扫频仪原理及应用

《扫频仪原理及应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《扫频仪原理及应用（18页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、扫频仪使用技巧在电子测量中，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。用来测量前述特性的仪器 我们称为频率特性测试仪，简称扫频仪。它为被测网络的调整，校准及故障的排除 提供了极大的方便。扫频仪一般由扫描锯齿波发生器、扫频信号发生器、宽带放大器、频标信号发 生器、X轴放大、Y轴放大、显示设备、面板键盘以及多路输出电源等部分组成。 其基本工作过程是通过电源变压器将 50Hz 市电降压后送入扫描锯齿波发生器，就 形成了锯齿波，这个锯齿波一方面控制扫频信号发生器，对扫频信号进行调频，另 一方面该锯齿波送到 X 轴偏转放大器放大后，去控制示

2、波器 X 轴偏转板，使电子束 产生水平扫描。由于这个锯齿波同时控制电子束水平扫描和扫频振荡器，因此电子 束在示波管荧光屏上的每一水平位置对应于某一瞬时频率。从左向右频率逐渐增高， 并且是线性变化的。扫频信号发生器产生的扫频信号送到宽带放大器放大后，送入 衰减器，然后输出扫频信号到被测电路。为了消除扫频信号的寄生调幅，宽带放大 器增设了自动增益控制器（AGC）。宽带放大器输出的扫频信号送到频标混频器，在 频标混频器中与 1MHz 和 10MHz 或 50MHz 晶振信号或外频标信号进行混频。产生 的频标信号送入 Y 轴偏转放大器放大后输出给示波管的 Y 轴偏转板。扫频信号通过 被测电路后，经过

3、Y 轴电位器、衰减器、放大器放大后送到示波管的 Y 轴偏转板， 得被测电路的幅频特性曲线。早期频率特性的测量用逐点测绘的方法来实现。在整个测量过程中，应保持输 入到被测网络信号的幅度不变，记录不同频率下相应输出的电压，根据所得到的数 据，就可以在坐标纸上描绘出该网络的幅频特性曲线。显然，这种方法不仅操作繁 锁、费时，而且有可能因测量频率间隔不够密而漏掉被测曲线上的某些细节，使得 到的曲线不够精确。 扫频测量法是将等幅扫频信号加至被测电路输入端，然后用示波器来显示信号通过 被测电路后振幅的变化。由于扫频信号的频率是连续变化的，在示波器屏幕上可直 接显示出被测电路的幅频特性。扫频信号加至被测电路，

4、检波探头对被测电路的输出信号进行峰值检波，并 将检波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。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 记的晶振信号与扫频信号混频而得到的。下面以产品 BT3 型扫频仪为例对各部分加以说明。（一）对扫频信号源的要求扫频信号发生器是扫频仪的心脏。实际上它就是频率可控的正弦振荡器，其 工作大原理和调频振荡器相似，但扫频振荡器的扫频宽度远大于调频振荡器的频 偏，前者中心频率变动范围也比后者大得多。扫频振荡器除具有一般正弦振荡器 所具有的工作特性外，还需满足

5、如下要求：1中心频率范围宽，且可连续调节。中心频率是指扫频信号从低频到高频 之间中心位置的频率。不同测试对象对中心频率有不同频段要求，如高频段、中 频段和音频段等。2扫频宽度（常叫频偏）要宽，并可任意调节。频偏是指调频波中的瞬时 频率和中心频率之间的差值。显然，频偏应能覆盖被测电路的通频带，以便测绘该电路完整的频率特性曲线。如测试电视接收的图象中频通道，要求频偏达5MHz，测试伴音中频通道时，频偏只需0.5MHz。3寄生调幅要小。理想的调频波应是等幅波。只有在扫频信号幅度保持恒 定不变的情况下，被测电路输出信号的包络才能表征该电路的幅频特性曲线，否 则会导致错误结果。4良好的扫频线性度。当扫频

6、信号的频率和调制信号间成直线关系时，示 波管的水平轴则变成线性的频率轴，这时幅频特性曲线上的频率标尺将均匀分 布，便于观察，否则导致曲线畸变。（二）BT-3型频率特性图示仪的主要技术指标：1.中心频率（指扫描基线为100m m,在最大频偏时，对准荧光屏中心刻度 线的频率）：在1MHz300MHz内可以连续调节，分三个波段实现。2有效扫频宽度：土0.5MHz土7.5MHz可连续调节。3.寄生调幅系数：十7.5%。4扫频线性度：在频偏土7.5MHz时，应20%。5输出扫频信号电压:0.1V （应接75Q匹配负载，输出衰减置于0dB）。6. 输出电压调节方式：步进衰减（粗）： 0/10/20/30/

