第7章掃頻儀的使用

1、第 7 章 掃頻儀的使用學(xué)習(xí)目標(biāo)1學(xué)會(huì)掃頻儀的使用（ BT-3D 型）2掌握掃頻儀測(cè)量原理3了解相關(guān)技術(shù)指標(biāo)掃頻儀是線性系統(tǒng)的頻率特性測(cè)試儀器，屬于頻域測(cè)試類儀器。頻率特性：指電信號(hào)的 電參數(shù)隨頻率變化的規(guī)律。頻域測(cè)量的主要內(nèi)容包括兩項(xiàng)：1）線性系統(tǒng)的頻率特性測(cè)量，分為幅頻特性測(cè)量和相頻特性測(cè)量。其中幅頻特性測(cè)量的 主要儀器是頻率特性測(cè)試儀即掃頻儀。2）信號(hào)的頻譜分析：對(duì)信號(hào)本身的分析和線性系統(tǒng)非線性失真的測(cè)量等，主要儀器是頻譜 分析儀。7.1 BT-3D 掃頻儀的使用掃頻儀型號(hào)種類很多，但結(jié)構(gòu)大體相同，下面以 BT-3D 為例加以介紹。BT-3D 頻率特性測(cè)試儀為臥式通用大屏幕寬帶掃頻儀，它

2、由掃頻信號(hào)源和顯示系統(tǒng)組合 而成，廣泛應(yīng)用于 1 300MHz 范圍內(nèi)各種無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)， 接收和發(fā)射設(shè)備的掃頻動(dòng)態(tài)測(cè)試 例 如，各種有源無(wú)源四端網(wǎng)絡(luò)、濾波器、鑒頻器及放大器等的傳輸特性和反射特性的測(cè)量，特 別適用于各類發(fā)射和差轉(zhuǎn)臺(tái)、 MATV 系統(tǒng)、有線電視廣播以及電纜的系統(tǒng)測(cè)試本儀器功能齊全，既可 1 300MHz 范圍內(nèi)全頻段一次掃頻，滿足寬帶測(cè)試需要，也可 窄帶掃頻和給出穩(wěn)定的單頻信號(hào)輸出輸出動(dòng)態(tài)范圍大，諧波值小，輸出衰減器采用電控衰 減，可在 50mV一 0.5V 范圍內(nèi)任取電壓，適用于各種工作場(chǎng)合BT-3D 掃頻儀使用1、面板結(jié)構(gòu)，如圖 7.1-1。1）示波顯示部分 ：電源開關(guān)： ON

3、、 OFF，打開與關(guān)閉電源 。輝度 旋鈕：調(diào)節(jié)顯示的亮暗。Y 位移 旋鈕：調(diào)節(jié)熒光屏上光點(diǎn)或圖形在垂直方向上的位置。1Y 增益 旋鈕：調(diào)節(jié)顯示在熒光屏上圖形垂直方向幅度的大小。Y 衰減 按鍵“× 1 、× 10”：輸入信號(hào)衰減有 1， 10，兩個(gè)衰減檔級(jí)。根據(jù)輸入電壓的大小選 擇適當(dāng)?shù)乃p檔級(jí)進(jìn)行信號(hào)的輸入。影像極性 開關(guān) ：- （“+”、“ -”極性） ：用來(lái)改變屏幕上所顯示的曲線波形正負(fù)極性。當(dāng)開 關(guān)在“ +”位置時(shí)，波形曲線向上方向變化（正極性波形）；當(dāng)開關(guān)在“一”位置時(shí)，波形曲線向下方向變化（負(fù)極性波形） 。當(dāng)曲線波形需要正負(fù)方向同時(shí)顯示時(shí)，只能將開關(guān) 在“ +”和

