输出与输入之比值随频率而变 的结果。称为幅频特性。
b 是一个与频率相关的角度， ( ) arctg 描述了输出与输入的相位差 a
随频率而变的结果。称为相 29 频特性。
传输网络的幅频和相频特性
例：如图所示高通电路，输入信号 V1为频率可变的正弦波。 传递函数：H ( ) 幅频特性：
V2 R1 1 V1 R1 J C1
V2 H ( ) V1
参数转换电路 功 能 量 程 选 被测量 择 输入 R/V转换 I/V转换 V/V转换
UIN
ICL7106
LCD显示器
UIN≤200mV
14
A/D
LCD
转 换
驱 动
2、DT830T面板介绍
液晶显示器
锁定按钮 电源按钮
三极管插孔
档位开关
表笔插孔
15
档位开关
交流电压档
直流电流档 直流电压档 电源电压档
(2)测量交流电压
用测量多用插座的电压来说明测量 交流电压。将档位开关置600V交流档， 红黑表笔分别插入插座上的插孔里。显 示屏显示“231”左右，被测量的交流电 压为231V。
演示图
（3）测量直流电流
万用表与被测信号串联。 若显示屏显示为正值，则红表笔接在高电 位，黑表笔接在低电位；若显示屏显示为负 值，则相反。
基础实验B概述 网络的幅频、相频特性
一、电工电子基础实验B概述
2
课程性质、目的与任务
• 性质：是我院电类本科各专业的技 术基础课。是一门工程性、技术性、 实践性很强的必修课程。 • 目的：使学生较系统地掌握电路理 论实验论证、电路设计和调测、实 验技术等方面的知识，初步具有电 路设计、装配、测试和调整的能力。
3
课程任务
1．巩固、深化所学的相关理论知识。 2．讲授电路设计和实验技术方面的知识。 3．培养学生在电路装配、仪表使用、电路调测、 实验数据分析处理、实验报告撰写等方面的技能。 4．初步掌握电子电路设计自动化(EDA)软件使用 方法。 5．培养学生在电路方面的工程和技术观点，自觉 应用理论知识分析和解决问题的能力，严谨细致 的作风和不断创新的能力。 课程内容包括电路分析实验、数电单元电路实验。 48课时、3学分。 4