频域测量技术、分类和方法

查找电路的故障。
•
（2） 由于扫频信号的频率是连续
变化的，因此，所得到的被测网络的频率特
性曲线也是连续的，不会出现由于点频法中
•
3.
•
多频测量是利用多频信号作为激
励信号的一种频域测量技术。所谓“多
频信号”，是指由若干频率离散的正弦
波组成的集合。多频测量将这个“多频
信号”作为激励，同时加到被测系统的
BW fH fL
8.3 频谱分析测量
• 8.3.1 选频测量
•
图 8.9 所 示 为 外 差 式 谐 波 分 析 仪
的原理框图。
被测 信号
衰减器 fx
混频器 f0
fw 本机 振荡器
选频放大器
电压表
图8.9 外差式谐波分析仪的原理框图
• 8.3.2
•
1.
•
1)
•
图8.10示出了滤波式频谱仪的基
本结构。输入信号经过一组中心频率不
特性测量曲线。
频标
频标
频标
频标
低通滤波器
高通滤波器
带通滤波器
带阻滤波器
图8.7 典型滤波器的频率特性测量曲线
•
2）
•
(1) 增益的测量。
•
在调好幅频特性的基础上，用粗、
细调衰减器控制扫频信号的电压幅度，
使它符合被测电路设计时要求的输入信
号幅度。
•
(2) 带宽的测量。
•
测量带宽时，先调节扫频仪输
出衰减和调整Y增益，使频率特性曲线的
同的滤波器或经过一个扫描调谐式滤波
器，选出各个频率分量，经检波后进行
显示或记录。在这种频谱仪中，随着滤
波器频率的改变，完成频谱分析，因此，
各个频率分量的幅值、功率、能量和相
位关系，以及振荡信号源的相位噪声特
性、空间电磁干扰等。
•
（4） 调制度分析测量：
•
对各种频带的射频信号进行解
调，恢复调制信号，测量其调制度，如
调幅波的调幅系数、调频波的频偏、调
频指数以及它们的寄生调制参量。
8.2
• 8.2.1
•
1.
•
图8.2中的曲线2就是使用动态测
频域测量技术、分 类和方法
8.1 频域测量的原理与分类 8.2 线性系统频率特性测量 8.3 频谱分析测量 8.4 谐波失真度测量 思考题8
8.1
• 8.1.1
•
对于一个过程或信号，它具有时
间-频率-幅度的三维特性，如图8.1所示。
•
频率 频域
电压 时域
时间
图8.1 信号的三维特性
• 8.1.2
量法所获得的曲线。这时，曲线略有右
移，但最大值也略有降低。
1— 静 态
U out
1
2— 动 态
2
O f
图8.2 静、动态测量曲线
•
2. 扫频测量法
•
扫频测量法具有以下优点：
•
（1）可实现网络频率特性的自动或
半自动测量，特别是在进行电路测试时，人
们可以一面调节电路中的有关元件，一面观
察荧光屏上频率特性曲线的变化，随时判明 元件变化对幅频特性产生的影响，迅速调整，
的 扫 频 信 号 称 为 窄 带 扫 频 ， 把 Δf 可 以 和
信号瞬时频率相比拟的扫频信号称为宽
带扫频。
•
2）
•
扫频线性表示扫频信号频率与扫
描电压之间线性相关的程度，常用扫频 线性系数来表k示，(df /du)max
(df /du)min
•
3）
•
在幅频特性测量中，必须保证扫
频信号的幅度保持m不A变B。扫10频% 0信号的幅 度 不 平 坦 性 常 用 它 的A寄B生 调 幅 来 表 示 ，
•
根据实际应用的需求，频域分析
和测量的对象和目的也各不相同，通常
有以下几种：
•
（1） 频率特性测量：主要对网
络的频率特性进行测量，包括幅频特性、
相频特性、带宽及回路Q值等。
•
（2） 选频测量：
•
利用选频电压表，通过调谐滤波
的方法，选出并测量信号中某些频率分
量的大小。
•
（3） 频谱分析：
•
用频谱分析仪分析信号中所含的
顶部与屏幕上某一水平刻度线相切（如
图8.8中与AB线相切）；
A (a)
B
A
B
fL
fH
(b)
图8.8 扫频仪测量带宽
•
(3) 回路Q值的测量。
•
测量时电路连接和测量方法与测
回路带宽相同，在用外接频标测出回路 的谐振频率f0以及上、下截止频率fH和fL 后，按下面Q的公f0式即可f计0 算出回路的Q值。
•
1）
•
有效扫频宽度也称扫频频偏，是
指在扫频线性和幅度不平坦性符合要求
的前提下，一次扫频能达到的最大频率
范围，
•
Δf=fmax-fmin
•
式中, Δf为有效扫频宽度；fmax、
•
•
f0
fmax 2
fmin
•
而把Δf/f0 称为相对扫频宽度，
f 2 fmaxfmin
•
f0
fmax fmin
•
•
通常把Δf远小于信号瞬时频率值
输入端，并检测被测网络输出信号在这
些频率点的频谱，在与输入进行比较之
Leabharlann Baidu后就可以得到被测网络的频率特性。
•
4.
•
当系统对非线性失真的要求较高
时，可采用白噪声作为测量的激励信号。
• 8.2.2
•
在测量线性系统的相频特性时，以
被测电路输入端信号作为参考信号，输
出端信号作为被测信号，用相位计测量
输出端信号与输入端信号之间的相位差。
且可任意调节，常用频偏进行描述。
•
（3） 寄生调幅要小。
•
（4） 扫描线性度好。
•
图8.4中，扫频信号发生电路的
振荡频率受扫描电压u2所调制。
t
t
t
扫频信号
发生器
u3
被测电路 u4
峰值检波器 u5
u2
扫描电压
u 1
发生器
t
X轴 放大器
Y轴 放大器
图8.4 扫频仪的简要原理框图
•
为保证扫频仪有很宽的工作频率
调节正弦波发生器输出信号的频率，用
描点的方法可得到相位差随频率的变化
规律，即线性系统的相频特性， 如图8.3
所示。
正弦波 发生器
参考信号 被测电路
相位计
图8.3 线性系统的相频特性测量
• 8.2.3
•
1. 基本工作原理
•
对扫频信号发生器的基本要求
是：
•
（1） 中心频率范围大且可以连
续调节。
（2） 扫频宽度要宽
•
3.
•
1）
•
按用途划分，扫频仪可分为通用
扫频仪、专用扫频仪、宽带扫频仪、阻
抗图示仪、
•
2）
•
按频率划分，扫频仪可分为低频
扫频仪、高频扫频仪、电视扫频仪等。
•
4. 扫频仪的应用
•
1）
•
测量电路如图8.6所示。
被测电路
检波 探头 扫频仪 输输 出入
图8.6 幅频特性的测量
•
图 8.7 给 出 了 典 型 滤 波 器 的 频 率
范围，往往将整个工作频段划分成几个
分波段，还可以通过混频的方法获得更
高的工作频率，如图8.5所示。
扫描信号 发生器
调频信号 f1 发生器
高频信号 发生器
混频器 f2
低通 滤波器 扫频信
号输出
图8.5 混频法拓展扫频仪至更高的工作频率
•
2.
•
扫频仪的主要技术指标有： 有效
扫频带宽、扫频线性、幅度不平坦性等。