4、“一”位置往復(fù)變動(dòng)，才能觀察曲線波形的全貌。Y 輸入耦合 按鍵 AC / DC ：交流、直流輸入耦合選擇，檢波后的信號(hào)以交流或直流方式耦合 輸入。Y 軸輸入 插座：由被測(cè)電路的輸出端用電纜探頭引接此插座，使輸入信號(hào)經(jīng)垂直放大器，便 可顯示出該信號(hào)的曲線波形。同示波器相比，掃頻儀顯示控制要簡(jiǎn)單些，當(dāng)然，不同型號(hào)儀器取舍不同，比如，大多X 增益調(diào)節(jié)。數(shù)還會(huì)有輝度、聚焦、 X 增益等控制。本儀器在后面板上包含掃頻源BT 3D 頻 率 特 性 測(cè)試儀×1OFFPOWER示波顯示輸出衰減頻標(biāo)幅度B頻標(biāo)方式50 10/1 外接× 10× 1 AC+ × 10 DCY

5、輸入頻標(biāo)部分掃頻控制掃頻寬度掃頻方式 掃 窄掃 CW中心頻率RF輸出外頻標(biāo)輸入掃頻源輸出圖 7.1-1 BT-3D 掃頻儀面板2）掃頻源及掃頻控制掃頻方式 ：選擇全掃、窄掃、點(diǎn)頻（ CW）功能。 全掃：即掃頻信號(hào)頻率一次掃描從1MHz至 300MHz；（滿足寬帶測(cè)量需要） 。窄掃：即一次掃描是 1MHz至 300MHz某一段， 掃頻的范圍受 掃頻寬度 電位器的控制； 點(diǎn)頻（ CW）：即輸出單一頻率的正弦信號(hào)，幅度、頻率可調(diào)。中心頻率 旋鈕：全掃方式時(shí)，中心頻率即為 150MHz， 該旋鈕無(wú)效 ； 窄掃方式時(shí)，調(diào)節(jié)該旋鈕，即中心頻率在1MHz至 300MHz內(nèi)變化；點(diǎn)頻，即輸出信號(hào)的頻率。掃頻寬

6、度 調(diào)節(jié)旋鈕：窄掃時(shí)調(diào)整掃寬。測(cè)試時(shí)調(diào)節(jié)“掃頻寬度旋鈕” ，可以得到被測(cè)電路的通頻帶寬度所需的頻率范圍。結(jié) 合“中心頻率旋鈕” ，可以得到測(cè)試所需的掃頻范圍。輸出衰減 （dB） 開關(guān)：用來(lái)改變掃頻信號(hào)的輸出幅度大小。并數(shù)字顯示。 按開關(guān)的衰減量來(lái)劃分，可分粗調(diào)、細(xì)調(diào)兩種。粗調(diào)： 0dB，10dB，20dB，30dB，40dB， 50dB，60dB，70dB.。細(xì)調(diào)： 0dB ，1dB, 2dB ，3dB ， 4dB， 6dB，8dB，10dB。 粗調(diào)和細(xì)調(diào)衰減的總衰減量為 70dB。掃頻信號(hào)（ RF）輸出 插座：掃頻信號(hào)由此插座輸出，可用75匹配電纜探頭或開路電纜來(lái)連接，引送到被測(cè)電路的輸入端

7、，以便進(jìn)行測(cè)試。3）頻標(biāo)部分頻標(biāo)選擇 開關(guān) ： 有 50MHz 、l0MHz/1MHz 復(fù)合和外接三檔。當(dāng)開關(guān)置于 50MHz 檔時(shí)，掃 描線上顯示 50MHz 的菱形頻標(biāo)；置于 10MHz/1MHz 檔，為復(fù)合檔，即按下該鍵，屏幕 上同時(shí)顯示出 1MHz （幅度?。┖?10MHz （幅度大）兩種頻標(biāo)。 置于外接時(shí)，掃描線上顯示外接信號(hào)頻率的頻標(biāo)。頻標(biāo)幅度旋鈕： 調(diào)節(jié)頻標(biāo)幅度大小。一般幅度不宜太大，以觀察清楚為準(zhǔn)。 ， 外接頻標(biāo) 輸入接線柱：當(dāng)頻標(biāo)選擇開關(guān)置于外接頻標(biāo)檔時(shí)，外來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)由 此接線柱引入，這時(shí)在掃描線上顯示外頻標(biāo)信號(hào)的標(biāo)記。2、掃頻儀的檢查1）儀器使用之前檢查電源電

