电子测量技术教案《6》ppt课件

，1，6.1扫描仪介绍，章节目录，6.2扫描仪应用，6.3培训，2、第6章扫频仪，本章分扫频测量法扫频仪组成基本原理框图扫频仪使用技巧、3、6.1扫频仪简介，扫频仪又称频率特性测试仪。它可以直接显示被测电路的频率-幅度特性。普通示波器只能显示振幅对时间的曲线。扫频仪结合了调频和扫频技术(调频信号称为扫频信号)，可以显示频率与幅度的关系曲线。所以这叫做频率扫描。清扫机可用于测量调谐放大器、宽带放大器、各种滤波器、鉴频器和其他有源或无源网络的频率幅度和频率特性。它在通信、广播电视、雷达导航、卫星地面站等设备的调试以及相关电路的分析研究中发挥着重要作用。4、6.1.1扫频测量方法，1。点频测量法点频测量法是测试被测设备电路频率和幅度特性的最早方法，如图6-1所示。信号发生器应能满足被测电路的频率范围要求，并输出一定幅度的正弦信号。正弦信号通过电缆发送到被测电路的输入端，高频电压表连接到被测电路的输出端。机器之间的连接应注意阻抗匹配。一个通用的双道示波器可以用来分别监测输入和输出信号波形和幅度的变化。图6-1点频测量方法示意图。在测试过程中，信号发生器发送的信号幅度保持不变，信号以某个频率间隔从频率的低端输出。信号通过被测电路后，可以在电压表或示波器上获得一个接一个的数值，并记录这些数值，直到达到测试所需频率的高端。最后，用绘图纸画出这些值，水平坐标轴代表频率。纵轴代表振幅。坐标上的一个点，代表该点频率的信号通过被测电路的幅值变化值，每个点连接一条平滑曲线，如图6-2所示，这是被测电路的频率特性曲线。点频率测量绘制的曲线称为静态频率特性曲线。7，图6-2振幅频率特性曲线，用点频率测量法测量，频率不连续。如果两个相邻点之间的频率特性发生突然变化，则不能在频率特性曲线上反映出来。因此，它有以下缺点：(1)测量次数多，测试时间长。(2)单点测试不如扫频测试准确。对于高品质因数的液晶谐振电路的频率特性，测量结果会有所不同，如图6-3所示。由于液晶电路的惯性，测试结果是不同的。扫频信号不断变化。扫频测量法测得的动态频率特性与电路的正常工作状态相似。9，图6-3液相色谱谐振电路的频率特性，10，图6-4扫频测量方法的简要框图，2。扫频测量方法和扫频测量方法的简要框图如图6-4所示。扫频信号发生器向被测电路发送扫频信号后，可以在显示器上观察到被测电路的频率特性曲线。图6-5是表示调幅信号调制过程的波形图。图6-5调幅信号、 12、6-6调频信号和6-6波形图，示出调频信号的调制过程。在频率调制过程中，频率从低端到高端不断周期性变化(在扫频仪中称为扫频)，其频率变化范围称为频率偏移或频率(2)在测试中，可以快速判断被测电路中的元件对频率特性的影响，从而改善电路。(3)可以观察各种脉冲的影响，如脉冲干扰和机械冲击，对被测电路的影响。以便对电路采取必要的措施。(4)配合其他设备自动控制和监控生产过程或产品质量。(5)在点频率测量中可以无间隙地测试电路的动态频率特性，更加全面。16、6.1.2扫频仪的组成及框图原理。1.扫频仪的组成扫频仪是根据扫频测量法的原理设计的。扫频仪由扫频信号发生器和示波器组成。扫描信号发生器产生根据特定规则变化的调频等幅波信号。扫频仪的主要部件包括扫描电压发生器、X轴放大器、扫频信号发生器、检测探头、Y轴放大器、频率标准电路示波器管和电源电路。扫频原理框图分析如下(如图6-7所示)(1)扫描电压发生器X轴扫描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市电经过降压、限幅和整形后获得。扫描电压发生器的功能是在X方向上扩展扫描图案。(2)X轴放大器具有足够的宽度用于在荧光屏上进行水平扫描，以便获得足够的扫描电压幅度。