频率特性分析仪

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1、项目 6 频率特性分析仪 1 6.1 项目任务 .1 6.1.1 知识点 .1 6.1.2 技能点 .1 6.2 项目知识 .1 6.2.1 扫频仪概述 .1 6.2.2 扫频仪基本原理 .2 6.2.3 主要技术指标 .5 6.3 项目实施 .7 6.3.1 BT-3C型频率特性测试仪简介 7 6.3.2 操作实例 . 11 6.3.3使用注意事项 20 1 项目 6 频率特性分析仪 6.1 项目任务 6.1.1 知识点 1. 频率特性分析仪（简称扫频仪）的类型、基本结构与用途。 2. 扫频仪的主要性能指标。 3. 扫频仪的面板结构，并绘出扫频仪的面板示意图。 4. 扫频仪的选择、使用及注意

2、事项。 6.1.2 技能点 使用扫频仪测试电路幅频特性、高频阻抗、电路参数。 6.2 项目知识 6.2.1 扫频仪概述 6.2.1.1 定义 频率特性测试仪简称扫频仪，它将扫频信号源及示波器的XY 显示功能结合为一体， 利用示波管直接显示被测二端网络频率特性曲线，是描绘表征网络传递函数的仪器，用于 测量网络的幅频特性。扫频仪与示波器的区别在于它能够自身提供测试所需的信号源，并 将测试结果以曲线形式显示在荧光屏上。 2 在电子测量中，经常遇到对网络的阻抗特性和传输特性进行测量的问题，其中传输特 性包括增益和衰减特性、幅频特性、相频特性等。扫频仪就是用来测试上述特性的仪器， 它为被测网络的调整，校

3、准及故障的排除提供了极大的方便。 扫频仪是测试电视接收机的主要仪器。电视接收机中的高频头、图象中频放大器、视 频放大器和伴音放大器、鉴频器等部分，均可很方便地进行调试，边调边看曲线波形，一 直调整到最佳的工作状态。 6.2.1.2 分类 常用分类方法如下： 1. 按照工作频带的宽度，可分为宽带扫频仪和窄带扫频仪； 2. 按照工作频率的不同，可分为低频扫频仪、中频扫频仪、 高频扫频仪和超高频扫频 仪； 3. 按照处理方式的不同，可分为模拟扫频仪和数字扫频仪； 4. 按照用途的不同，可分为音频扫频仪和视频扫频仪等。 6.2.2 扫频仪基本原理 6.2.2.1 频率特性测量方法 频率特性测量的方法主

4、要包括点频测量法和扫频测量法。 点频测量法即静态测量法，由人工逐次改变输入正弦信号的频率，逐点记录对应频率 的输出信号幅度而得到幅频静态特性曲线。该方法缺点：繁琐、费时、不直观、测量误差 大。 扫频测量法即动态测量法，扫描信号源一方面为示波器提供扫描信号；另一方面又控 制扫频信号源的振荡频率，使其产生从低频到高频的周期性重复变化的等幅正弦波，输送 给被测电路，被测电路的输出信号显示为幅频动态特性曲线。扫频法测量简单迅速，可实 现频率特性测量的自动化或半自动化。由于扫频频率变化时连续的，所以不会漏掉被测特 性的某些细节。扫频法测量网络可边测量边调试，提高工作效率。 3 6.2.2.2 扫频仪的组

5、成与原理 扫频仪是根据扫频测量法原理设计的，由扫频信号发生器和示波器组合而成。扫频仪 利用扫频信号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输出频率的 信号。用扫频信号检测电路故障时，可通过屏幕显示出电路的频率特性曲线，方便地对电 路进行检测。 如图6-1 所示，扫频仪包括扫频信号发生器、频标信号发生器、扫描信号发生器、示 波器、电源电路及配有检波器的探头和同轴电缆等组成部分，其中，扫频信号发生器是扫 频仪的核心部分。 1. 扫描信号发生器 扫频信号是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 输出频率的信号。扫描信号是在扫描电压的控制下产生的。扫频信号发生

6、器在扫描正程电 压的作用下，产生随着扫描信号幅度变化频率而发生变化的等幅波调频信号。 （1） 扫频信号的频率范围 扫频信号的频率范围必须与被测电路的工作频率一致。在扫描电压的逆程，电路采取 措施使扫描电压发生器向扫频信号发生器输出负脉冲，使扫频信号发生器无输出信号。逆 程期屏幕上显示的是零基线。 （2）X 轴放大器 为了得到足够的扫描电压的幅度，使荧光屏上的水平扫描有足够的宽度。 u2 被测网络检波探头Y 轴放大器 晶振 混频器 频标信号 形成电路 扫频信号 发生器 扫描电压 发生器 X 轴放大器 u3 u4 u5 u1 u1 去 Y 轴偏转板 去 X 轴偏转板 示波管 图 6-1 扫频仪原理