8、壓， 觀察顯示屏上掃描線與頻標(biāo)，如圖7.1-2。（圖為“全掃方式”， 50MHz 頻標(biāo)，儀器掃頻范圍 300MHz ）。圖 7.1-2 掃頻儀的掃描線2）調(diào)節(jié)輝度、聚焦旋鈕，以得到足夠的亮度和細(xì)的掃描線，并選擇合適的輸入極性“+、”和 AC、DC 耦合方式。（跟示波器調(diào)節(jié)相似） 。3）零頻標(biāo)觀察與頻標(biāo)調(diào)節(jié)按圖 7.1-3 ，將掃頻儀的輸出探頭與輸入探頭短接，即自環(huán)連接；掃描方式置： “全掃”（或“窄掃” ）；將輸出衰減置 0dB；調(diào)節(jié) Y 增益、 Y 位移至合適大??；選用“全掃”方式， 50MHz 頻標(biāo)時(shí)，熒光屏上將出現(xiàn)圖 7.1-4（ a）所示的兩條光跡； “窄掃” 方式時(shí)，選用 10MHz

9、/1MHz 標(biāo)記，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)“中心頻率”旋鈕，光跡將向右移動(dòng)，直至熒 光屏上顯示如圖 7.1-4（ b）所示圖形，光跡上出現(xiàn)的那個(gè)凹陷點(diǎn)，就是掃頻信號(hào)的零頻標(biāo)點(diǎn)。檢波器圖 7.1-3 掃頻儀自環(huán)連接a）全掃方式， 50MHz 標(biāo)記b）窄掃方式， 10MHz/1MHz 標(biāo)記圖 7.1-4 零頻標(biāo)選擇頻標(biāo) 10MHz/1MHz 或 50MHz ，此時(shí)掃描基線上呈現(xiàn)各種頻標(biāo)信號(hào)， 調(diào)節(jié) ”頻標(biāo)幅度 ” 旋鈕可以均勻地改變頻標(biāo)幅度。在上述調(diào)節(jié)過(guò)程中，學(xué)會(huì)頻標(biāo)的讀法。4）檢查掃頻范圍“頻標(biāo)方式”置于“ 50MHz ”；“頻標(biāo)幅度”調(diào)至適當(dāng)位置；“掃頻方式”置“窄掃” ；旋轉(zhuǎn) “中心頻率 ”旋鈕； 則對(duì)應(yīng)

10、于熒光屏的 中心位置 ，掃頻信號(hào)中心頻率應(yīng)能在 1 300MHz 內(nèi)連續(xù)變化。5）頻偏的檢查“頻標(biāo)方式”選擇置 10MHz/1MHz ； “掃頻方式”置“窄掃” ； 調(diào)節(jié)：“中心頻率”旋鈕，使中心頻率例如為100MHz ，“掃頻寬度”旋鈕由最小旋至最大，觀察熒光屏上頻標(biāo)數(shù)，儀器最小掃頻頻偏小于± 1MHz ，最大掃頻頻偏大于± 20MHz 。6）檢查掃頻信號(hào)寄生調(diào)幅系數(shù)如圖 7.1-3 連接電路；“輸出衰減 ”置于 0；“Y軸衰減 ”置于 1，調(diào)節(jié) “Y軸增益 ”旋鈕； 則熒光屏上顯示出高度適當(dāng)?shù)木匦畏娇颍?如圖 7.1-5 所示，在規(guī)定的± 20MHz（BT-3

11、D 型） 頻偏下，設(shè)方框最大值為 A，最小值為 B，則寄生調(diào)幅系數(shù)為：ABm 100% AB對(duì)應(yīng)不同的掃頻頻偏，在整個(gè)頻段內(nèi) m 應(yīng)滿足技術(shù)性能中規(guī)定的要求圖 7.1-5 掃頻信號(hào)寄生調(diào)幅圖 7.1-6 掃頻信號(hào)非線性7）檢查掃頻信號(hào)的非線性系數(shù)仍如圖 6）連接電路；7.1-6 所示，記下偏離 f0的最大“中心頻率 ”處任意位置， 調(diào)節(jié)頻率偏移旋鈕使頻偏在 20MHz 以內(nèi)， 讀出在中心頻率 f0兩邊頻偏量 f 相等的水平距離，如圖 距離 A、最小距離 B，則非線性系數(shù)為：AA BB 100%8）檢查掃頻輸出電壓。將面板上的工作選擇開關(guān)置于“點(diǎn)頻 ”位置，調(diào)節(jié)頻率偏移旋鈕使頻偏最小，將超高頻毫

