学习任务频率特性测试仪测试频域参数精品文稿.ppt

学习任务频率特性测试仪测试频域参数第1页，本讲稿共49页6.1 接受任务第2页，本讲稿共49页6.2.1电路的频域分析概述电路的频域分析概述6.2.2 电路的频率特性测试仪电路的频率特性测试仪6.2.3 电路的频谱分析电路的频谱分析6.2.46.2.4德力电子德力电子德力电子德力电子DS8831QDS8831Q电子说明书电子说明书电子说明书电子说明书7.5 7.5 实训实训实训实训6.2 6.2 获取知识获取知识 第3页，本讲稿共49页 一、时域和频域的关系一、时域和频域的关系一、时域和频域的关系一、时域和频域的关系1 1 1 1、概念：时域测量、概念：时域测量、概念：时域测量、概念：时域测量利用示波器观察某种信号的幅度随时间利用示波器观察某种信号的幅度随时间利用示波器观察某种信号的幅度随时间利用示波器观察某种信号的幅度随时间变化的关系。变化的关系。变化的关系。变化的关系。2 2 2 2、时域分析、时域分析、时域分析、时域分析研究信号的瞬时值（幅度研究信号的瞬时值（幅度研究信号的瞬时值（幅度研究信号的瞬时值（幅度U U U Um m m m）与时间（）与时间（）与时间（）与时间（t t t t）之间的关）之间的关）之间的关）之间的关系。系。系。系。注意：使用的仪器：示波器注意：使用的仪器：示波器注意：使用的仪器：示波器注意：使用的仪器：示波器 3.3.3.3.频谱测量频谱测量频谱测量频谱测量利用频率特性仪某一个复杂信号中，各个信号利用频率特性仪某一个复杂信号中，各个信号利用频率特性仪某一个复杂信号中，各个信号利用频率特性仪某一个复杂信号中，各个信号成分与频率变化的关系。成分与频率变化的关系。成分与频率变化的关系。成分与频率变化的关系。4 4 4 4、频域分析、频域分析、频域分析、频域分析研究信号中各频率分量的幅度研究信号中各频率分量的幅度研究信号中各频率分量的幅度研究信号中各频率分量的幅度U U U Um m m m与频率与频率与频率与频率f f f f之间的关之间的关之间的关之间的关系。系。系。系。6.2.1电路的频域分析概述第4页，本讲稿共49页0f0f2f03f04f0A0图 61 周期信号的频谱图注意：这种频域分析得到的图像称为频谱分析图（或这个过程称注意：这种频域分析得到的图像称为频谱分析图（或这个过程称注意：这种频域分析得到的图像称为频谱分析图（或这个过程称注意：这种频域分析得到的图像称为频谱分析图（或这个过程称为频谱分析）为频谱分析）为频谱分析）为频谱分析）例如：一个周期信号的基波和各谐波的频谱图例如：一个周期信号的基波和各谐波的频谱图第5页，本讲稿共49页时域测量和频域测量的比较可用图时域测量和频域测量的比较可用图时域测量和频域测量的比较可用图时域测量和频域测量的比较可用图7-27-27-27-2来说明来说明来说明来说明 图图7-2 7-2 时域测量和频域测量的比较时域测量和频域测量的比较 第6页，本讲稿共49页 结论：结论：结论：结论：（1 1 1 1）时域分析和频域分析虽然可以用来观察同一个电信号，但是两者分）时域分析和频域分析虽然可以用来观察同一个电信号，但是两者分）时域分析和频域分析虽然可以用来观察同一个电信号，但是两者分）时域分析和频域分析虽然可以用来观察同一个电信号，但是两者分析的角度是不一样的，各有用武之地。析的角度是不一样的，各有用武之地。析的角度是不一样的，各有用武之地。析的角度是不一样的，各有用武之地。（2 2 2 2）频域分析多用于测量各种信号的电平、频率响应、频谱纯度和谐波）频域分析多用于测量各种信号的电平、频率响应、频谱纯度和谐波）频域分析多用于测量各种信号的电平、频率响应、频谱纯度和谐波）频域分析多用于测量各种信号的电平、频率响应、频谱纯度和谐波失真等。