电子测量与仪器频域测量
合集下载
相关主题
- 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)。
第8章 频域测量
第8章 频域测量
? 8.1 线性系统幅频特性的测量
– 8.1.1 静态频率特性测量 ——点频法 – 8.1.2 动态频率特性测量 ——扫频法 – 8.1.3 扫频仪举例 1——BT-3型频率特性测试仪
? 8.3 频谱分析仪概述
– 8.3.1 信号的时域和频域分析 – 8.3.2 频谱仪的主要用途 – 8.3.3 频谱仪的分类 – 8.3.4 频谱仪的工作原理
扫频输出 的中心频率或 平均频率。
? f ? f2 ? f1 f0 ( f1 ? f2 ) / 2
表示扫频起点f1 与 终点f2之间的频率范围。
2）扫频线性
表示扫频振荡器的压控振荡器的压控特性曲线的非线 性（或线性）程度，可以用线性系数表征
线性系数 ? (k0 )max (k0 )min
压控振荡VCO的最大控制灵敏度 VCO的最小控制灵敏度
? 8.4 扫频式频谱分析仪
– 8.4.1 工作原理 – 8.4.2 实例1——BP-1型频谱仪 – 8.4.3 实例2——AV4032系列频谱仪
? 8.6 频谱仪的主要技术特性
– 8.6.1 选择性 – 8.6.2 灵敏度 – 8.6.3 动态范围 – 8.6.4 典型产品简介
? 8.7 频谱仪的应用
4）合成扫频法
同时具有扫频源和合成源特性的信号源被称为“合成扫 频源”。
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率 点上，达到扫频效果。
（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，一般用相对值表示。
3.频标产生的原理 以1MHz频标为例进行说明。
1MHz 的晶振输出的正弦波加到谐波发生器，进行限幅、整形、 微分，形成含有丰富谐波成分的尖脉冲，再与扫频信号混频而 得到菱形频标。设在100MHz 谐波处，与扫频信号混频。混频 后的信号在零差点附近两频率之差迅速变小，经低通滤波器后 高频成分被滤除，使零差点附近的信号幅度迅速衰减而形成菱 形频标。
3、扫频信号源 上述扫频法测量中，扫频信号的产生是关键。
（1）扫频信号的产生方法 主要是通过自动调谐方式改变振荡器的频率，使之连
续地变化，实现扫频。 1）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，从而实现振荡频率的改变。 2）变容二极管电调扫频 3）YIG电调扫频 YIG是一种单晶铁氧体材料钇铁柘榴石的简称，具有铁 磁谐振特性。
1.BT-3扫频仪的主要技术性能：
(1)中心频率：在1MHz～300MHz内可任意调节，分1MHz～75 MHz、75MHz～150MHz、150MHz～300MHz三个波段；
(2)扫频频偏：最大频偏±7.5MHz； (3)扫频信号输出：输出电压≥0.1V（有效值），输出阻抗75Ω； (4)寄生调幅系数：最大频偏时<±7.5%； (5)调频非线系数：最大频偏时<20%； (6)频标信号：1MHz、10MHz和外接频标三种。
BT3C-A型 频率特性测试仪
扫频信号 输出端
检波探头
2.中心频率和扫频范围
本扫频仪工作时是以某中心频率为中心进行扫频的。 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。
正弦稳态下的系统函数或传输函数H(jω)反映该系统 激励与响应的关系：
H ( j? ) ? UO ( j? ) ? H (? )e j? (? ) Ui ( j? )
式中，H(ω)也可写成H(f)，称为测量的幅频特性。 Φ(ω)是相频特性。
8.1.1 静态频率特性测量 ——点频法
点频法就是“逐点”测量幅频特性的方法，注意明 确被测电路选用相应仪器。
4.扫描信号与回扫处理
本仪器是采用在回扫期间令振荡停振的办法（原理框图 中的“截止脉冲形成电路”即是加扫频振荡器的停振信号）