12、伏表經(jīng)75 電纜接至射頻輸出端，此時(shí)整個(gè)頻段內(nèi)其輸出電壓應(yīng)不小于 500mV 。3、掃頻儀 0dB 校正將掃頻儀接有 75 電阻的輸入電纜，直接與檢波頭相連，如圖7.1-3；“輸出衰減”開關(guān)置于 0dB ；Y 衰減置“× 10”，極性置 “ +”；調(diào)“ Y 位移”，使基線與屏幕的網(wǎng)格線最下一根對(duì)齊； 調(diào)節(jié) Y 軸增益旋鈕，屏幕上顯示的矩形有一定的高度（例如為5 格），如圖 7.1-7。這個(gè)高度稱為 0dB 校正線。此后“ Y 衰減”“Y 增益”旋鈕不能再動(dòng)，否則測(cè)試結(jié)果無(wú)意義。圖 7.1-7 0dB 校正線掃頻儀的應(yīng)用掃頻儀的應(yīng)用很廣泛， 尤其在無(wú)線電、 電視、雷達(dá)及通信等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)

13、用更加普遍。 BT-3D 型掃頻儀為例；1、電路幅頻特性的測(cè)量BT-3D 型掃頻儀的輸出特性阻抗為 75，如果被測(cè)電路的輸入阻抗也為 75 ，可以用同 軸電纜將掃頻信號(hào)輸出端連接到被測(cè)電路輸入端。否則，應(yīng)當(dāng)在兩者之間加阻抗匹配電路。圖 7.1-8 掃頻儀與被測(cè)電路的連接（ 1）儀器檢查、 0dB 校正后，按圖 7.1-8 所示連接掃頻儀與被測(cè)電路；（2）根據(jù)被測(cè)電路指標(biāo)規(guī)定的中心頻率值及頻帶寬度，進(jìn)行儀器面板調(diào)節(jié)； 頻標(biāo)部分設(shè)置：合理選擇所需的“頻標(biāo)”和適當(dāng)調(diào)節(jié)“頻標(biāo)幅度”旋鈕； 掃頻控制：選擇適當(dāng)“掃描 方式”，調(diào)節(jié)“中心頻率”旋鈕，并適當(dāng)調(diào)節(jié)“掃頻 寬度”旋鈕，得到測(cè)試所需的掃頻信號(hào)的頻率

14、范圍； 掃頻源控制：適當(dāng)調(diào)節(jié)“輸出衰減” ；直到熒光屏上顯示被測(cè)電路的幅頻特性曲線。注意：由于“示波顯示”部分，在 0dB 校正時(shí)，都進(jìn)行了設(shè)置，這里不能調(diào)整。（3）根據(jù)掃頻儀屏幕上所顯示的幅頻特性曲線和面板控制裝置，進(jìn)行定量讀數(shù)。2、電路參數(shù)的測(cè)量根據(jù)顯示的幅頻特性曲線可以得出各種電路參數(shù)，（1）增益8調(diào)節(jié)好幅頻特性后，用粗、細(xì)調(diào)衰減器即“輸出衰減”調(diào)節(jié)掃頻信號(hào)電壓幅度， （注意衰 減器的總衰減量應(yīng)不大于放大器設(shè)計(jì)的總增益） 。使顯示的幅頻特性曲線高度處于 0dB 校正線 附近。如果高度正好和校正線等高，則輸出衰減開關(guān)所指分貝刻度即為被測(cè)電路的增益值。 如果幅頻特性曲線高度不在 0dB 校正