7、40/50/60dB；步进衰减（细）： 0/2/3/4/6/8/10dB。7. 检波探测器的输入电容：5pF （最大允许直流电压300V）。（三）磁调制 所谓磁调制，就是用磁芯线圈作为振荡器的回路电感，利用加在磁芯励磁线圈上的调制电流来改变磁芯线圈电感量，从而达到扫（调）频的目的（或说达到 振荡器所需频偏的目的）。在线性扫频条件下，扫频振荡器的瞬时频率变化规律 与调制线圈中的调制电流变化规律成线性关系。为了把示波管屏幕的水平坐标变 换成线性的频率坐标，要求调制电流波形必须与扫描电压波形完全相同。在感性 负载的励磁线圈中产生正弦形电流要比其它波形电流方便得多。所以，磁调制采 用正弦波调制信号，直

8、接取自50Hz交流市电。通过电位器调节输入的50Hz市 电信号幅度，可调节扫频信号频偏大小。（四）扫频振荡器BT3型超高频扫频仪的中心频率调节范围为1300MHz，分三个波段来实 现。1第I波段：中心频率为175MHz 由于相对扫频宽度太大，扫频线性度、寄生调幅的矛盾尤为突出，一般扫频 器难以保证。故扫频信号通过差频法获得。定频振荡器，电容三点式振荡器。所谓定频，就是其振荡频率为某一恒定值， 没有扫频信号。借助蝶形电容的调节，振荡频率可在290MHz215MHz范围内 变化（面板上的“中心频率”旋钮）。调（扫）频振荡器也是三点式电路，振荡频率为290MHz。由于振荡线圈L 是绕在电流调制器的高

9、频磁芯上，因而在调制电流作用下，将得到频偏 7.5MHz 的扫频信号。扫频、定频两信号经混频管的非线性作用后，由低通滤波器取出其差频信号。 经宽频带放大器予以放大，使输出信号幅度大于0.1V。从而得到中心频率在 1MHz75MHz内连续可调，而频偏为土7.5MHz的扫频信号了。2第II波段：中心频率为75MHz150MHz此波段是普通的磁扫频器。由绕在高频磁芯上的L实现扫频振荡，中心频率 的连续调节通过调节振荡回路蝶形电容实现。3.第III波段为：中心频率为150MHZ3 OOMHz为了获得中心频率更高的扫频信号，第III波段采用了推挽式倍频电路，得到 第II波段的二次谐波，使中心频率可在15

10、0MHZ300MHz范围内连续调节。（五）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，其扫描正程和逆程时间相同。在调制（扫描）信号的上升段，示波 管电子束自左向右描绘频率特性曲线（正程）；在信号的下降段，电子束按理应 当自右向左沿着同一轨迹返回（逆程），扫描出同样的频率特性曲线，为什么还 要将回扫图形消隐掉呢？这是由于磁滞材料特有的“磁滞回线”引起的，即当调制电流由大到小变化 时，瞬时振荡频率将不再沿原来的曲线减小，而是沿新的曲线减小，也就是说， 通过被测网络后，在荧光屏上将得到不能完全重合的两条频率特性曲线，给观测 带来不便。实用扫频仪都

11、采用令回扫期扫频振荡器停振的办法。即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，因而电子束将仅在水平扫描信号作用下，沿水平轴返 回，在荧光屏上显示出一条零电平的水平基线。这种方法不仅去掉了多余的回扫 曲线，同时这条水平基线正好用作被测频率特性曲线的参考基线（零值线），给 观测带来方便。（六）频标电路 为了充分发挥使用扫频仪的简便，迅速和直观的优点，还必须在被显示的频 率特性曲线上附加频率标记，即利用“频标”来确定曲线上任一点所对应的频率 值。BT3型扫频仪采用差频的方法来获得频标。工作原理可用图6-3予以说明。暂不考虑谐波发生

