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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 ?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 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，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 100mm，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：0.5MHz7.5MHz 可连续调节。 3寄生调幅系数：7.5。 4扫频线性度：在频偏7.5MHz 时，应20。 5输出扫频信号电压：0.1V（应接 75 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）：0/10/20/30/40/50/60dB； 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7.5MHz 的扫频信号了。 2第波段：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第波段为：中心频率为 150MHZ300MHz 为了获得中心频率更高的扫频信号，第波段采用了推挽式倍频电路，得到第波段的二次谐波，使中心频率可在 150MHZ300MHz 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?椿挂厣夹蜗裟兀?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 fmax 接近时，则频差越来越大。差频信号波形在晶振频率处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”。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?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，经谐波发生器后，将产生 1MHz、2 MHz、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“”波段时，扫频振荡器工作，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“”时，扫频振荡器工作，调节“中心频率”旋钮可直接输出 75150MHz 的扫频信号。 “波段”开关指向“”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“10MHz”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。 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（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，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，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 75 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。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 75，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 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 75，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 （l）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，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0.5MHz7.5MHz 连续可调。（4）输出扫频信号频率范围的检查 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 lMHz300MHz，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 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；然后再顺次检查第波段和第波段的频率范围。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；第波段频标为 9 个，频率范围为 75MHz150MHz；第波段频标为 15 个，频率范围为 150MHz300MHz。 （5）输出扫频信号寄生调幅的检查 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）/（AB）100要求在整个频段范围内，M7.5。按此指标分别检查， 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 75 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 100mV。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