(a)扫描框图，(3)在扫描电压控制下产生扫频信号发生器的扫描信号。在扫描正向电压的作用下，扫描信号发生器产生等幅波调频信号，该信号随扫描信号的幅值和频率而变化。在扫描电压反向过程中，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。反相屏幕显示零基线。(4)扫频信号有两种：磁调制扫频和变容二极管扫频。图6-8是磁调制扫频方法的示意图。在图6-8a中，L2和c调谐回路的谐振频率f0是(6-1)并且(6-1) L2是缠绕在高频磁芯MH上的线圈的电感。如果L2能被时基系统产生的扫描信号改变，谐振频率也会改变。根据电磁理论，磁芯线圈的电感和磁芯的磁导率0。比例比：L2=0L(6-2)在等式(6-2)中，L是空芯线圈的电感。因为高频磁芯MH连接到低频磁芯m1的磁路，所以缠绕在m1上的线圈中的电流是交流和DC的扫描电流，如图6-8b所示。当扫描电流随时间变化时，磁芯的有效磁导率也发生变化。从方程(6-1)和(6-2)可以看出，扫描电流的变化导致L2和谐振频率f0的变化，从而实现“扫频”。变容二极管法和变容二极管法的基本思想是利用变容二极管作为振荡电路中的电容，通过扫描锯齿波电压来控制变容二极管两端的电压，使其电容发生相应的变化，从而使振荡频率随着扫描锯齿波电压的变化而变化，实现频率调制。图6-9是扫频方法的示意图，图6-9(a)是Bt-3c频率特性测试仪的扫频振荡器电路。图6-9(b)是一个等效电路。振荡电路是一种改进的电容三点振荡电路。由于电感L是固定的，其振荡频率主要由变容二极管的结电容决定。变容二极管的结电容可以用公式(6-3)表示，其中Uj是二极管的PN结接触电势差，对于硅材料，Uj=(0.6-0.7)v；n是电容指数。扫频仪中的变容二极管一般采用超突变结，超突变结，n=l 5。在公式(6-3)中，Uj是二极管的PN结接触改变锯齿波的变化率可以改变扫频速度。频率扫描具有宽的工作频率范围和大的频带覆盖系数，并且要求在频带中的高频点和低频点都可以产生相同的频率偏移。这很难通过一般的频带型高频信号发生器来实现。通常采用外差电路来实现。频率扫描的频率扫描信号产生电路的框图如图6-10所示。在图中，f1可以工作在频段内，f2是固定频率振荡器的频率。为了获得所需的频率偏移，通常以较高的频率f1进行频率调制，然后将频率调制信号从f2频移以产生所需的扫频信号。从以上分析可以看出，光点的水平位移位置与施加在X轴上的电压有明确的对应关系，扫描信号的瞬时频率与扫描电压有一一对应关系，因此X轴相应地成为频率坐标轴。图6-10所示扫频仪的扫频信号产生电路、扫频信号的主要工作特性和有效扫频宽度，即所谓的有效扫频宽度，是指在扫频线和幅值稳定性满足要求的前提下，一次扫频可以达到的最大频率的覆盖范围。频率扫描期间可获得的最高fmax和最低fmin的瞬时频率之差是有效频率扫描宽度，以表示。中心频率中心频率是指线性扫频过程中均匀的频率变化，称为频率偏移。中心频率为：公式(6-4)的中心频率范围是指f0的变化范围，即扫频的工作频率范围。这称为相对扫描宽度。扫频线性扫频线性是指扫频信号瞬时频率的变化与调制电压瞬时值的变化之间的符合程度。重合度越高，扫描线性越好。为了检查扫频的线性度，通常将频率偏移(频率范围)调整到最大值(15兆赫)，并测量最低和最高频率与中心频率f0之间的距离a和b。如图6-11所示，那么频率扫描的线性误差r是：等式(6-5)。我们称频率扫描信号远小于信号的瞬时值窄带频率扫描，与瞬时频率相比，称之为宽带频率扫描。一般来说，r不超过10%。图6-11调频非线性系数的检验。29、振幅稳定性所谓的振幅稳定性是指在振幅-频率特性测试期间，由频率扫描输出的频率扫描信号的振幅的变化。