12、器，在频标混频器里象一切非线性电路工作一样，频率稳 定度很高的1MHz （或10MHz）晶振信号和扫频信号混频，结果将产生差频输 出。扫频信号的频率在fmin到fmax范围内反复扫变，当扫频信号的频率自fmin向 晶振频率接近时，频差越来越小；当频率扫变到等于晶振频率时，产生零拍差频； 而当扫频信号频率向f 接近时，则频差越来越大。差频信号波形在晶振频率处 max 是中间疏两边越来越密。这个波形经带通滤波器后，差频信号的高频成分被滤掉， 只有在晶振频率附近，差频信号的低频成分保留下来，而且离开晶振频率愈远的 差频信号幅度衰减愈大。这部分被保留下来的差频信号形状如同一个菱形，常被 叫做“菱形频标

13、”。图 6-3 中（3）是迭加在被测网络频率特性曲线上的菱形频 标，它指出曲线在该点的频率就是晶振信号的频率。频标的“菱形”是差频信号 通过滤波器后的包络形状。图（4）是放大了的菱形频标波形图。不难设想，改变晶体振荡器的频率，菱形频标的位置将在被测频率特性曲线 上相应移动，外接频标正是按此原理工作的。当测量宽频带电路时，需要在被测频率特性曲线上出现具有单位频率间隔的 一系列频标，即所谓的“频率标尺”，通常多用十进制的频率标志，使我们能方 便地度量出被测频率特性曲线的频率范围。频率标尺的形成是以差频方法为基 础，仅仅增加了谐波发生器。晶体振荡器输出的1MHz （或10MHz）信号，经 谐波发生器

14、后，将产生1MHz、2MHz、3 MHz、一系列倍频信号，每当扫 频信号频率扫经上述任一频率时，都同样要产生差拍信号，进而形成一系列菱形 频标。二、BT-3型整机电路概述图 6-4 是 BT-3 型扫频仪的原理方框图。在对仪器各单元电路分析的基础上，现对整机 电路工作原理作如下概述。当“波段”开关指向T”波段时，扫频振荡器I工作，中心频率为290MHz，在调制电流 放大器输出的 50Hz 正弦形调制电流作用下，借助“频率偏移”旋钮的调节，扫频信号频偏可 在0.57.5MHz范围内连续调节。为了消除磁滞回线的不良影响，在调制电流自最大值到 最小值的变化期间，由截止脉冲形成电路产生的截止负脉冲，令

15、扫频振荡器在回扫期间停止 振荡，使得示波管的荧光屏上出现零电平的水平基线。扫频 信号和定频振荡信号均被送往混频器。调节面板上“中心频率”园盘旋钮，定频振荡器产生的 信号频率在290215MHz范围内连续变化，经混频器，得到175MHz的扫频信号。再经 低通滤波器和宽频带放大器对扫频信号进一步加工，通过对粗、细“输出衰减”的组合选择， 可得到所需电平的扫频信号输出。当“波段”开关指向“II”时，扫频振荡器II工作，调节“中心频率”旋钮可直接输出75 150MHz的扫频信号。“波段”开关指向“III”时倍频器工作，调节“中心频率”旋钮，直接输出150MHz300MHz 扫频信号。在三个波段分别工作

16、期间，自动幅度控制电路均工作，检波器对输送到衰减器上的扫频 信号取样，被作为AGC控制信号，保证输出的扫频信号寄生调幅符合7.5%的技术指标。“频标选择”指向“1MHz ”或TOMHz”时，相应的晶体振荡器和两级谐波发生器工作，产 生一系列的谐波信号，在混频器中产生一系列差频信号，再经频标形成及放大电路形成菱形 频标信号。 “频标幅度”旋钮可调节荧光屏上菱形频标幅度，以利观察。接到被测网络输出端的检波输入电缆探头，将网络输出的扫频信号的包络取出，自“Y 轴输入”端口引入扫频仪，适当地调节“Y轴衰减”和“Y轴增益”旋钮，可在示波管荧光屏上 得到合适幅度的频率特性曲线。包络信号由Y轴通道G301左

17、半管放大，频标信号被直接送 到G301右半管放大。这两个信号经混合放大后，输出一对互补信号。在送给一对Y轴偏转 板前，可由“影象极性”开关来改变屏幕上所显示曲线的正负极性。g303是扫描基线箝位管。 调节“Y轴位置”旋钮，可使扫描基线沿Y轴方向上、下移动。杓额惜耳发生器抓2肆如ft3 1丁1应1示波管的水平偏转系统，由于未采用锯齿波扫描，被大大简化了。X轴偏转 板信号是直接来自相移网络的一对互补的 50Hz 正弦信号。“坐标亮度”旋钮用 来控制荧光屏四个角的指示灯，左旋旋钮，两个对角的黄灯亮，使透明坐标测量 板上的标尺刻度易于观察；右旋旋钮，另两个对角的红灯亮，有利于图象拍摄。三、扫频仪的使用