15、線上，則可根據(jù)每格的增益倍數(shù)（根據(jù)分貝數(shù)據(jù)算）進(jìn) 行粗略的估算。測(cè)量精度不夠時(shí)，常利用外頻標(biāo)。另一種方法： （不需先進(jìn)行 0dB 校正）調(diào)節(jié)好幅頻特性后，用粗、細(xì)調(diào)衰減器控制掃頻信號(hào)電壓幅度， （注意衰減器的總衰減量 應(yīng)不大于放大器設(shè)計(jì)的總增益。 ）若顯示器的幅頻高度為 H，輸出衰減為 B1（dB ），將檢波探 頭與掃頻輸出端短接， 改變 “輸出衰減 ”，使幅頻高度仍為 H，此時(shí)輸出衰減的讀數(shù)若為 B2（dB） ， 則該放大器增益為：A=（B2B1） （dB）應(yīng)當(dāng)注意，在得到衰減量 B1讀數(shù)后，應(yīng)保持掃頻儀的 “Y軸增益 ”旋鈕位置不變，否則， 測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。（2）帶寬 對(duì)于寬帶電路，可以直

16、接用掃頻儀的內(nèi)頻標(biāo)，方便地顯示和讀出頻率特性曲線的寬度， 為了更準(zhǔn)確地測(cè)量，有時(shí)也使用外頻標(biāo)。對(duì)于窄帶調(diào)諧電路，可以由圖形曲線看出諧振頻率f0，如圖 7.1-9 所示。使掃頻儀輸出衰減置于 3dB 處，調(diào)整 Y 增益，使圖形峰點(diǎn)與屏幕上某一水平刻度線（虛線AA ）相切，然后使掃頻信號(hào)輸出電壓增加 3dB，則曲線與虛線 AA 相交， 兩交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)頻率即為上下頻率 fH、fL。則帶寬為：BW=fHfL圖 7.1-9 單調(diào)諧回路帶寬的測(cè)量（3）回路 Q 值電路連接如圖 7.1-8，在用外接頻標(biāo)測(cè)出回路的諧振頻率f0和 fH、fL后，回路 Q 值的計(jì)算如下：Q=f0/BW3、高頻阻抗的測(cè)量掃頻儀還可以

17、測(cè)量電路的輸入、輸出阻抗及電纜特性阻抗，但測(cè)量精確度不很高，但使 用方便，操作簡(jiǎn)單。（1）輸入阻抗和輸出阻抗的測(cè)量按圖 7.1-10（a） 所示進(jìn)行連接，圖中 RP1、 RP2為無(wú)感電阻。測(cè)量時(shí)，先將 RP1 短路、 RP2 斷開，調(diào)節(jié)掃頻儀面板上的有關(guān)開關(guān)旋鈕，使屏幕顯示的 幅頻特性曲線的高度為 A 格，如圖 7.1-7 所示。撤去 RP1上的短路線，調(diào)節(jié) RP1直至熒光屏 顯示的曲線高度為 A/2 格，則 RP1的電阻即為被測(cè)電路的輸入電阻。將 RP1重新短路，使曲線高度仍為 A 格，接通 RP2并調(diào)節(jié)其值直至曲線高度為 A/2 格， 則 RP2 的電阻值即為被測(cè)電路的輸出阻抗。應(yīng)當(dāng)注意，

18、 當(dāng)被測(cè)電路含有選頻回路時(shí)， 熒光屏上顯示的曲線將不可能是一條平坦直線， 這時(shí)可在曲線上選取一個(gè)參考點(diǎn)來(lái)測(cè)量，但所得的阻抗值是對(duì)該頻率而言的。被測(cè)a）b）圖 7.1-10 測(cè)量輸入、輸出電阻的連接示意圖（2）傳輸線特性阻抗的測(cè)量按圖 7.1-11 所示進(jìn)行連接。傳輸線的一端接可變電阻器，另一端于掃頻輸出電纜、檢波 探頭并接。Y 軸輸入掃頻輸出 RP 被測(cè)傳輸線。10圖7.1-11測(cè)量傳輸線特性阻抗的連接示意圖RP 的電阻值即測(cè)量時(shí)， 調(diào)節(jié)可變電阻 RP 直至熒光屏上顯示的波形為一平坦直線，此時(shí) 為傳輸線的特性阻抗。BT-3D 型掃頻儀的技術(shù)指標(biāo)(1) 有效頻率范圍： 1 300MHz (2)

