林占江電子測量技術(shù)第七章-頻域測量

1、 7.2.17.2.1整機(jī)電路原理框圖整機(jī)電路原理框圖 頻標(biāo)單元頻標(biāo)單元 掃頻單元掃頻單元 被測網(wǎng)絡(luò)被測網(wǎng)絡(luò) 衰減器衰減器 檢波器檢波器Y通道通道 控制部分控制部分 斜波信號發(fā)生器斜波信號發(fā)生器 X通道通道 圖圖7.2.1 掃頻儀電路工作原理框圖掃頻儀電路工作原理框圖 掃頻儀的構(gòu)成：掃頻信號源和顯示系統(tǒng)。掃頻儀的構(gòu)成：掃頻信號源和顯示系統(tǒng)。 1 1、掃頻信號源掃頻信號源由掃頻單元、頻標(biāo)單元和衰減器由掃頻單元、頻標(biāo)單元和衰減器 三部分構(gòu)成。具有以下功能：三部分構(gòu)成。具有以下功能： (1) (1) 能產(chǎn)生頻率做線性變化的掃頻信號；能產(chǎn)生頻率做線性變化的掃頻信號； (2) (2) 掃頻信號的輸出是等

2、幅的，且具有一定功率；掃頻信號的輸出是等幅的，且具有一定功率； (3) (3) 掃頻信號的頻偏盡可能大且中心頻率可調(diào)；掃頻信號的頻偏盡可能大且中心頻率可調(diào)； (4) (4) 掃頻信號線性度良好；掃頻信號線性度良好； (5) (5) 能產(chǎn)生和掃頻信號同步的頻率標(biāo)記；能產(chǎn)生和掃頻信號同步的頻率標(biāo)記； (6) (6) 輸出阻抗要恒定。輸出阻抗要恒定。 2 2、顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng)由斜波電壓發(fā)生器、由斜波電壓發(fā)生器、X X、Y Y軸通道放軸通道放 大器及示波管組成。大器及示波管組成。 1 1、掃頻單元、掃頻單元 圖圖7.2.2 掃頻單元工作原理框圖掃頻單元工作原理框圖 掃頻振蕩器一般采用變?nèi)荻O管掃頻振蕩

3、器一般采用變?nèi)荻O管 作為壓控元件，由于變?nèi)荻O管作為壓控元件，由于變?nèi)荻O管 的的C-U特性曲線不是線性的，因特性曲線不是線性的，因 此為了獲得線性的掃頻振蕩，加此為了獲得線性的掃頻振蕩，加 入線性校正電路。入線性校正電路。 固頻振蕩器固頻振蕩器 掃頻振蕩器掃頻振蕩器 線性校正線性校正 混混 頻頻 器器 低通濾波低通濾波寬帶放大寬帶放大衰減器衰減器 自動穩(wěn)幅自動穩(wěn)幅 掃頻輸出掃頻輸出 混頻器是一種頻率變換器件，理想混頻器是把兩輸混頻器是一種頻率變換器件，理想混頻器是把兩輸 入信號在時域中相乘：入信號在時域中相乘： )cos()cos( 2 coscos AB BA 和頻，上變頻和頻，上變頻差

4、頻，下變頻差頻，下變頻 取出和頻為上變頻（取出和頻為上變頻（Up-conversion）；）； 取出差頻為下變頻（取出差頻為下變頻（Down-conversion） 必須通過濾波器濾除不需要的頻率成分。必須通過濾波器濾除不需要的頻率成分。 混頻原理混頻原理 掃頻單元原理圖掃頻單元原理圖 2 2、固頻振蕩器、固頻振蕩器 圖圖7.2.3 固定振蕩器電路固定振蕩器電路 中心頻率控制電壓取自中心頻率控制電壓取自 于面板上的電位器，中于面板上的電位器，中 心頻率控制電壓一經(jīng)確心頻率控制電壓一經(jīng)確 定，固頻振蕩器就會產(chǎn)定，固頻振蕩器就會產(chǎn) 生固定頻率的振蕩信號。生固定頻率的振蕩信號。 改變中心頻率控制電壓

5、改變中心頻率控制電壓 就是改變變?nèi)荻O管的就是改變變?nèi)荻O管的 偏壓，即改變振蕩頻率。偏壓，即改變振蕩頻率。 3 3、掃頻振蕩器、掃頻振蕩器 7.2.4 掃頻振蕩器掃頻振蕩器 穿心電容的作用是旁路掉雜散的高頻干擾信號。穿心電容的作用是旁路掉雜散的高頻干擾信號。 掃頻振蕩器工作在開關(guān)狀態(tài)，即在工作區(qū)產(chǎn)生掃頻振蕩器工作在開關(guān)狀態(tài)，即在工作區(qū)產(chǎn)生 掃頻振蕩，而在休止期內(nèi)停振。掃頻振蕩，而在休止期內(nèi)停振。 4、混頻器和低通濾波器、混頻器和低通濾波器 混頻器就是將兩個不同頻率的信號加到非線性混頻器就是將兩個不同頻率的信號加到非線性 器件進(jìn)行頻率變換后取其差頻或和頻。器件進(jìn)行頻率變換后取其差頻或和頻。 低