失真等。失真等。失真等。（3 3 3 3）时域分析与频域分析之间有一定的对应关系，从数学上说就是一）时域分析与频域分析之间有一定的对应关系，从数学上说就是一）时域分析与频域分析之间有一定的对应关系，从数学上说就是一）时域分析与频域分析之间有一定的对应关系，从数学上说就是一对傅立叶变换的关系。对傅立叶变换的关系。对傅立叶变换的关系。对傅立叶变换的关系。第7页，本讲稿共49页 二、频谱分析：二、频谱分析：二、频谱分析：二、频谱分析：从广义上讲，是指组成信号的全部频率分量的总集，频谱测量就从广义上讲，是指组成信号的全部频率分量的总集，频谱测量就从广义上讲，是指组成信号的全部频率分量的总集，频谱测量就从广义上讲，是指组成信号的全部频率分量的总集，频谱测量就是在频域内测量信号的各频率分量，以获得信号的多种参数。是在频域内测量信号的各频率分量，以获得信号的多种参数。是在频域内测量信号的各频率分量，以获得信号的多种参数。是在频域内测量信号的各频率分量，以获得信号的多种参数。从狭义上讲，在一般的频谱测量中，将随频率变化的幅度谱称从狭义上讲，在一般的频谱测量中，将随频率变化的幅度谱称从狭义上讲，在一般的频谱测量中，将随频率变化的幅度谱称从狭义上讲，在一般的频谱测量中，将随频率变化的幅度谱称为频谱。为频谱。为频谱。为频谱。注意（注意（注意（注意（1 1 1 1）它包括）它包括）它包括）它包括 幅度谱、相位谱、能量谱、功率谱等等。幅度谱、相位谱、能量谱、功率谱等等。幅度谱、相位谱、能量谱、功率谱等等。幅度谱、相位谱、能量谱、功率谱等等。（2 2 2 2）得到的图形有：离散频谱，连续频谱）得到的图形有：离散频谱，连续频谱）得到的图形有：离散频谱，连续频谱）得到的图形有：离散频谱，连续频谱（3 3 3 3）可以对线性系统非线性失真的测量。）可以对线性系统非线性失真的测量。）可以对线性系统非线性失真的测量。）可以对线性系统非线性失真的测量。第8页，本讲稿共49页三、三、三、三、线性系统频率特性的测量方法线性系统频率特性的测量方法线性系统频率特性的测量方法线性系统频率特性的测量方法1 1 1 1、概念：、概念：、概念：、概念：系统的频率特性又叫频率响应，它包括幅频特性和相频特性。系统的频率特性又叫频率响应，它包括幅频特性和相频特性。系统的频率特性又叫频率响应，它包括幅频特性和相频特性。系统的频率特性又叫频率响应，它包括幅频特性和相频特性。而常用的测量方法是：点频测量法和扫频测量法。而常用的测量方法是：点频测量法和扫频测量法。而常用的测量方法是：点频测量法和扫频测量法。而常用的测量方法是：点频测量法和扫频测量法。2 2 2 2、测量方法：、测量方法：、测量方法：、测量方法：（1 1 1 1）点频测量法：又叫描点法，即信号发生器送出的信号幅度）点频测量法：又叫描点法，即信号发生器送出的信号幅度）点频测量法：又叫描点法，即信号发生器送出的信号幅度）点频测量法：又叫描点法，即信号发生器送出的信号幅度始终保持不变，从频率低端按一定的频率间隔输出信号，信始终保持不变，从频率低端按一定的频率间隔输出信号，信始终保持不变，从频率低端按一定的频率间隔输出信号，信始终保持不变，从频率低端按一定的频率间隔输出信号，信号通过被测电路后，在电压表或示波器上可以逐一得到对应号通过被测电路后，在电压表或示波器上可以逐一得到对应号通过被测电路后，在电压表或示波器上可以逐一得到对应号通过被测电路后，在电压表或示波器上可以逐一得到对应的数值，把这些数值记下来，一直到达所需测试的频率高端的数值，把这些数值记下来，一直到达所需测试的频率高端的数值，把这些数值记下来，一直到达所需测试的频率高端的数值，把这些数值记下来，一直到达所需测试的频率高端为止，最后把这些数值用坐标纸画出来（坐标横轴表示频率；为止，最后把这些数值用坐标纸画出来（坐标横轴表示频率；为止，最后把这些数值用坐标纸画出来（坐标横轴表示频率；为止，最后把这些数值用坐标纸画出来（坐标横轴表示频率；纵轴表示幅度）。