7、框图 4 （3）Y 轴放大电路 用于放大检波探头输出的待测电路幅频特性响应的信号。 （4）扫描电压发生器 X 轴电压发生器的任务是产生锯齿波电压。 锯齿波信号一般由50Hz 市电经降压、限幅、整形之后获得。 扫描电压发生器的作用是使扫描的图形在X 方向展开。 2. 探头 扫频仪随机带有两条输出电缆（即两个输出探头） 和两条输入电缆 （即两个输入探头） ， 输出探头有开路探头和匹配探头，输入探头有检波探头和非检波探头。 要根据被测电路的输入阻抗和电路的功能选择探头。 被测电路的输入阻抗为75时，用开路探头，否则用匹配探头； 被测电路本身若有检波级时，用非检波探头，否则用检波探头。 3. 被测电路

8、 被测电路是扫频仪所要测试的对象，不属于扫频仪的组成部分。扫描仪工作波形如图 6-2 所示。 扫频信号加至被测电路，检波探头（如果被测电路具备检波功能的，用非检波探头， 幅频特性响应的信号直接送Y 轴电路。）对被测电路的输出信号进行峰值检波，并将检波 u1 u2 u3 u4 u5 t t t t t 图 6-2 扫描仪工作波形 5 所得信号送往示波器Y 轴电路， 该信号的幅度变化正好反映了被测电路的幅频特性，因而 在屏幕上能直接观察到被测电路的幅频特性曲线。 4. 频标电路 所谓频标是出现在幅频特性曲线上的频率标记。扫频仪频标的作用： （1）可利用频标来选择扫频信号的频率范围； （2）用频标来

9、对曲线进行分析； （3）频标对高度电路起指示作用。若通过对分析发现曲线不符合设计要求，则说明 电路没调好，此时需借助频标在曲线上的位置指示，对电路进行调整，直到曲线符合设计 要求为止。 频率标记应有几种，必要时可外接频标。 为了标出X 轴所代表的频率值，需另加频标信号。该信号是由作为频率标准的晶振信 号与扫频信号混频而得到的，产生间隔为1MHz 或 10MHz 的频标信号。 6.2.3 主要技术指标 1. 有效扫描宽度和中心频率 有效扫频宽度是指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 最大的频率覆盖范围，即 maxmin fff 晶体振荡器 1MHz 10MHz 谐波发生器

10、混频器带通滤波器垂直放大器 扫描信号 发生器 至垂直偏转板 fL NfL（fmin fmax ）-NfL fmin-fmax 图 6-3 频标产生电路 6 式中，f为有效扫频宽度； max f为扫频最高频率； min f为扫频最低频率。 扫频信号中心频率 0 f定义为 0maxmin () / 2fff 相对扫频宽度定义为有效扫频宽度与中心频率之比，即 maxmin 0maxmin 2 fff fff 通常把f远小于信号瞬时频率的扫频信号称为窄带扫频，f和瞬时频率可以相比拟 的扫频信号称为宽带扫频。 BT-3C 扫频仪的中心频率在1MHz 300MHz 内可以连续调节，分三个波段实现；有效 扫

11、频宽度在 0.5MHz 7.5MHz 可连续调节。 2. 扫频线性 扫频线性是指扫频信号瞬时频率的变化和调制电压瞬时值变化之间的吻合程度，吻合 程度越高，扫描线性越好。 检查扫频线性好坏通常将频偏（频率范围）调到最大（15MHz ） ，测出最低、最高频率 与中心频率的距离A 和 B，那么扫频线性误差r 为 100% AB r AB 一般要求r 不大于 10%。 BT-3C 扫频仪的扫频线性度在频偏 7.5MHz 时，应大于20%。 3. 振幅平稳性 所谓振幅稳定性，就是指在幅频特性测试中，扫频仪输出的扫频信号的幅度的变化情 况。 在幅频特性测试中，必须保证扫频信号的幅度恒定不变。扫频信号的振幅