6、通濾波器就是將混頻之后的和頻信號濾除低通濾波器就是將混頻之后的和頻信號濾除 掉，保留差頻。掉，保留差頻。 7.2.5混頻器和濾波器混頻器和濾波器 圖圖7.3.1 頻標(biāo)單元工作原理框圖頻標(biāo)單元工作原理框圖 頻標(biāo)選擇頻標(biāo)選擇 外接頻標(biāo)外接頻標(biāo) 諧波發(fā)生器諧波發(fā)生器 諧波發(fā)生器諧波發(fā)生器 諧波發(fā)生器諧波發(fā)生器 頻標(biāo)混頻頻標(biāo)混頻 頻標(biāo)混頻頻標(biāo)混頻 頻標(biāo)混頻頻標(biāo)混頻 頻標(biāo)混頻頻標(biāo)混頻 低通濾波低通濾波 低通濾波低通濾波 低通濾波低通濾波 低通濾波低通濾波 1/10分頻分頻1MHz 10MHz晶振晶振 50MHz晶振晶振 來自掃頻輸出來自掃頻輸出 頻頻 標(biāo)標(biāo) 形形 成成 及及 放放 大大 去去 Y 通通

7、道道 u頻標(biāo)是頻率標(biāo)記的簡稱。頻率標(biāo)記是用一定形式頻標(biāo)是頻率標(biāo)記的簡稱。頻率標(biāo)記是用一定形式 的標(biāo)記對頻率特性曲線上的任意點(diǎn)進(jìn)行定量描述。的標(biāo)記對頻率特性曲線上的任意點(diǎn)進(jìn)行定量描述。 u頻標(biāo)的形狀大致四種：菱形頻標(biāo)、脈沖頻標(biāo)、線頻標(biāo)的形狀大致四種：菱形頻標(biāo)、脈沖頻標(biāo)、線 頻標(biāo)及光點(diǎn)式頻標(biāo)。頻標(biāo)及光點(diǎn)式頻標(biāo)。 1 1、單一頻標(biāo)產(chǎn)生的工作原理、單一頻標(biāo)產(chǎn)生的工作原理 圖圖7.3.2 單一頻標(biāo)產(chǎn)生的工作原理框圖單一頻標(biāo)產(chǎn)生的工作原理框圖 掃頻信號掃頻信號 固頻信號固頻信號 混頻器混頻器低通濾波低通濾波 去頻標(biāo)放去頻標(biāo)放 大器大器 fs fg 掃頻信號中必然含有與正弦掃頻信號中必然含有與正弦 波固定頻

8、率波固定頻率fgfg相等的瞬時值相等的瞬時值 頻率。頻率。 當(dāng)掃頻信號的頻率自當(dāng)掃頻信號的頻率自f fminmin向向 fgfg接近時，頻差越來越??；接近時，頻差越來越小； 當(dāng)頻率掃變到等于當(dāng)頻率掃變到等于fgfg時，產(chǎn)時，產(chǎn) 生零拍差頻；而當(dāng)掃頻信號生零拍差頻；而當(dāng)掃頻信號 頻率向頻率向f fmaxmax接近時，則頻差接近時，則頻差 越來越大。越來越大。 差頻信號波形在差頻信號波形在fgfg處是中間處是中間 疏兩邊越來越密。這個波形疏兩邊越來越密。這個波形 經(jīng)低通濾波器后，高頻成分經(jīng)低通濾波器后，高頻成分 被濾掉，只有在被濾掉，只有在fgfg附近的低附近的低 頻成分保留下來，而且離開頻成分保留下來，而且離開 fgfg愈遠(yuǎn)的差頻信號幅度衰減愈遠(yuǎn)的差頻信號幅度衰減 愈大。愈大。 這部分被保留下來的差頻信這部分被保留下來的差頻信 號形狀如同一個菱形，常被號形狀如同一個菱形，常被 叫做叫做“菱形頻標(biāo)菱形頻標(biāo)”。 圖圖7.3.3 頻標(biāo)波形圖頻標(biāo)波形圖 2 2、產(chǎn)生多個頻標(biāo)的工作原理、產(chǎn)生多個頻標(biāo)的工作原理 圖圖7.3.4 多個頻標(biāo)產(chǎn)生原理框圖多個頻標(biāo)產(chǎn)生原理框圖 掃頻信號掃頻信號 諧波發(fā)生器諧波發(fā)生器 混頻器混頻器低通濾波低通濾波 去頻標(biāo)去頻