18、（一）面板装置BT-3型扫频仪的面板如图6-5所示。1显示部分（1）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）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）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

19、坐标线便于观察，红色坐 标利于摄影。（4）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。（5）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）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）影象极向开关 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）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

20、，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）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1MHz75MHz、第 II 波段 75MHz150MHz、第 III 波段 150MHz300MHz） 可以根据测试需要来选择波段。（10）中心频率度盘 能连续地改变中心频率。度盘上所标定的中心频率不 是十分准确的，一般是采用边调节度盘，边看频标移动的数值来确定中心频率位 置。（11）输出衰减（dB）开关根据测试的需要，选择扫频信号的输出幅度大小。 按开关的衰减量来划分，可分粗调、细调两种。粗调：0dB，10dB，20dB, 30dB， 40dB, 50dB，

21、60dB，细调：0dB, 2dB，3dB，4dB，6dB，8dB，10dB。粗调和 细调衰减的总衰减量为 70dB。（12）扫频电压输出插座扫频信号由此插座输出，可用75Q匹配电缆探头或开路电缆 来连接，引送到被测电路的输入端，以便进行测试。3频标部分（13）频标选择开关 有 lMHz、 l0MHz 和外接三档。当开关置于 1MHz 档 时，扫描线上显示lMHz的菱形频标；置于10MHz档时，扫描线上显示10MHz 的菱形频标；置于外接时，扫描线上显示外接信号频率的频标。（14）频标幅度旋钮 调节频标幅度大小。一般幅度不宜太大，以观察清楚 为准。（15）频率偏移旋钮 调节扫频信号的频率偏移宽度

22、。在测试时可以调整适 合被测电路的通频带宽度所需的频偏，顺时针方向旋动时，频偏增宽，最大可达 7.5MHz以上，反之则频偏变窄，最小在土0.5MHz以下。（16）外接频标输入接线柱 当频标选择开关置于外接频标档时，外来的标 准信号发生器的信号由此接线柱引入，这时在扫描线上显示外频标信号的标记。(二)使用方法与技巧1测试探头的选择本仪器配有检波输入、开路输入、匹配输出和开路输出四根测量用电缆探头。电缆线的阻抗为75Q ,它们的一端都有插头，接到扫频仪的“Y轴输入”或“扫 频电压输出”插座上；另一端则不相同。各种电缆探头电路如图 6-6 所示。 这些探头的用途各不相同，使用时应予以区别。图 6-6

23、 各种电缆探头电路 输入电缆探头的选择：当被测网络的输出端有检波器时(如电视接收机的图 象中放)，应选用开路输入电缆探头。若被测网络的输出端不带检波器(如电视 接收机的视放级)，必须使用带检波探头的输入电缆。输出电缆探头的选择：被测网络的输入阻抗为 75Q ，应选用开路输出电缆 探头；被测网络的输入阻抗为高阻抗，则应选用匹配输出电缆探头。否则，由于 不匹配，将使扫频仪的输出减小，并带来误差。2测试前的检查(1) 测试准备仪器接通电源，预热 10 分钟后，调好辉度和聚焦，便可对仪器进行检查。( 2)频标的检查将频标选择开关置于 1MHz 或 10MHz 档。扫描基线上应呈现若干个菱形频 标信号，

24、调节频标幅度旋钮，可以均匀地改变频标的大小。(3)频偏的检查 将频率偏移旋钮由最小旋到最大时，荧光屏上呈现的频标数，应满足 土 0.5MHz土 7.5MHz连续可调。（4）输出扫频信号频率范围的检查fldr出平鼻的图 6-7 输出扫频信号寄生调幅的检查仪器的扫频信号频率覆盖范围（中心频率覆盖范围），应达到1 MHz 300MHz，三个波段的衔接应有适当余量。检查时将仪器输入端接入检波输出电 缆，仪器输出端接上75 Q匹配电缆，直接连接这两根电缆探头，Y轴增益调整 得当，屏幕上即显示出理想的矩形曲线（由于等幅的扫频信号经检波后的输出为 一直流电压，因此在屏幕上显示出一个矩形曲线）。这时，将频标增