理想情况下，频率扫描输出的频率扫描信号的幅度是恒定的。通常，寄生调幅系数m用于表示扫频信号的幅度稳定性。寄生调幅系数越小，幅度稳定性越高。应检查寄生调幅系数，并在有效区域内将扫频宽度调整至15兆赫。转动中心频率旋钮，找到扫频线下降最大的地方，将最高点和最低点的高度分别记录为A和B，如图6-12所示。30，图6-12寄生调幅系数的检验，31，则M为：M=频率标准所谓的频率标准是出现在幅频特性曲线上的频率标记。应该有几种频率标记，必要时可以外部连接。稍后将描述频率标准的产生。被测电路是扫频测试的对象，不属于扫频组件。为了便于分析，在图中画了它。扫频信号施加到被测电路，检测探头(如果被测电路具有检测功能，则使用非检测探头，幅频响应信号直接发送到Y轴电路。3)对被测电路的输出信号进行峰值检测，并将检测到的信号发送给y轴circ(7)为了标记由X轴表示的频率值，频率标准电路需要添加另一个频率标准信号。该信号是通过将作为频率标准的晶体振荡器信号与扫频信号混合以产生间隔为1兆赫或10兆赫的频率标准信号而获得的。原理如图6-13所示。在图6-13中，晶体振荡器产生频率f1为1兆赫或10兆赫的频率标度信号。谐波发生器进一步获得n倍fL (n为正整数)的频率标准信号。NfL和扫描信号(其频率变化范围为FMIN FMAX)一起被添加到混频器，以产生频率(FMIN FMAX)到NFL的输出信号。如果n是某个值，并且NfL落在扫描信号的频率变化范围内，则输出信号是以零频率为中心的调频信号。通过窄带滤波器的调频信号包络反映了窄带滤波器的幅频特性。在图6-14、37、38中的菱形频率刻度显示图中，35兆赫频率刻度信号(即NfL=351MH兆赫)与fmin fmax=34.8 35.2兆赫扫描信号混合，该扫描信号通过窄带滤波器的垂直放大器加到示波器管的垂直偏转板上。当扫描信号为35兆赫时，示波器管屏幕上将显示一个接近菱形的调频波形。如果反映被测电路幅频特性的检测电压同时加到垂直偏转板上，则菱形频率标准波形显示在幅频特性曲线的35MHz处，如图6-14a所示。图(6-14b)零频率标记标志。扫频仪产生的扫频信号是一个恒幅信号，其频率在其频率范围内按照线性规律连续变化，专门用于检测电路的频率特性。扫频仪内部有一个发生器，可以产生扫频信号。将发生器产生的扫描信号输入放大器、鉴频器或吸收环路等电路的目的是检查这些电路的频率特性。电路频率特性的质量非常重要。例如，无线电和电视电路的频率特性的质量直接影响声音和图像的质量，或者直接影响声音和图像的有无。利用扫频信号检测这种“软故障”是一种非常科学的方法。通过在屏幕上显示电路的频率特性曲线，可以清楚地看到检测结果，看电路是否调整正确，是否符合设计要求，是否有故障。6.2扫频器的应用。40，6.2.1使用扫频器的注意事项，1。熟悉所用扫频的性能指标(英国电信-3C型)，以及(1)扫频中心频率：1 300/450兆赫连续可调。(2)扫频宽度：最大扫频宽度30兆赫最小扫频宽度 1兆赫(3)扫频线性误差 10%，扫频宽度30兆赫(4)寄生调幅系数 8%，扫频宽度30兆赫(5)频率标志：1兆赫、10兆赫、50兆赫和外部4个。(6)输出电压：0.5Vrms (rms)。41，(7)输出衰减：精细衰减1dB9，1dB步进。误差0.5分贝粗衰减l0dB7，l0dB步长。误差小于或等于(0.20.03a) db，a为标称衰减值。(8)输出阻抗：75(9)Y轴偏转系数10毫伏/厘米(10)探测器探头：输出电容5PF DC耐受电压300伏(11)75探测器：频率范围：1 500兆赫灵敏度100毫伏/50毫伏(射频信号)(12)示波器屏幕有效面积：毫米80毫米(13)扫描基线长度：110毫米(14)电源：电压220伏0%，42.该仪器还具有以下三个