扫频信号发生器及扫频仪

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。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，如下图所示电压频率时间频域时域时间、频率和幅度的三维坐标2．常用频域测试仪器（1）频率特性测试仪（2）频谱分析仪（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。（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。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；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。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。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。频标单元扫频仪工作原理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，示波管等组成（类似通用示波器)。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。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。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。3、频率特性的显示f01、扫频信号发生器 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 扫频信号源具有以下功能:能产生频率做线性变化的扫频信号；这个扫频信号的输出是等幅的，且具有一定的功率；扫频信号的频偏应尽可能大且中心频率可调；要求扫频信号的线性度良好；能产生和扫频信号同步的频率标记；输出阻抗要恒定。2单元电路扫频信号源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。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，2Δƒ<<ƒ0时，称为窄带扫频；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：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。290MHZ289MHZ~215MHZ±7.5MHZ1MHZ~75MHZ±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。100MHz75MHz150MHzfoΔfLCIMIMC92.5MHz107.5MHz3.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。图8.6频标的形成过程100.02MHz99.98MHz1MHz振荡信号的100次谐波100MHz图8.7加有频标的波形(b)(a)2、多个频标产生的原理fgfs2fg3fg4fg10M20M30M40M1fg2fg3fg4fgtf4fg3fg2fg1fg扫频特性tv谐波特性1fg2fg3fgNfgvofsfgNfg扫频信号10M晶振谐波发生器混频器低通频标放大器Y轴（N=1、2、）10M频标输出3、频标单元频标选择10分频器50M晶振谐波发生器谐波发生器混频器低通混频器低通扫频信号10M晶振谐波发生器混频器低通频标放大器Y轴f050镜像反射100150200250300MHz当选择50MHz频标时，全屏显示的频标图形：当选择10/1MHz频标时，全屏显示的频标图形：f0镜像反射102030MHz4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亮度：用来调节扫描线的亮度，顺时针调整，亮度最大，反之则扫描线最暗。③水平校准：当扫描线不能和水平刻度线重合时，可加以调整。④Y输入：通常接检波探头的输出端。对于含有内检波的四端网络，该网络的输出可直接加到Y输入。⑤Y增益：用于调节输入信号的大小，以使得被测信号能直观地显示在屏幕上。⑥位移：通过旋钮的来回调节，可使整个扫描曲线上下移动。⑦Y轴衰减选择挡：共分为*1、*10、*100三挡，应和Y增益配合使用，通过不同挡的选择，可改变整个Y轴的增益与扫描曲线的高度。②聚焦：调整该旋钮可使扫描线光滑清晰。（2）扫频信号源的旋钮与作用②扫频宽度：调节该旋钮，可得到合适的扫频带宽。中心频率：调节该旋钮，可使需要的中心频率置于屏幕的中心位置。③输出衰减：输出衰减共分七挡，通过不同的组合，可得到不同的衰减量，它的设置可以改变扫频信号的输出幅度。④扫频输出：扫频信号的输出端，通常接到被测四端网络的输入端。（3）频标信号发生器的旋钮与作用频标选择:一般有1MHZ、10MHZ、50MHZ及外接四种②频标幅度:可改变频标在屏幕上显示的幅度③外接频标:使用外频标时，由此插座输入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。（2）频标识别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。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。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。（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。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 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 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。被测电路扫频仪输出输入检波探头图电路幅频特性的测试连线图5．频率特性仪连接实例（1）电路幅频特性的测试3、使用方法“输出衰减”（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%)。ftfVfV①①①检波探头示波管扫频发生器Y轴主放大器0dB1dB2dB3dB4dB10dB20dB30dB“扫频输出”“Y输入”110100X轴主放大器“Y衰减”频标发生器①②②（2）插入调谐放大器。ftfVfV①①①检波探头示波管扫频发生器Y轴主放大器0dB1dB2dB3dB4dB10dB20dB30dB“扫频输出”“Y输入”110100X轴主放大器“Y衰减”频标发生器①“输出衰减”①②设放大10dB调谐放大器③③（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。ftfVfV①①①调谐放大器②②②③设放大10dB检波探头示波管扫频发生器Y轴主放大器0dB1dB2dB3dB4dB10dB20dB30dB“扫频输出”“Y输入”110100X轴主放大器“Y衰减”频标发生器“输出衰减”（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、扫频仪的应用增益的测量带宽的测量6.6测试实例1、单调谐回路的扫频测量（1）电路（2）步骤+12VL1C4C5C3LRCCTR1R2REC2C1OUTIN⑥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。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%)②R取10K③RE取500④入出扫频仪⑤⑦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。（徐州隆宇公司提供）（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=46dB中心频率fo=11.6MHz50%带宽W50=1.0MHz101511.6M50%0100%2、双调谐回路的扫频测量（1）测试电路+12VL3CC7CT2L1C3CT1R1R2R3C2C1OUTINVC6C4C5L2入出扫频仪②①③C=3P（2）测试步骤在定标完成的基础上按①、②、③步骤测量工作。50%0.50.670%10.510.3510.71011fc（3）记录频率特性数据70%带宽W70=MHz50%带宽W50=MHz中心频率fo=MHz画出当C=3P时的频率特性记录：增益K=dB左峰频率f=MHz/%右峰频率f=MHz/%凹处频率f=MHz/%10598854410.3510.710.50.60.510.59.710.850%1.25C接9PK=44dBfc=10.2MK=44dBC接3Pfc=10.5M10fc在幅频特性中作一垂线使两边的面积目测相等，该垂线对应的频率为中心频率f0。3、主要技术指标（1）扫频范围：1300MHz；（2）扫频宽度：>100MHz；（3）扫频输出电压：0.5V（3.33mW）；（4）扫频输出阻抗：75；（5）扫频输出衰减：0~70dB（1dB步进）；（6）频标：50MHz、10/1MHz、外接；（7）垂直灵敏度：20mV/div。（2）电路参数的测量从扫频仪屏幕显示的幅频特性上可求得各种电路参数。①增益的测量在调好幅频特性的基础上，分别调节粗调和细调衰减器，控制扫频信号的电压幅度，使荧光屏显示的频率特性曲线处于0dB附近，如果高度恰好与0dB线等高，此时为粗调输出衰减B1（dB），细调输出衰减为B2（dB），则该放大器的增益为式中B1——粗调输出衰减的分贝值；B2——细调输出衰减的分贝值；A——被测放大器的增益值。调节粗调和细调衰减器，控制扫频信号的电压幅度，使荧光屏显示出高度合适的频率特性曲线，然后调整Y增益，使曲线顶部与某一水平刻度线AB相切，如图7.11（a）所。此后，Y增益旋钮保持不动，将扫频仪输出衰减细调衰减器减小3dB，此时荧光屏上显示的曲线高出原来的水平刻度线AB，且与AB线有两个交点，两交点处的频率分别为下截止频率fL和上截止频率fH，如图7.11（b）所示，则被测电路的带宽为式中f0——回路的谐振频率；fH——下截止频率；fL——上截止频率。②带宽的测量ABABfLfH(a)(b)图7.11扫频仪测量带宽时荧光屏显示的图形电路连接方法与测量幅频特性曲线相同。再用外频标标出回路的谐振频率和两个半功率点频率下截止频率和上截止频率后，用公式进行计算。式中f0——回路的谐振频率fH——下截止频率fL——上截止Q——被测回路的Q值。③回路Q值的测量