得到的坐标曲线就是频率特性曲线。如下纵轴表示幅度）。得到的坐标曲线就是频率特性曲线。如下纵轴表示幅度）。得到的坐标曲线就是频率特性曲线。如下纵轴表示幅度）。得到的坐标曲线就是频率特性曲线。如下图所示图所示图所示图所示第9页，本讲稿共49页图6-3 点频测量法的原理图图6-4 幅频特性曲线 第10页，本讲稿共49页 特点特点特点特点（1 1 1 1）、点频法是一种静态测量方法，比较繁琐。）、点频法是一种静态测量方法，比较繁琐。）、点频法是一种静态测量方法，比较繁琐。）、点频法是一种静态测量方法，比较繁琐。（2 2 2 2）、测量次数多，测试时间长。）、测量次数多，测试时间长。）、测量次数多，测试时间长。）、测量次数多，测试时间长。（3 3 3 3）点频测试精确度不高。）点频测试精确度不高。）点频测试精确度不高。）点频测试精确度不高。第11页，本讲稿共49页3 3 3 3、扫描测量法、扫描测量法、扫描测量法、扫描测量法 扫频测量法是利用一个扫频信号发生器取代了点频法中的正扫频测量法是利用一个扫频信号发生器取代了点频法中的正扫频测量法是利用一个扫频信号发生器取代了点频法中的正扫频测量法是利用一个扫频信号发生器取代了点频法中的正弦信号发生器，用示波器取代了点频法中的电压表组成的专用弦信号发生器，用示波器取代了点频法中的电压表组成的专用弦信号发生器，用示波器取代了点频法中的电压表组成的专用弦信号发生器，用示波器取代了点频法中的电压表组成的专用测量电路频率特性的方法。测量电路频率特性的方法。测量电路频率特性的方法。测量电路频率特性的方法。扫频仪（频率特性测试仪）扫频仪（频率特性测试仪）扫频仪（频率特性测试仪）扫频仪（频率特性测试仪）（1 1 1 1）电路基本组成）电路基本组成）电路基本组成）电路基本组成 扫频信号 发生器 被测电路 锯齿波扫描信号 示波器 同步信号图 7-3 扫频仪基本框图第12页，本讲稿共49页（2 2 2 2）基本原理：）基本原理：）基本原理：）基本原理：电路产生频率随时间线性连续变化的扫描信号作为被测网络电路产生频率随时间线性连续变化的扫描信号作为被测网络电路产生频率随时间线性连续变化的扫描信号作为被测网络电路产生频率随时间线性连续变化的扫描信号作为被测网络的输入信号，送到被测电路后，而产生幅度按照被测网络的的输入信号，送到被测电路后，而产生幅度按照被测网络的的输入信号，送到被测电路后，而产生幅度按照被测网络的的输入信号，送到被测电路后，而产生幅度按照被测网络的幅频特性做相应变化非等幅信号送到示波器的幅频特性做相应变化非等幅信号送到示波器的幅频特性做相应变化非等幅信号送到示波器的幅频特性做相应变化非等幅信号送到示波器的Y Y Y Y轴；轴；轴；轴；电路产生的锯齿波信号经过放大后，加到示波管电路产生的锯齿波信号经过放大后，加到示波管电路产生的锯齿波信号经过放大后，加到示波管电路产生的锯齿波信号经过放大后，加到示波管X X X X偏转系统，是电子偏转系统，是电子偏转系统，是电子偏转系统，是电子束水平匀速扫描，（而束水平匀速扫描，（而束水平匀速扫描，（而束水平匀速扫描，（而Y Y Y Y轴信号的频率在匀速变化，轴信号的频率在匀速变化，轴信号的频率在匀速变化，轴信号的频率在匀速变化，X X X X轴的电子束在匀轴的电子束在匀轴的电子束在匀轴的电子束在匀速扫描），水平轴相当于匀速变化的频率，在同步信号的配合下，在速扫描），水平轴相当于匀速变化的频率，在同步信号的配合下，在速扫描），水平轴相当于匀速变化的频率，在同步信号的配合下，在速扫描），水平轴相当于匀速变化的频率，在同步信号的配合下，在屏幕上就得到幅频特性曲线。