项目五高频信号发生器课件

《电子测量仪器》（第3版）

电子教案主编肖晓萍中等职业教育国家规划教材（电子电器应用与维修专业）《电子测量仪器》（第3版）

电子教案主1项目五高频信号发生器

[知识链接一]高频信号发生器的基本组成和分类◆思考与练习1[知识链接二]高频信号发生器的基本工作原理◆思考与练习2项目五高频信号发生器

[知识链接一]高频信号发生器的基本2[知识目标]了解高频信号发生器的基本组成和类型；理解高频信号发生器的基本原理。[能力目标]掌握高频信号发生器的使用方法；[知识目标]了解高频信号发生器的基本组成和类型；[能力目标]3高频信号发生器是指能产生频率为300kHz～1GHz（允许向外延伸）的正弦信号，具有一种或一种以上调制或组合调制（正弦调制、正弦调频、断续脉冲调制）功能的信号发生器，也称为射频信号发生器。它为高频电子电路调试提供所需的各种模拟射频信号。高频信号发生器是指能产生频率为300kHz～1GHz（允许向4[知识链接一]

高频信号发生器的基本组成和分类高频信号发生器电路组成如图5-1所示，主要包括主振级、调制级、输出电路及调幅度指示等。图5-1高频信号发生器方框图[知识链接一]高频信号发生器的基本组成和分类高频信号发生器5按产生主振信号的方法不同，将高频信号发生器分为:调谐信号发生器锁相信号发生器合成信号发生器按产生主振信号的方法不同，将高频信号发生器分为:6◆思考与练习1高频信号发生器按振荡级不同分为哪三种类型？◆思考与练习1高频信号发生器按振荡级不同分为哪三种类型？7[知识链接二]高频信号发生器的基本工作原理一、调谐信号发生器调谐信号发生器的振荡器通常为LC振荡器，根据反馈方式，又可分为:变压器反馈式电感反馈式（也称电感三点式或哈特莱式）电容反馈式（也称电容三点式或考毕兹式）振荡频率[知识链接二]高频信号发生器的基本工作原理一、调谐信号发生8二、锁相信号发生器

锁相信号发生器是在高性能的调谐式信号发生器中增加频率计数器，并将信号源的振荡频率利用锁相原理锁定在频率计数器的时基上，而频率计数器又是以高稳定度的石英晶体振荡器为基础的，从而使锁相信号发生器的输出频率的稳定度和准确度大大提高，同时信号的频谱纯度等性能特性也有很大改善。二、锁相信号发生器锁相信号发生器是在高性能的调谐式信号发生9图5-2锁相环基本方框图图5-2锁相环基本方框图10锁相环路的基本工作原理如下：当压控振荡器输出频率f2由于某种原因变化时，相位也相应发生变化，该相位变化在鉴相器中与晶振频率f1的稳定相位相比较，使鉴相器输出一个与相位差成比例的电压ud（t），经过低通滤波器，检出其直流分量uc（t），用uc（t）控制压控振荡器中压控元件（如变容二极管电容）数值，从而控制VCO的输出频率f2，使其不但频率和晶振频率一致，相位也同步，这时称为相位锁定，因此最终VCO输出频率的稳定度就由晶振频率f1所决定。锁相环路的基本工作原理如下：当压控振荡器输出频率f2由于某种11三、合成信号发生器合成信号发生器是用频率合成器把一个（或少数几个）高稳定度频率源fs经过加（产生和频）、减（产生差频）、乘（倍频）、除（分频）等算术运算，以产生在一定频率范围内，按一定的频率间隔变化的一系列离散频率的信号发生器。三、合成信号发生器合成信号发生器是用频率合成器把一个（或12十进频率合成信号发生器频率合成过程