19、掃頻方式：全掃，窄掃，點(diǎn)頻(3) 中心頻率：全掃時(shí)，中心頻率 150MHz窄掃時(shí)，中心頻率在 1 300MHz 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。點(diǎn)頻時(shí)， 1-300MHz 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，輸出正弦波。(4) 掃頻寬度：全掃：優(yōu)于 300MHz 窄掃： 1-40MHz 連續(xù)可調(diào)點(diǎn)頻： 1 300MHz 連續(xù)可調(diào)(5) 輸出阻抗： 75 (6) 穩(wěn)幅輸出平坦度： 1 300MHz 范圍內(nèi)， odB 衰減時(shí)優(yōu)于 ±0.25dB(7) 掃頻線性：相鄰 10MHz 線性比優(yōu)于 1(8) 輸出衰減：粗衰減 10dBX7 步進(jìn)，電控，數(shù)字顯示細(xì)衰減 1dBX9 步進(jìn)，電控，數(shù)字顯示(9) 標(biāo)記種類、幅度：菱形標(biāo)記

20、：給出 5010 、 1MHz 間隔三種菱形標(biāo)記300MHz 正弦波外頻率標(biāo)記： 儀器外頻標(biāo)記輸入端輸入約 6dBm 的 1011信號(hào)。(10) 工作電壓： AC220 ± 10 ， 50Hz ±5(11) 儀器功耗：約 45W7.2 掃頻儀工作原理線性系統(tǒng)的頻率特性的測(cè)量方法1、點(diǎn)頻測(cè)量點(diǎn)頻法是以正弦測(cè)量為基礎(chǔ)一種靜態(tài)測(cè)量， 線性系統(tǒng)頻率特性的經(jīng)典測(cè)量法。 可以證明， 在正弦信號(hào)激勵(lì)下的線性系統(tǒng)，其輸出響應(yīng)是具有與輸入信號(hào)頻率相同的正弦波，只是幅值 和相位可能有所變化。測(cè)量時(shí)， 保持輸入正弦信號(hào)大小不變， 逐點(diǎn)改變輸入信號(hào)的頻率， 測(cè)量相應(yīng)的輸出電壓值。 再將各點(diǎn)數(shù)據(jù)連成

21、完整的曲線，從而得到頻率特性測(cè)量結(jié)果。由此可知，所得頻率特性是靜態(tài)的，無(wú)法反映信號(hào)的連續(xù)變化。測(cè)量頻率點(diǎn)的選擇對(duì)測(cè) 量結(jié)果有很大影響，特別對(duì)某些特性曲線的銳變部分以及失常點(diǎn)，可能會(huì)因頻點(diǎn)選擇不當(dāng)或 不足而漏掉這些測(cè)量結(jié)果。2、掃頻測(cè)量掃頻： 即利用某種方法， 使正弦信號(hào)的頻率隨時(shí)間按一定規(guī)律、 在一定范圍內(nèi)反復(fù)掃動(dòng)， 這種頻率掃動(dòng)的正弦信號(hào)，稱“掃頻信號(hào)”。利用掃頻信號(hào)，可以在頻域內(nèi)對(duì)元件或系統(tǒng)的頻率特性進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量。例如，一個(gè)放大器 的動(dòng)態(tài)頻率特性曲線。它的優(yōu)點(diǎn)是：掃頻信號(hào)的頻率連續(xù)變化，掃頻測(cè)量所得的頻率特性是動(dòng)態(tài)頻率特性，也不 會(huì)漏掉細(xì)節(jié)。不足是： 如果輸入的掃頻信號(hào)頻率變化速度快于系統(tǒng)