25、益放在适当 位置，频标选择放在 10MHz 处，在各个波段上转动中心频率度盘，屏幕上显示 的矩形曲线会出现一个凹陷点。这个凹陷点就是扫频信号的零频率点（这是由于 示波器的垂直放大器在零频率点增益明显下降造成的）。以此为起点检查第I波 段的频率范围；然后再顺次检查第II波段和第III波段的频率范围。检查时，用 10MHz 的频标，当每个波段在转动中心频率度盘时，其频标通过屏面中心线的 个数应达到以下要求:第I波段频标为8个，频率范围为1MHz75MHz；第II波 段频标为9个，频率范围为75MHz150MHz；第111波段频标为15个，频率范 围为 150MHz300MHz。（5）输出扫频信号寄

26、生调幅的检查同频率范围的检查项。将粗、细衰减均置于0dB档级，调节Y轴增益旋钮, 使屏幕上显示的矩形具有适当的高度。在规定的土7.5Mz频偏下，观察屏幕上的矩形(如图6-7所示)。根据测得矩形的最大高度A和最小高度B,即可计算扫 频信号的寄生调幅系数M (%) = (A-B) / (A+B) X 100%要求在整个频段范围内，MW7.5%。按此指标分别检查I ,11, III波段。(6)仪器输出电压的检查在仪器输出孔上插入终端接有75Q电阻的电缆，用超高频毫伏表测量其电 缆输出电压，其有效值应大于lOOmV。在没有超高频毫伏表时，直接从仪器上 亦可检查，检查时将Y轴衰减开关放在10档，Y轴增益

27、旋钮旋至最大，屏幕上 矩形高度只要大于20mm，即符合要求。3电路幅频特性的基本测试方法 在进行测试前检查的基础上，进行幅频特性的测试。(1) 根据被测电路指标规定的中心频率值，选择适当的波段开关档级和调 节中心频率度盘。(2) 按图 6-8 所示电路连接被测电路和扫频仪。若被测电路是个不带检波 器的四端网络，将输出匹配电缆接到仪器的扫频电压输出插座，电缆的另一端接 到被测电路的输入端，另一端(检波头)接被测电路的输出端。若被测电路是带 有检波器的四端网络，则不用探测器，而用输入电缆线直接将被测对象的检波输 出接到本仪器的 Y 轴输入端。(3) 选择适当的输出衰减开关和Y轴增益旋钮。(4) 选

28、择测试所需的频标选择开关档级和适当调节频标幅度旋钮。(5) 根据扫频仪屏幕上所显示的幅频特性曲线和面板控制装置，进行定量 读数。根据频标，可以直接读出幅频特性曲线的频率值。如果测读的频率不在频 标上，则可根据相邻两个频标之间占据的水平距离进行粗略的估算。若须要精确 测量频率，可采用外接频标信号。关于频标的读法。测读频标须先把频标开关置于10MHz处进行粗测。在此 基础上，转换频标选择到1MHz进行精测。如嫌测量精度不够，可以使用外接连 续频标。当波段置于I、频标选择置于10MHz、频率偏移调整到至少能看到两个 10MHz频标时，屏幕上出现幅度较大间隔均匀的10MHz大频标。当中心频率在 “0”

29、附近时，屏幕上有一个宽度比其余频标宽很多，由若干正弦波形构成的菱 形频标，这就是零MHz的频标。在它右边的第一个大频标是10MHz，第二个大 频标是 20MHz 依次类推。当中心频率度盘在“75”附近转动时，离中心线最近 而且始终不会移动到中心线左侧的那个大频标是80MHz。在相邻两个大频标的 中心，有一个幅度稍低的频标是 5MHz 频标。例如在 20MHz 和 30MHz 中间的 则是25MHz。幅度更小的频标已不能作测读频率用。当波段置于II、频标选择 置于10MHz、频率偏移调到适当位置时，在中心频率度盘在“ 75 ”附近反复转 动时，有一个在屏幕中心线左侧，离中心线最近且始终不能移动到