图5-3十进频率合成信号发生器原理方框图

[F1]图有误十进频率合成信号发生器频率合成过程图5-3十进频率合成信号13（1）辅助基准频率发生器5MHz晶振信号在辅助基准频率发生器中相乘、相除，可得到100kHz、2MHz、10MHz及15MHz四个辅助基准信号，然后送往1Hz～100kHz、1MHz频率综合数字单元、10MHz数字单元进行频率合成。（1）辅助基准频率发生器5MHz晶振信号在辅助基准频率发生器14（2）1Hz～100kHz频率综合数字单元本单元共六级。图5-4是其中一级的原理方框图。每级电路完全相同。图5-41Hz～100kHz频率综合数字单元的一个单元（共6个相同的单元）（2）1Hz～100kHz频率综合数字单元本单元共六级。15本单元输入信号频率包括2MHz、15MHz、100kHz三种辅助基准频率，通过6级电路后可以产生频率为2.0000000～2.0999999MHz的信号，频率间隔为0.1Hz。图中VCO为可变倍频锁相环，输入信号频率为100kHz，利用步进方法改变倍频系数，能获得3.0，3.1，…，3.9MHz共10个输出信号频率，频率间隔100kHz。本单元输入信号频率包括2MHz、15MHz、100kHz三16（3）1MHz频率综合数字单元本单元的电路结构与1Hz～100kHz合成单元基本相同，只是后面减少了1个10分频锁相环，由前面送来的信号经两次混频后所得到的信号为20.0000000～20.9999999MHz，频率间隔为0.1Hz。（4）10倍频锁相环（10倍频器）10倍频锁相环对前级输入信号乘10，因此输出频率为200.000000～209.999999MHz，频率间隔为1Hz。（3）1MHz频率综合数字单元本单元的电路结构与1Hz17（5）10MHz单元和调制－混频级10MHz单元为倍频锁相环，当输入10MHz信号时，可产生160、170、180、190、200MHz五个10MHz步进变化的点频信号。该信号再与10倍频器送来的200～210MHz（频率间隔为1Hz）信号混频后，取出差频，便得到了20Hz～50MHz的输出信号。本级与内调制振荡器相连接，还可实现调幅。经输出放大器和衰减器后在50Ω负载上能获得0～120dB·μV输出。（5）10MHz单元和调制－混频级10MHz单元为倍频锁18项目五高频信号发生器课件19◆思考与练习21、从频率合成技术的发展来看，大致可分为哪三个阶段？2、试分析图5-4中1Hz～100kHz频率综合数字单元的第一个单元的频率合成过程。◆思考与练习21、从频率合成技术的发展来看，大致可分为哪三个20《电子测量仪器》（第3版）

电子教案主编肖晓萍中等职业教育国家规划教材（电子电器应用与维修专业）《电子测量仪器》（第3版）

电子教案主21项目五高频信号发生器

[知识链接一]高频信号发生器的基本组成和分类◆思考与练习1[知识链接二]高频信号发生器的基本工作原理◆思考与练习2项目五高频信号发生器

[知识链接一]高频信号发生器的基本22[知识目标]了解高频信号发生器的基本组成和类型；理解高频信号发生器的基本原理。[能力目标]掌握高频信号发生器的使用方法；[知识目标]了解高频信号发生器的基本组成和类型；[能力目标]23高频信号发生器是指能产生频率为300kHz～1GHz（允许向外延伸）的正弦信号，具有一种或一种以上调制或组合调制（正弦调制、正弦调频、断续脉冲调制）功能的信号发生器，也称为射频信号发生器。它为高频电子电路调试提供所需的各种模拟射频信号。高频信号发生器是指能产生频率为300kHz～1GHz（允许向24[知识链接一]

高频信号发生器的基本组成和分类高频信号发生器电路组成如图5-1所示，主要包括主振级、调制级、输出电路及调幅度指示等。图5-1高频信号发生器方框图[知识链接一]高频信号发生器的基本组成和分类高频信号发生器25按产生主振信号的方法不同，将高频信号发生器分为:调谐信号发生器锁相信号发生器合成信号发生器按产生主振信号的方法不同，将高频信号发生器分为:26◆思考与练习1高频信号发生器按振荡级不同分为哪三种类型？◆思考与练习1高频信号发生器按振荡级不同分为哪三种类型？27[知识链接二]高频信号发生器的基本工作原理一、调谐信号发生器调谐信号发生器的振荡器通常为LC振荡器，根据反馈方式，又可分为:变压器反馈式电感反馈式（也称电感三点式或哈特莱式）电容反馈式（也称电容三点式或考毕兹式）振荡频率[知识链接二]高频信号发生器的基本工作原理一、调谐信号发生28二、锁相信号发生器