3）振荡平稳性
通常用扫频信号的寄生调幅表示。调幅系数为
M ? A2 ? A1 ? 100% A2 ? A1
A2，A1 分别表示发生寄 生调幅时的最大、最小幅度。
8.1.3 扫频仪举例1—— BT-3型频率特性测试仪
BT-3型扫频仪主要用来测试宽带放大器、雷达接收机 的中频放大器、电视接收机的视频率特性及鉴频器特性， 是一种较为典型的频率特性测试仪。
(1)顶部最大值下降； (2)特性曲线被展宽；
(3)扫速愈高，偏移愈严重。 其原因是由于实际电路是由
动态元件L、C等元件组成的(如 调谐电路)，信号在其上建立或 消失都需要一定的时间，扫频 速度太快时，信号在其上来不 及建立或消失，故谐振曲线出 现滞后且展宽，出现了“失敏”
或“钝化”现象。
图8.3 动态特性曲线
– 8.7.1 正弦信号的测量 – 8.7.2 调幅信号的测量
– 8.7.3 调频信号的测量 – 8.7.4 脉冲调制信号的测量 – 8.7.5 复合信号频谱的测量 – 8.7.6 相位噪声的测量
? 本章小结 ? 作业布置
源自文库
8.1 线性系统幅频特性的测量
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。
8.1.2 动态频率特性测量 ——扫频法
1.扫频法的工作原理
扫频仪
扫频法可以 实现频率特性的 自动测绘，而且 不会像点频法那 样遗漏掉某些细 节的问题。更值 得注意的是，扫 频法是在一定扫 描速度下获得被 测电路的动态频 率特性，这比较 符合被测电路的 实际应用情况。
2.动态频率特性
随着扫描速度的提高，频率特性将扫频方向偏移。图中Ⅰ 为静态特性，Ⅱ、Ⅲ为依次提高扫速时的动态特性曲线。可以 看出动态频率特性有以下特点：
K( f )
f f0
特点：所测出的幅频特性是电路系统在稳态情况下的静态 特性曲线。但操作繁琐费时，并且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。
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。
第8章 频域测量
? 8.1 线性系统幅频特性的测量
– 8.1.1 静态频率特性测量 ——点频法 – 8.1.2 动态频率特性测量 ——扫频法 – 8.1.3 扫频仪举例 1——BT-3型频率特性测试仪
? 8.3 频谱分析仪概述
– 8.3.1 信号的时域和频域分析 – 8.3.2 频谱仪的主要用途 – 8.3.3 频谱仪的分类 – 8.3.4 频谱仪的工作原理
扫频输出 的中心频率或 平均频率。
? f ? f2 ? f1 f0 ( f1 ? f2 ) / 2
表示扫频起点f1 与 终点f2之间的频率范围。
2）扫频线性
表示扫频振荡器的压控振荡器的压控特性曲线的非线 性（或线性）程度，可以用线性系数表征
线性系数 ? (k0 )max (k0 )min
压控振荡VCO的最大控制灵敏度 VCO的最小控制灵敏度
? 8.4 扫频式频谱分析仪
– 8.4.1 工作原理 – 8.4.2 实例1——BP-1型频谱仪 – 8.4.3 实例2——AV4032系列频谱仪
? 8.6 频谱仪的主要技术特性
– 8.6.1 选择性 – 8.6.2 灵敏度 – 8.6.3 动态范围 – 8.6.4 典型产品简介
? 8.7 频谱仪的应用
4）合成扫频法
同时具有扫频源和合成源特性的信号源被称为“合成扫 频源”。
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率 点上，达到扫频效果。
（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，一般用相对值表示。
3.频标产生的原理 以1MHz频标为例进行说明。
1MHz 的晶振输出的正弦波加到谐波发生器，进行限幅、整形、 微分，形成含有丰富谐波成分的尖脉冲，再与扫频信号混频而 得到菱形频标。设在100MHz 谐波处，与扫频信号混频。混频 后的信号在零差点附近两频率之差迅速变小，经低通滤波器后 高频成分被滤除，使零差点附近的信号幅度迅速衰减而形成菱 形频标。