30、中心线右侧的 10MHz大频标，它即是70MHz的频标。在它右边的第一个大频标是80MHz，第 二个是90MHz。在“150”附近反复转动中心频率度盘，有一个位于屏幕垂 直中心线右侧，离中心线最近且始终不能移动到中心线左侧的那个大频标是 160MHz的频标。在它左边的第一个大频标即是150MHz。在相邻两lOMHz 大频标的中心，有一个幅度稍低的频标是5MHz频标，例如在80和90MHz之 间的则是85MHz。幅度更小的频标已不能再作测读之用。当波段置于III时， 其频标读法与置II时相类似，只不过在垂直中心左侧，离中心线最近而始终不能 移动到中心线右侧的10MHz频标是140MHz，在中心线

31、右侧，离中心线最近且 始终不能移动到中心线左侧的10MHz频标是310MHz。若要用1MHz频标测读，须在上述用10MHz测读的基础上进行。把某个 10MHz的频标记住或做好标记，转换频标选择开关至1MHz,这时在原标记频标 位置出现的1MHz频标即是“某10MHz”频标在它左边的依次是“某 10-1MHz”，“某10-2MHz”（如29、8）等;在它右边的依次是“某10+1MHz”， “某10+2MHz”（如31、32）等。在相邻两个1MHz频标中间出现的幅度稍低 的频标是 0.5MHz 频标。更小的频标已不能读数。根据输出衰减旋钮位置和幅频特性曲线的高度可测读被测电路的增益。必须 先进行0

32、dB校正。校正时，将扫频仪接有75Q电阻的输入电缆，直接与检波头 相连，输出衰减开关置于0dB，调节Y轴增益旋钮，使屏幕上显示的矩形有一 定的高度（例如为5格），这个高度称为0dB校正线。然后按图6-8所示接入被 测电路。在保持Y轴增益旋钮位置不变的情况下，改变输出衰减开关的档级， 使显示的幅频特性曲线高度处于0dB校正线附近。如果高度正好和校正线等高, 则输出衰减开关所指分贝刻度即为被测电路的增益值。如果幅频特性曲线高度不 在 0dB 校正线上，则可根据每格的增益倍数（根据分贝数据算）进行粗略的估 算。（ 6）注意事项其一，扫频仪与被测电路相连接时，必须考虑阻抗匹配问题。如被测电路的 输入阻

33、抗为 75Q ，应采用终端开路的输出电缆线;如被测电路的输入阻抗很大 应采用终端接有75Q的输出电缆线，否则应采用阻抗匹配转换的措施。其二，若被测电路内部带有检波器，不应再用检波探头电缆，而直接用开路 电缆与仪器相连。其三，在显示幅频特性时，如发现图形有异常的曲折，则表示被测电路有寄 生振荡，在测试前予以排除。其四，测试时，输出电缆和检波探头的接地线应尽量短些，切忌在检波头上 加接导线（也不应另外加接地线）。四、扫频仪的测试应用（一）测试调谐放大器以一个中频放大器为例。它的技术指标如下：中心频率为30MHz，频带宽 度为6MHz，增益大于50dB，特性曲线顶部呈双峰曲线，平坦度小于1dB。测试

34、 步骤和方法如下。1调整方法开机预热，调节辉度、聚焦，使图形清晰，基线与扫描线重合，频标显示正常。波段选择开关置于I位置，中心频率为30MHz，频偏约为5MHz，扫频电 压输出接带75Q的匹配电缆，Y轴输入接检波器电缆，把以上两根电缆探头直 接相连。Y轴衰减置于“ 1”位置，Y轴增益旋至最大位置，调节输出衰减使曲 线呈矩形，且其幅度为5大格，记下输出衰减的分贝数，如为12dB。2测试电路测试时，可按图6-8所示连接电路。但输出电缆探头接一个510pF左右的隔直电容，再接到 中频放大器的输入端，引入这个隔直电容的目的，是防止影响放大器电路的偏置电压； 带检波器电缆探头经 1KQ 隔离电阻接于中频

35、放大器的输出端，有这个隔离电阻 可以减小检波器的输入电容对调谐频率的影响。3测试方法将Y轴衰减置于10档上（相当于衰减20dB），输出粗调衰减置于40dB 上, 再来调整输出细衰减，使波形曲线高度为5大格，记下总分贝数，如为42dB， 则该中频放大器的电压增益为：电压总增益=42dB+20dB-12dB=50dB。调节中频 放大器的有关元件，使波形曲线达到技术指标如图6-9所示的频率特性曲线，调 试时若出现如图6-10 （a）、（b）所示的特性曲线时，表示电路处于临振和已振状态，应调整中频放大器的工作点，消除这种现象。 （二）测试电视接收机高频头扫频仪是测试电视接收机的主要仪器。电视接收机中的