22、輸出響應(yīng)時(shí)間， 則頻率的響應(yīng)幅度會(huì) 出現(xiàn)不足，掃頻測(cè)量所得幅度小于點(diǎn)頻測(cè)量的幅度；電路中 LC 元件的惰性會(huì)使幅度峰值有 所偏差，因此會(huì)產(chǎn)生頻率偏離。另外，頻率特性的測(cè)量還有多頻測(cè)量法、廣譜快速測(cè)量法，這里不作介紹了。掃頻測(cè)量技術(shù)掃頻測(cè)量技術(shù)應(yīng)用較廣，主要是因?yàn)閽哳l測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)圖示測(cè)量，按照?qǐng)D示法的顯示原 理不同可分為光點(diǎn)掃描式和光柵增輝式，我們主要介紹一下光點(diǎn)掃描式圖示法的原理。121、 掃頻圖示法的工作原理和動(dòng)態(tài)特性圖 7.2-1 光點(diǎn)掃描圖示法原理框圖圖 7.2-1 為 光點(diǎn)掃描圖示法原理框圖。 掃頻信號(hào)作為輸入信號(hào)加到被測(cè)電路的輸入端，則從輸出端得到的輸出電壓振幅的包絡(luò) 變化規(guī)律與被測(cè)

23、電路的幅頻特性相對(duì)應(yīng)。這個(gè)電壓經(jīng)峰值檢波器檢波，其形狀就是被測(cè)電路 的幅頻特性曲線 （嚴(yán)格講是動(dòng)態(tài)的） 。這個(gè)圖形信號(hào)經(jīng) Y 放大器放大后， 加到示波管的垂直偏 轉(zhuǎn)板。示波管的水平掃描電壓，同時(shí)調(diào)制掃頻信號(hào)發(fā)生器，使得掃頻信號(hào)的頻率變化按照掃描 信號(hào)的變化規(guī)律而變化，即掃頻信號(hào)頻率變化規(guī)率與時(shí)間的變化規(guī)律相同，示波管屏幕水平 時(shí)間軸就可變成線性的頻率軸。屏幕上描繪出的圖形就是被測(cè)電路的幅頻特性。這種圖示方法是通過(guò)光點(diǎn)掃描而得到連續(xù)的幅頻特性，故稱為光點(diǎn)掃描式。 這種光點(diǎn)掃描測(cè)試法，反映出在一定掃頻速度條件下，被測(cè)電路的實(shí)際幅頻特性，故稱 動(dòng)態(tài)幅頻特性。圖 7.2-2 一網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)特性132、

24、兩種測(cè)量方法的比較掃頻測(cè)量所得的動(dòng)態(tài)特性曲線峰值低于點(diǎn)頻測(cè)量所得的靜態(tài)特性曲線。掃頻速度越 快，下降越多；如圖 7.2-2 所示。動(dòng)態(tài)特性曲線峰值出現(xiàn)的水平位置（頻率）相對(duì)于靜態(tài)特性曲線有所偏離，并向頻率 變化的方向移動(dòng)。掃頻速度越快，偏離越大；當(dāng)靜態(tài)特性曲線對(duì)稱時(shí)，隨著掃頻速度加快，動(dòng)態(tài)特性曲線明顯出現(xiàn)不對(duì)稱，并向頻 率變化的方向一側(cè)傾斜；動(dòng)態(tài)特性曲線較平緩，其 3dB 帶寬大于靜態(tài)特性曲線的 3dB 帶寬； 小結(jié)：測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，必須用掃頻法；為了得到靜態(tài)特性，必須選擇極慢的掃頻 速度以得到近似的靜態(tài)特性曲線，或采用點(diǎn)頻法。掃頻儀工作原理掃頻儀就是利用光點(diǎn)掃描圖示原理而工作的一種頻率特性

25、測(cè)試儀器。 簡(jiǎn)單地說(shuō)， 即掃頻信 號(hào)源與示波器的結(jié)合。掃頻儀組成主要有三大部分：掃頻信號(hào)源（產(chǎn)生掃頻信號(hào)），示波顯示部分，頻標(biāo)部分。另外，還有到、低壓電源等。其組成框圖如下 7.2-3 。Y輸入檢波Y輸入Y偏轉(zhuǎn)放大器外頻標(biāo)電路被測(cè)電路頻標(biāo)電路RF輸出輸出衰減掃頻信號(hào)發(fā)生器掃描信號(hào)發(fā)生器X放大器圖 7.2-3 掃頻儀的組成框圖其中掃描信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的掃描電壓既加至 X 軸，又加至掃頻信號(hào)發(fā)生器，使掃頻信號(hào) 的頻率變化規(guī)律與掃描電壓一致，從而使得每個(gè)掃描點(diǎn)與掃頻信號(hào)輸出的頻率有一一對(duì)應(yīng)的 確定關(guān)系。因?yàn)楣恻c(diǎn)的水平偏移與加至 X 軸的電壓成正比，即光點(diǎn)的偏移位置與 X 軸上所加 電壓有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系

