第5章频域测量与.ppt

5.4 频谱仪的工作原理 1 傅里叶级数 周期性信号： 复数傅里叶级数形式： 其中： 傅里叶级数后得直流分量和无穷多正弦分量的和。各分量的振幅和相位用图表示即频谱图。频谱图中谐波分量的振幅A随频率变化的关系为振幅谱，相位随频率变化的关系为相位谱。习惯将振幅频谱称为频谱图。 2. 傅里叶变换 非周期性信号，其级数T趋近无穷大，ω趋近无穷小 即傅里叶变换式。F(ω)叫做f(t)的频谱密度函数，简称频谱。f(t)与F (ω) 是一一对应的关系。f ( t )给定后，F (ω)便是确定的；反之亦然。由 f(t) 求 F(ω)的过程叫做傅里叶（正）变换，而由F (ω) 求f(t)的过程称为 傅里叶反变换 5.4 频谱仪的工作原理 作用：主要用于射频和微波信号的频域分析(信号频谱分析)，包括测量信号的功率，频率，失真产物等等。更先进的频谱仪可以对射频和微波信号进行解调分析，也称为信号分析仪。 分类： 数字式：主要用于低频段和超低频段。 模拟式：主要用于射频段和微波频段。 顺序滤波式 扫频外差式 * * 第5章 频域测量与仪器 知识要点： 扫频仪、频谱仪的基本构成、工作原理、性能指标及应用。 5.1 扫频仪的工作原理与主要性能指标 5.1.1 频率特性测量方法 频率特性测试仪 可在荧光屏上直接观测各种电路频率特性曲线，并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。 5.1.1 频率特性测量方法 幅频特性曲线测量方法： 点频测量法： 扫频测量法：利用扫频仪对频率特性曲线进行测量的方法。 f Au/Auo 1 0.707 0.1 fL fO fH BW0.7 BW0.1 5.1.2 扫频仪工作原理 X放大器 扫描信号源 扫频信号源 被测电路 峰值检波 Y放大器 频标信号 形成电路 混频器 晶振 u2 u1 u1 u3 u4 u5 5.1.3 扫频信号 扫频信号源是扫频仪的心脏 作用：专门用来检测电路的频率特性，并在其频率范围内按一定规律不断变化其频率 频率范围：必须与被测电路的工作频率一致 频率特性曲线的显示： 5.1.3 扫频信号源 方法：磁调电感法、YIG（钇铁石榴石）谐振法、变容二极管法等。 变容二极管 5.1.4 频标产生电路 频标分类：菱形频标和针形频标。 频标的作用： 用频标来选择扫频信号的频率范围 用频标对曲线进行分析 频标对调试电路起指示作用 标准信号源 谐波信号源 扫频信号源 被测电路 检波探头 频标混频 低通滤波 Y 放 大 器 fs fs1、fs2、fs3、fs4、fs5 fs1 fs2 fs3 fs4 fs5 fs1 fs2 fs3 fs4 fs5 适合于高频测量 菱形频标 2. 针形频标 工作原理：利用菱形差频信号触发单稳触发器，使之输出一窄脉冲，窄脉冲经整形后再与幅频特性曲线在Y放大器中叠加，最后出现在幅频特性曲线上。 适应：低频测量。 5.1.5 回扫图形的消隐 BT3型扫频仪中，用50Hz正弦波作为扫频振荡器的调制信号和示波管的水平扫描信号 由于磁滞材料特有的“磁滞回线” 实用扫频仪都采用令回扫期扫频振荡器停振的办法：来自电源变压器次级，未经移相的电压加到负脉冲形成电路，形成的负脉冲加到扫频振荡器，使其在回扫期无扫频信号输出 正程 回程 u(f) f u(f) f (a) (b) （b） t t t t t u1 u2 u3 u4 u5 5.1.6 扫频仪的主要性能指标 1. 有效扫频宽度和中心频率 有效扫频宽度：在扫频线性和振幅平稳性能符合要求的前提下，一次扫频能达到的最大频率覆盖范围，即△f=fmax–fmin 扫频信号中心频率：扫频信号从低频到高频之间中心位置的频率，定义式为：f0=(fmax+fmin)/2 相对扫频宽度：有效扫频宽度与中心频率之比。 通常把△f远小于信号中心频率的扫频信号称为窄带扫频，△f和中心频率可以相比拟的称为宽带扫频。 2. 扫频线性 扫频线性：扫频信号的瞬时频率和调制信号电压瞬时值之间的线性关系。 3. 振幅平稳性 扫频信号的振幅平稳性通常用它的寄生调幅来表示，寄生调幅越小，振幅平稳性越好。 5.1.6 扫频仪的主要性能指标 5.2 AH1254B型宽频带扫频仪 主要特点：扫频宽度和中心频率均可在1MHz～300MHz内连续调节；设置有直流电源输出，以方便对VHF频段高频头的测试；具有点频信号输出，可作为一般信号发生器使用。