第10章 线性系统频率特性测量和网络分析.ppt

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1、第10章线性系统频率特性测量和网络分析10.1线性系统频率特性测量10.2网络分析仪10.1线性系统频率特性测量10.1.1幅频特性测量10.1.2扫频测量与扫频源10.1.3相频特性测量引言什么是线性系统的频率特性？线性网络正弦信号稳态响应H(jω)：频率响应或频率特性幅度

2、H(jω)

3、：幅频特性相位φ(ω)：相频特性频域中的两个基本测量问题信号的频谱分析：可由频谱分析仪完成线性系统频率特性的测量：可由网络分析仪完成10.1.1幅频特性测量幅频特性扫频测量法频率源的输出能够在测量所需的范围内连续扫描，因此可以连续

4、测出各频率点上的频率特性结果并立即显示特性曲线。扫频测量所得的频率特性是动态频率特性.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。幅频特性的扫频测量框图框图原理：扫频振荡器受扫描信号锯齿波电压扫频，产生由低到高周期性变化的扫频信号，该信号加到被测电路上，经峰值检波器检波加到Y偏转板，从而得到幅频特性10.1.2扫频测量与扫频源1.原理能产生扫频输出信号的频率源称为扫频信号发生器或扫频信号源，简称扫频源。它既可作为独立的测量用信号发生器，又可作为频率特性测量类仪器的前端。典型的扫频

5、源应具备下列三方面功能：产生扫频信号（通常是等幅正弦波）；产生同步输出的扫描信号，可以是三角波、正弦波或锯齿波等；产生同步输出的频率标志，可以是等频率间隔的通用频标、专用于某项测试的专用频标及活动频标。扫频源的基本工作原理（续）有效扫频宽度扫频线性输出振幅平稳性2.扫频源的主要特性f0：扫频输出中心频率f1：扫频起点；f2：扫频终点k0：压控特性f-V曲线的斜率A1：寄生调幅最大幅度A2：寄生调幅最小幅度3.获得扫频信号的方法变容二极管电调扫频常见于射频至微波段。实现简单、输出功率适中、扫频速度较快；扫频宽度小，在

6、宽带扫频时线性差，需额外进行扫频线性补偿。YIG（钇铁石榴石）电调扫频常用于产生GHz以上频段的信号，利用下变频可实现宽带扫频。可覆盖高达10倍频程的频率范围，扫频线性好、损耗低、稳定性好。合成扫频源实际上是一种自动跳频的连续波工作方式，频率不完全连续变化，输出频率准确。4.频率标记频率标记是扫频测量中的频率定度。产生频标的基本方法是差频法，利用差频方式可产生一个或多个频标，频标的数目取决于和扫频信号混频的基准频率的成分。5.宽频段扫频方法差频式宽频段扫频定频振荡器扫频本振低通滤波宽带放大宽带输出将固定频率的振荡器

7、与作为本振信号的扫频振荡源在混频器上取差频。只要使定频振荡器的输出电平远小于扫频本振的电平，则差频信号的幅度便由定频振荡器的幅度决定，扫频过程中差频幅度可基本保持不变。10.1.3相频特性测量测量线性系统的相频特性时，常以被测电路输入端的信号作为参考信号，输出端信号作为被测信号，所测的输入/输出相位差就是电路的相频特性点。相位测量常见的有数字式相位计，高频段的矢量电压表等。数字式相位计瞬时值型数字相位计属于相位-时间变换型,将两个信号的相位差转换成时间差，再用计数器测量该时间间隔.1.瞬时值型数字相位计u1作为参考

8、的信号在通道1中，用作计数门的启动信号。u1、u2间的相位差首先被处理成两个过零脉冲的时间间隔ΔT，其中由u1产生的过零脉冲启动主计数门，由u2产生的过零脉冲负责关闭计数门。若计数门的计数值为N，则相位差的计算式为:2.矢量电压表矢量电压表是一种能同时测量信号幅度和相位的测量仪器，本质上属于矢量网络分析仪。矢量电压表（续）矢量电压表较多采用的相频特性测量方法是脉冲触发式。上图是一种宽频带双通道矢量电压表，其相位差测量范围为-180o~+180o。高频信号u1、u2分别加到两个取样头变换为固定的中频信号，同时保持了高

9、频输入原有的波形、幅度及信号间的相位关系。取样后的中频信号经过带通滤波器进行电压幅度测量，同时被整形为方波，然后进入双稳态触发型相位计中实现相位测量。10.2网络分析仪10.2.1网络分析的基本概念10.2.2网络分析系统10.2.3反射参数测量10.2.4传输参数测量10.2.1网络分析的基本概念网络分析概述微波网络S参数S参数的流图表示及计算网络——对实际物理电路和元件进行的数学抽象，主要研究外部特性。网络分析——在感兴趣的频率范围内，通过线性激励-响应测试确定元件的幅频特性和相频特性的过程。网络分析仪——通过

10、正弦扫频测量获得线性网络的传递函数以及阻抗函数的仪器。频谱测量表征电路单元的信号特性，而网络测量表征电路单元组成的系统特性。网络分析概述线性网络与非线性网络线性网络（系统）：仅改变输入信号的幅度和（或）相位，不会产生新的频率信号；非线性网络（系统）：改变输入信号的频率，或产生其他频率成分。频谱测量表征电路单元存在的信号特性,而网络测量表征电路单元组成的系统特