36、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，现介绍晶体管式独立微调高频的测试方法。它的技术指标如下:频率范围 53MHz230MHz,分12频道，增益20dB以上，本振频率微调范围土 1.5MHz。高频头由 输入回路、高频放大器、本机振荡器和混频器等组成。下面介绍混频输出特性、本机振荡频 率特性、高频放大频率特性和高频头总特性曲线的测试。1 测试混频输出特性进行测试时，扫频仪面板控制装置的位置参考如下。中心频率：34MHz，频 偏：7.5MHz，输出衰减器约为：30dB，输入衰减器：置于“1”位置，Y轴增

37、益：最大。电视机的频道选择器置于空档位置。混频器输出频率特性曲线应如图 6-11 所示。通过调整混频输出变压器内的磁芯、初次级线圈间的耦合距离或线圈匝数及稀密程度、以及有关阻容，达到图 6-9所示的频率特性曲线。2测试本机振荡频率特性测试方法与前面基本相同。仪器的中心频率调到所需位置，第二频道的本振频率应为 94.75MHz,如果本振工作正常，则扫频仪屏幕上在95MHz左右处将出现一个小频标，并有 1.5MHz 左右的微调范围。若本振频率不对，可以改变本振线圈的稀密或匝数，使振荡的 频率满足要求。3测试高频放大频率特性 这部分包括高频放大器、输入回路和高通滤波器等。测试方法与前面基本相 同。首

38、先在第一频道确定起控点，因为工作频率不一样，在频率低端所需起控电 流稍大，只要第一频道的起控电流调得合适，其他频道就可正常工作。在 AGC 直流电压为+3V时，调整高放级电感线圈的电感量或耦合强弱，使高放曲线达到 图6-12所示的要求。然后再从212频道分别调整到各自的要求。高通滤波器 的调整是在第一通道进行的，办法是改变高通线圈稀密的程度来改变电感量，使6-13髙频头的总特性曲线中截止频率局限在 39MHz40MHz 范围内。4测试总特性曲线高放和混频输出曲线调好后，且各频道的本振频率也均合适，即可检查总特 性曲线。一般来说都会合乎要求。但由于调整混频器曲线是在空档进行的，与接 入各频道的情

39、况有些差异，应该复调一下，使以上三种曲线兼顾，但以总特性曲 线为准。总特性曲线如图6-13所示，图中fp为图象载频。输入回路一般和高放曲线一并调整，使高放增益最大, 并要满足要求。电子设计中经常碰到的问题是对待测电路(DUT )传输特性的测试，这里所说 的传输特性包括增益和衰减、幅频特性、相位特性和时延特性等，而最常见的就 是 DUT 的幅频特性。最初，对于 DUT 的幅频特性的测试是在固定频率点上逐点进行。这种测试方 法繁琐、费时，且不直观，有时还会得出片面的结果。例如，测量点之间的谐振 现象和网络特性的突变点常常被漏掉。DDS(DirectDigitalSynthesis)技术是 1971

40、 年 3 月由美国学者 J.TIerncy,C.M.Rader 和 B.Gold 提出，这是一种从相位概念出发直接合成所需要波形的全数字频率合 成技术，原理框图如下：吋沖图表 1DDS 技术原理框图DDS 技术的出现使得我们对于幅频特性的测试变得异常简单。我们只需要 按照某种规律不断的配置“频率码K”，就能够得到一个频率随时间按照此规律在 一定频率范围内扫动的信号，如此即可对 DUT 进行快速、定性或定量的动态测 试。因此，对 DUT 的调整、校准及故障排除提供了极大的便利。北京普源精电(RIGOL)最新推出的DG5000系列函数/任意波形发生器采用 了 DDS 直接数字合成技术，可生成稳定、

41、精确、纯净和低失真的输出信号。本 文仅以 DG5000 为例来详细说明 DDS 信号源在扫频测试中的具体应用。1. DG5000提供1uHz250MHz的扫频范围；2. 扫频类型支持“线性扫频”、“对数扫频”和“步进扫频”；3. 扫频时间1ms300s，同时支持“返回时间”、“起始保持”和“终止保持”的 设置；4. 触发方式包括“自动触发”、 “外部触发”和“手动触发”；5. 支持“标记频率”的设置，可以轻易表示出扫频信号任意点的频率值。模拟滤波器频响测试在近代通信设备和各类控制系统中，滤波器的应用极为广泛，滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。滤波器的分