26、，而掃描電壓與掃頻信號(hào)的輸出瞬時(shí)頻率又有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，故 X 軸 相應(yīng)地成為頻率軸。14掃頻信號(hào)加至被測(cè)電路，檢波探頭對(duì)被測(cè)電路的輸出信號(hào)進(jìn)行峰值檢波，并將檢波所得信號(hào)送往示波器 Y 軸電路，該信號(hào)的幅度變化正好反映了被測(cè)電路的幅頻特性，因而在屏幕 上能直接觀察到被測(cè)電路的幅頻特性曲線。在幅頻特性曲線的實(shí)際測(cè)量中，需要對(duì)示波器熒光屏上幅頻特性曲線的頻率坐標(biāo)進(jìn)行 “定標(biāo)”，以便確定曲線上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率。為此，電路中還配備有“頻標(biāo)發(fā)生器”，它產(chǎn) 生頻率為已知的頻率標(biāo)記信號(hào)，測(cè)量時(shí)疊加在頻率特性曲線上。1、掃頻信號(hào)發(fā)生器：掃頻信號(hào)源是掃頻測(cè)量的核心， 它可以作為獨(dú)立的測(cè)量信號(hào)源， 也可作為頻率特性測(cè)

27、 試儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀或頻譜分析儀的組成部分。（1） 掃頻信號(hào)源的主要工作特性 有效掃頻寬度： 有效掃頻寬度是指在掃頻線性和振幅平穩(wěn)性能符合要求的前提下，一次掃頻能達(dá)到的最 大的頻率覆蓋范圍，即f=f max fmin式中， f 為有效掃頻寬度； fmax 為掃頻最高頻率； fmin 為掃頻最低頻率。 掃頻信號(hào)中心頻率 f0 定義為f0 = （fmax+ fmin）/2相對(duì)掃頻寬度定義為有效掃頻寬度與中心頻率之比，即f 2 fmax fminf0 fmax fmin通常把 f 遠(yuǎn)小于中心頻率的掃頻信號(hào)稱為窄帶掃頻，f 和中心頻率可以相比擬的稱為寬帶掃頻。 掃頻線性： 掃頻線性是指掃頻信號(hào)瞬時(shí)頻率的

28、變化和調(diào)制電壓瞬時(shí)值變化之間的吻合程度，吻合程 度越高，掃頻線性越好。 振幅平穩(wěn)性： 在幅頻特性測(cè)試中，必須保證掃頻信號(hào)的幅度恒定不變。掃頻信號(hào)的振幅平穩(wěn)性通常用 它的寄生調(diào)幅來(lái)表示，寄生調(diào)幅越小，振幅平穩(wěn)性越好。（2）、掃頻信號(hào)的產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)掃頻的方法很多，有機(jī)械掃頻、電抗管掃頻、磁調(diào)制電感掃頻即變?nèi)莨軖哳l等。無(wú) 論那種掃頻方法，通常對(duì)掃頻信號(hào)都要求：具有足夠?qū)挼膾哳l范圍；良好的掃頻線性（指掃15頻信號(hào)頻率的變化規(guī)律和預(yù)定的掃頻規(guī)律之間的吻合程度) ；掃頻信號(hào)的振幅應(yīng)恒定不變， 即 振幅平穩(wěn)性要好。常用的掃頻方法是磁調(diào)制電感掃頻和變?nèi)莨軖哳l。圖 7.2.-4 為變?nèi)荻O管掃頻振蕩器原理圖， 其中 VT1 組成電容三點(diǎn)式振蕩器， 變?nèi)荻O 管 VD1 、VD2 與 L1、 L2 及 VT1 的結(jié)電容組成振蕩回路， C1 為隔直電容， L3 為高頻扼流圈。 調(diào)制信號(hào)經(jīng) L3 同時(shí)加至變?nèi)莨?VD1