锁相信号发生器是在高性能的调谐式信号发生器中增加频率计数器，并将信号源的振荡频率利用锁相原理锁定在频率计数器的时基上，而频率计数器又是以高稳定度的石英晶体振荡器为基础的，从而使锁相信号发生器的输出频率的稳定度和准确度大大提高，同时信号的频谱纯度等性能特性也有很大改善。二、锁相信号发生器锁相信号发生器是在高性能的调谐式信号发生29图5-2锁相环基本方框图图5-2锁相环基本方框图30锁相环路的基本工作原理如下：当压控振荡器输出频率f2由于某种原因变化时，相位也相应发生变化，该相位变化在鉴相器中与晶振频率f1的稳定相位相比较，使鉴相器输出一个与相位差成比例的电压ud（t），经过低通滤波器，检出其直流分量uc（t），用uc（t）控制压控振荡器中压控元件（如变容二极管电容）数值，从而控制VCO的输出频率f2，使其不但频率和晶振频率一致，相位也同步，这时称为相位锁定，因此最终VCO输出频率的稳定度就由晶振频率f1所决定。锁相环路的基本工作原理如下：当压控振荡器输出频率f2由于某种31三、合成信号发生器合成信号发生器是用频率合成器把一个（或少数几个）高稳定度频率源fs经过加（产生和频）、减（产生差频）、乘（倍频）、除（分频）等算术运算，以产生在一定频率范围内，按一定的频率间隔变化的一系列离散频率的信号发生器。三、合成信号发生器合成信号发生器是用频率合成器把一个（或32十进频率合成信号发生器频率合成过程

图5-3十进频率合成信号发生器原理方框图

[F1]图有误十进频率合成信号发生器频率合成过程图5-3十进频率合成信号33（1）辅助基准频率发生器5MHz晶振信号在辅助基准频率发生器中相乘、相除，可得到100kHz、2MHz、10MHz及15MHz四个辅助基准信号，然后送往1Hz～100kHz、1MHz频率综合数字单元、10MHz数字单元进行频率合成。（1）辅助基准频率发生器5MHz晶振信号在辅助基准频率发生器34（2）1Hz～100kHz频率综合数字单元本单元共六级。图5-4是其中一级的原理方框图。每级电路完全相同。图5-41Hz～100kHz频率综合数字单元的一个单元（共6个相同的单元）（2）1Hz～100kHz频率综合数字单元本单元共六级。35本单元输入信号频率包括2MHz、15MHz、100kHz三种辅助基准频率，通过6级电路后可以产生频率为2.0000000～2.0999999MHz的信号，频率间隔为0.1Hz。图中VCO为可变倍频锁相环，输入信号频率为100kHz，利用步进方法改变倍频系数，能获得3.0，3.1，…，3.9MHz共10个输出信号频率，频率间隔100kHz。本单元输入信号频率包括2MHz、15MHz、100kHz三36（3）1MHz频率综合数字单元本单元的电路结构与1Hz～100kHz合成单元基本相同，只是后面减少了1个10分频锁相环，由前面送来的信号经两次混频后所得到的信号为20.0000000～20.9999999MHz，频率间隔为0.1Hz。（4）10倍频锁相环（10倍频器）10倍频锁相环对前级输入信号乘10，因此输出频率为200.000000～209.999999MHz，频率间隔为1Hz。（3）1MHz频率综合数字单元本单元的电路结构与1Hz37（5）10MHz单元和调制－混频级10MHz单元为倍频锁相环，当输入10MHz信号时，可产生160、170、180、190、200MHz五个10MHz步进变化的点频信号。该信号再与10倍频器送