42、类有很多种，按频率通带可分为低通、高通、带通和带阻等等， 滤波器产品和实现方案也是多种多样的，如下图所示：图表 2 滤波器产品和实现方案举例了解各滤波器的频响曲线，对于电子设计者来说是至关重要的，这往往直接 影响最终产品的性能。下面以5阶低通滤波器为DUT来介绍DG5000的扫频功能在滤波器频响测 试中的应用，具体测试平台如下：Hiirk图表 3 滤波器频响测试DG5000 提供“线性扫频”和“对数扫频”两种扫频方式，“线性扫频”是指输出 频率以恒定的“每秒若干赫兹”的方式改变，“对数扫频”是指输出频率以恒定的 “每秒倍频程”的方式改变。0线性扫颓对麺.扫颇图表 4 扫频频率变化趋势图“对数扫

43、频”适合宽频带的粗略扫描，“线性扫频”适合窄频带的精确扫频，如 果用“线性扫频”对宽频带进行扫描，必然会造成低频段分辨率的丢失，从而无法 得到正确的频响。因此，对于宽频带的扫描，首先用“对数扫频”来缩小目标频带 的范围，然后用“线性扫频”来确定精确的频响特性。具体测试结果如下：chi- zeewugi xmi l.wj tlw floorj 叩.mm対数打频线性打频图表 5 线性扫频与对数扫频的比较通过示波器显示的扫频信号包络即为该滤波器的频响曲线。此外，“标记频 率”可以快速准确的标出扫频周期中任意点的频率值。所以，通过手动调整“标记 频率”，使得Mark信号的下降沿至频响曲线的-3dB处，

44、那么此时的标记频率值 即为该滤波器的截止频率。“标记频率”的测量方法在测量DUT的谐振点时同样 适用。起如频率终止频举件阴 中心频率频率隽度.1：!笃書垫扫频时间逋回吋间Sweep CH1: Hi泸石 mix Sjuetp CH2: Higr：? 加兄 sveep拒频 1.000.0 s扫坝 1.000.0 s共止 a000,000,000 kH3 起始r 13.0 msIGOL图表 6DG5000 扫频操作界面高分辨率数字滤波器的频响测试数字滤波器频率响应的研究是一个非常复杂的课题。很多文章都只在研究稳 态下的滤波器频响，而事实上，雷达和其它突发方式的信号都是具有瞬时特性的。 一般而言，频率

45、分辨特性越好的滤波器，稳定下来所需要的时间也越长，这是因 为频响曲线越是陡峭的滤波器，其需要的抽头就越多、冲激响应时间就越长。例 如频谱仪的分析滤波器，在稳态条件下有着很好的相邻信道抑制能力，而瞬态响 应却非常糟糕，这也符合了滤波器冲激响应理论。图表 7 差频式频谱分析仪框图DG5000 的“步进扫频”正是针对瞬态响应较差的数字滤波器测试所设计的。 “步进扫频”能够将扫频频带分成若干个频点，扫频信号会在每个频点上停留等长 的时间。停留时间等于扫频时间除以分段数，用户可以根据滤波器的特性设定扫 频时间和分段数。图表 8 步进扫频频率变化趋势图如上图所示，“步进扫频”时的趋势图如同阶梯一样，每个阶

46、梯的高度和长度 皆可用户设置，所以，根据滤波器的特性，只要使得每个步进的停留时间能够大 于滤波器由瞬态进入稳态的时间，就可准确测试出滤波器的频响特性。此外，通 过调整每个步进的停留时间，也可以测定滤波器达到稳态所需要的时间。起始保持终止保捋歩删 I齐曲h一_扫频 返回起绘T1.000,0 ?0.0 ms100.000.000 Hz1.000.000.000 lHzOFF13.0 mg柏频 1.000.0 s 歩进闻Sweep CH1： Hsgnz *i Suc=ep CH2: Hicnz *-x S*eepIGOL图表 9 DG5000 步进扫频界面结语DDS 信号源应用于扫频测试技术中，这相对于传统的磁调制扫频振荡器、 变容二极管扫频等技术有着得天独厚的优势，相信 DDS 信号源会更广泛的应用 于扫频测试技术，同时也为工程师们带来更大的便利。