12、平稳性通常 用它的寄生调幅系数M 来表示，寄生调幅系数越小，振幅平稳性越好。 寄生调幅系数的检查，调节扫频宽度，在有效面积内，使扫频宽度为15MHz ，旋转中 心频率旋钮找一扫频线落差最大的地方，把最高点和最低点的高度分别记A、B，那么M 为 100% AB M AB BT-3C 扫频仪的寄生调幅系数为 7.5%。 7 4. 扫频信号电压 扫频信号发生器的输出电压以有效值计，应满足被测电路处于线性工作状态的要求。 BT-3C 扫频仪的输出扫频信号电压应大于0.1V（应接 75匹配负载，输出衰减置于0dB） 。 而且输出电压的调节方式应满足以下原则：“ 步进衰减（粗） ” ：0/10/20/30

13、/40/50/60dB ；“ 步 进衰减（细）” ：0/2/3/4/6/8/10dB 。 5. BT-3C 扫频仪的检波探测器的输入电容：5pF（最大允许直流电压300V） 。 6.3 项目实施 6.3.1 BT-3C型频率特性测试仪简介 6.3.1.1 概述 BT-3C 型频率特性测试仪是利用示波管直接显示被测设备的频率响应曲线的仪器，本 仪器为 BT-3 型频率特性测试仪系列产品，由于采用晶体管，集成电路， 因此本仪器与BT-3 型相比较则具有功耗，尺寸小，重量轻，输出电压高，寄生调幅小，扫频非线性系统数小， 衰减器精度高，频谱纯度好，不分波段扫频，显示灵敏度高等特点。 用它可测定无线电设

14、备（如宽带放大器、雷达接收机的中频放大器、高频放大器、电 视机的共公通道、伴音通道、 视频通道以及滤波器等有源和无源器四端网络）的频率特性。 为方便使用， BT-3C 还具有三项输出功能： 1. 仪器可以输出 +12V （0.5A) 直流电压 ,供测试过程中使用。 2. 仪器可以输出0+6V 可调的 AGC 电压，供电视机高须调谐器测试用。 3. 仪器可以输出稳幅的点频信号，亦可作为一般信号发生器使用。 8 6.3.1.2 操作面板 BT-3C 型扫频仪的面板如图6-4 所示。 1显示部分 “ 1” 为电源、辉度旋钮，该控制装置是一只带开关的电位器，兼电源开关的辉度旋钮两 种作用。顺时针旋动此

15、旋钮，即可接通电源，继续顺时针旋动，荧光屏上显示的光点或图 形亮度增加。使用时亮度宜适中。 “ 2”为聚焦旋钮，调节屏幕上光点细小圆亮或亮线清晰明亮，以保证显示波形的清晰 度。 “ 3”为坐标亮度旋钮，在屏幕的4 个角上，装有4 个带颜色的指示灯泡，使屏幕的坐 标尺度线显示明暸。旋钮从中间位置向顺时针方向旋动时，荧光屏上两个对角位置的黄灯 亮，屏幕上出现黄色的坐标线；从中间位置逆时针方向旋动时，另两个对角位置的红灯亮， 显示出红色的坐标线。黄色坐标线便于观察，红色坐标利于摄影。 “ 4”为 Y 轴位置旋钮，调节荧光屏上光点或图形在垂直方向上的位置。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

16、2 11 13 14 15 16 图 6-4 BT-3C 操作面板示意图 9 “ 5”为 Y 轴衰减开关，有1，10，100 三个衰减档级。根据输入电压的大小选择适当 的衰减档级。 “ 6”为 Y 轴增益旋钮，调节显示在荧光屏上图形垂直方向幅度的大小。 “ 7”为影象极性开关，用来改变屏幕上所显示的曲线波形正负极性。当开关在“ +”位置 时，波形曲线向上方向变化（正极性波形）；当开关在 “ 一” 位置时，波形曲线向下方向变化 （负极性波形） 。当曲线波形需要正负方向同时显示时，只能将开关在“+”和“ 一” 位置往复 变动，才能观察曲线波形的全貌。 “ 8”为 Y 轴输入插座，由被测电路的输出端用电缆探头引接此插座，使输入信号经垂 直放大器，便可显示出该信号的曲线波形。 2扫描部分 “ 9”为波段开关，输出的扫频信号按中心频率划分为三个波段（第I 波段1MHz 75MHz 、第 II 波段 75MHz 150MHz 、第 III 波段 150MHz 300MHz ）可以根据测试需要 来选择波段。 “ 10”为中心频率度盘，能连续地改变中心频率。