3、扫频信号源 上述扫频法测量中，扫频信号的产生是关键。
（1）扫频信号的产生方法 主要是通过自动调谐方式改变振荡器的频率，使之连
续地变化，实现扫频。 1）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，从而实现振荡频率的改变。 2）变容二极管电调扫频 3）YIG电调扫频 YIG是一种单晶铁氧体材料钇铁柘榴石的简称，具有铁 磁谐振特性。
1.BT-3扫频仪的主要技术性能：
(1)中心频率：在1MHz～300MHz内可任意调节，分1MHz～75 MHz、75MHz～150MHz、150MHz～300MHz三个波段；
(2)扫频频偏：最大频偏±7.5MHz； (3)扫频信号输出：输出电压≥0.1V（有效值），输出阻抗75Ω； (4)寄生调幅系数：最大频偏时<±7.5%； (5)调频非线系数：最大频偏时<20%； (6)频标信号：1MHz、10MHz和外接频标三种。
BT3C-A型 频率特性测试仪
扫频信号 输出端
检波探头
2.中心频率和扫频范围
本扫频仪工作时是以某中心频率为中心进行扫频的。 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。
正弦稳态下的系统函数或传输函数H(jω)反映该系统 激励与响应的关系：
H ( j? ) ? UO ( j? ) ? H (? )e j? (? ) Ui ( j? )
式中，H(ω)也可写成H(f)，称为测量的幅频特性。 Φ(ω)是相频特性。
8.1.1 静态频率特性测量 ——点频法
点频法就是“逐点”测量幅频特性的方法，注意明 确被测电路选用相应仪器。
4.扫描信号与回扫处理
本仪器是采用在回扫期间令振荡停振的办法（原理框图 中的“截止脉冲形成电路”即是加扫频振荡器的停振信号）
3）振荡平稳性
通常用扫频信号的寄生调幅表示。调幅系数为
M ? A2 ? A1 ? 100% A2 ? A1
A2，A1 分别表示发生寄 生调幅时的最大、最小幅度。
8.1.3 扫频仪举例1—— BT-3型频率特性测试仪
BT-3型扫频仪主要用来测试宽带放大器、雷达接收机 的中频放大器、电视接收机的视频率特性及鉴频器特性， 是一种较为典型的频率特性测试仪。
(1)顶部最大值下降； (2)特性曲线被展宽；
(3)扫速愈高，偏移愈严重。 其原因是由于实际电路是由
动态元件L、C等元件组成的(如 调谐电路)，信号在其上建立或 消失都需要一定的时间，扫频 速度太快时，信号在其上来不 及建立或消失，故谐振曲线出 现滞后且展宽，出现了“失敏”
或“钝化”现象。
图8.3 动态特性曲线
– 8.7.1 正弦信号的测量 – 8.7.2 调幅信号的测量
– 8.7.3 调频信号的测量 – 8.7.4 脉冲调制信号的测量 – 8.7.5 复合信号频谱的测量 – 8.7.6 相位噪声的测量
? 本章小结 ? 作业布置
源自文库
8.1 线性系统幅频特性的测量
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。
8.1.2 动态频率特性测量 ——扫频法
1.扫频法的工作原理
扫频仪
扫频法可以 实现频率特性的 自动测绘，而且 不会像点频法那 样遗漏掉某些细 节的问题。更值 得注意的是，扫 频法是在一定扫 描速度下获得被 测电路的动态频 率特性，这比较 符合被测电路的 实际应用情况。
2.动态频率特性
随着扫描速度的提高，频率特性将扫频方向偏移。图中Ⅰ 为静态特性，Ⅱ、Ⅲ为依次提高扫速时的动态特性曲线。可以 看出动态频率特性有以下特点：
K( f )
f f0
特点：所测出的幅频特性是电路系统在稳态情况下的静态 特性曲线。但操作繁琐费时，并且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。
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。