电子测量与仪表ppt课件

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1、电子测量与仪表主讲：黎恒、夏祖学、邓琥西南科技大学网络教育系列课程E_mail：lih778@163.comE_mail：zuxue_xia@sohu.comE_mail：dhnary@gmail.com第6章频域测量6.1频率特性测试仪工作原理6.2操作使用6.3扫频仪的应用6.4频谱仪第6章频域测量学习参考：频域测量仪器包括扫频仪、频谱仪等仪器，主要用于测量频率特性曲线、频谱特性曲线，也是常用测试仪器之一。要求通过学习掌握仪器的基本组成与原理、了解它们的使用。本章要点：扫频仪、频谱仪的组成原理与性能指标及应用频率特性测试仪简称为扫频仪，是一种能在示

2、波器荧光屏上直接观测到各种电路频率特性曲线等的频域测量仪器，由此可以测算出被测电路频带宽度、品质因数、电压增益、输入输出阻抗及传输线特性阻抗等参数。扫频仪与示波器的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。第6章频域测量6.1频率特性测试仪工作原理6.1.1扫频仪工作原理扫频仪实质上是扫频信号源与示波器X-Y方式的结合。其组成框图及工作波形如图1所示。X放大器扫描信号源扫频信号源被测电路检波探头Y放大器频标信号形成电路混频器晶振u2u1u1u3u4u5tttttu1u2u3u4u5(b)(a)图1扫频仪组成框图

3、及工作波形6.1.1扫频仪工作原理扫频信号源，即频率受控振荡器，在扫描信号u1控制下产生扫频信号u3。扫描信号源产生的扫描信号u1、扫频起停控制信号u2分别是扫频信号源的频率控制信号及停振控制信号，u1还是示波器的水平扫描信号。当扫频信号u3为锯齿波电压时，由于正程扫描速度慢，回程扫描速度快，使得扫描正程、扫描回程得到的波形不重合而无法观测，如图2(a)所示。正程回程u(f)fu(f)f(a)(b)图2扫频仪扫描正程和扫描逆程的不重合6.1.1扫频仪工作原理当扫频信号u3为正弦波电压号，u3在扫描回程时停振，使显示出的波形为被测波形和用作水平轴的水平回

4、扫线的组合，如图2(b)所示。检波探头用于解调出经过被测电路的扫频信号的振幅（包络）变化情况，得到被测电路的幅频特性曲线。频标形成电路用于产生进行频率标度的频标信号，以便读出各点对应的频率值。正程回程u(f)fu(f)f(a)(b)图2扫频仪扫描正程和扫描逆程的不重合6.1.2产生扫频信号的方法产生扫频信号的方法很多，比较常用的是变容二极管扫频。图3为变容二极管扫频振荡器原理图，其中VT1组成电容三点式振荡器，变容二极管VD1、VD2与L1、L2及VT1的结电容组成振荡回路，C1为隔直电容，L3为高频扼流圈。L1L2R1R2C1VD1VD2L3R3VT

5、1+EC调制信号扫频信号图3变容二极管扫频振荡器原理图6.1.2产生扫频信号的方法调制信号经L3同时加至变容管VD1、VD2的两端，当调制电压随时间作周期性变化时，VD1、VD2结电容的容量也随之变化，从而使振荡器产生扫频信号。L1L2R1R2C1VD1VD2L3R3VT1+EC调制信号扫频信号图3变容二极管扫频振荡器原理图6.1.3变容二极管变容二极管：又称“可变电抗二极管”。是一种利用PN结电容（势垒电容)与其反向偏置电压Vr的依赖关系及原理制成的二极管。所用材料多为硅或砷化镓单晶，并采用外延工艺技术。反偏电压愈大，则结电容愈小。主要参量是：零偏结

6、电容、零偏压优值、反向击穿电压、中心反向偏压、标称电容、电容变化范围（以皮法为单位）以及截止频率等，对于不同用途，应选用不同C和Vr特性的变容二极管，如有专用于谐振电路调谐的电调变容二极管、适用于参放的参放变容二极管以及用于固体功率源中倍频、移相的功率阶跃变容二极管等。6.1.3变容二极管用于自动频率控制和调谐用的小功率二极管称变容二极管。通过施加反向电压，使其PN结的静电容量发生变化。因此，被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。通常，虽然是采用硅的扩散型二极管，但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管，因为这些二极

7、管对于电压而言，其静电容量的变化率特别大。结电容随反向偏置电压Vr变化，取代可变电容，用作调谐回路、振荡电路、锁相环路，常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路，多以硅材料制作。6.1.4频标产生电路扫频仪采用在幅频特性曲线上叠加频标的方法进行频率标度，包括菱形频标和针形频标两种，一般由差频电路产生。1.菱形频标图4(a)为菱形频标产生原理图，它对扫频信号与标准信号的基波、谐波进行混频而得到“零差频”的菱形频标，如图4(b)所示。设标准信号频率为fs，则谐波信号源输出信号频率为基波fs及各次谐波fs1、fs2、fs3、fs4、fs5、…。扫频信号与谐波信

8、号源输出信号经混频器混频后，再经低通滤波输出差频信号，由此得到一系列零差点。6.1.4频标产生