屏幕上就得到幅频特性曲线。屏幕上就得到幅频特性曲线。屏幕上就得到幅频特性曲线。第13页，本讲稿共49页（3 3）扫频测量法的优点：扫频测量法的优点：扫频测量法的优点：扫频测量法的优点：（1 1）它优于点频测量，扫频测量是一种半自动测试方法，动态响应好。）它优于点频测量，扫频测量是一种半自动测试方法，动态响应好。）它优于点频测量，扫频测量是一种半自动测试方法，动态响应好。）它优于点频测量，扫频测量是一种半自动测试方法，动态响应好。（2 2）在在在在测测测测试试试试中中中中,可可可可以以以以迅迅迅迅速速速速判判判判断断断断被被被被测测测测电电电电路路路路中中中中的的的的某某某某一一一一元元元元器器器器件件件件对对对对频频频频率率率率特特特特性性性性的的的的影影影影响响响响，以便对电路进行改善。以便对电路进行改善。以便对电路进行改善。以便对电路进行改善。（3 3）可可可可以以以以观观观观察察察察各各各各种种种种冲冲冲冲激激激激影影影影响响响响，如如如如脉脉脉脉冲冲冲冲干干干干扰扰扰扰，机机机机械械械械冲冲冲冲击击击击等等等等对对对对被被被被测测测测电电电电路的影响。以便对电路采取必要的措施。路的影响。以便对电路采取必要的措施。路的影响。以便对电路采取必要的措施。路的影响。以便对电路采取必要的措施。（4 4）和和和和其其其其他他他他设设设设备备备备相相相相配配配配合合合合，可可可可以以以以对对对对生生生生产产产产过过过过程程程程或或或或产产产产品品品品质质质质量量量量进进进进行行行行自自自自动动动动控控控控制制制制和和和和监监监监测。测。测。测。（5 5）可可可可以以以以测测测测试试试试电电电电路路路路的的的的动动动动态态态态频频频频率率率率特特特特性性性性，没没没没有有有有点点点点频频频频测测测测量量量量的的的的间间间间隙隙隙隙，反反反反映映映映较较较较全面。全面。全面。全面。第14页，本讲稿共49页6.2.2 6.2.2 电路的频率特性测试仪电路的频率特性测试仪第15页，本讲稿共49页图6-5 扫频仪的原理框图如图所示：一、频率特性测试仪的组成：频率特性测试仪又叫扫频仪一、频率特性测试仪的组成：频率特性测试仪又叫扫频仪一、频率特性测试仪的组成：频率特性测试仪又叫扫频仪一、频率特性测试仪的组成：频率特性测试仪又叫扫频仪 根据扫频测量法的原理设计、制造而成的。它是将扫频信号源及根据扫频测量法的原理设计、制造而成的。它是将扫频信号源及根据扫频测量法的原理设计、制造而成的。它是将扫频信号源及根据扫频测量法的原理设计、制造而成的。它是将扫频信号源及示波器的示波器的示波器的示波器的XYXY显示功能结合为一体，用于测量网络的幅频特性。结构显示功能结合为一体，用于测量网络的幅频特性。结构显示功能结合为一体，用于测量网络的幅频特性。结构显示功能结合为一体，用于测量网络的幅频特性。结构如下图所示如下图所示如下图所示如下图所示u1u1u2u3u4u5X放大器扫描电压发生器扫频信号发生器被测电路检波探头Y放大器晶振混频器频标信号形成电路u3第16页，本讲稿共49页 即：扫频信号发生器、扫描信号发生器、频标信号形成电路、示波即：扫频信号发生器、扫描信号发生器、频标信号形成电路、示波器和电源等组成。器和电源等组成。1 1、扫频信号的产生电路：、扫频信号的产生电路：扫频信号发生器是组成频率特性测试仪的核心部分，它主要由扫频信号发生器是组成频率特性测试仪的核心部分，它主要由扫频信号发生器是组成频率特性测试仪的核心部分，它主要由扫频信号发生器是组成频率特性测试仪的核心部分，它主要由扫描电路、扫频振荡器、稳幅电路和输出衰减器构成，如图扫描电路、扫频振荡器、稳幅电路和输出衰减器构成，如图扫描电路、扫频振荡器、稳幅电路和输出衰减器构成，如图扫描电路、扫频振荡器、稳幅电路和输出衰减器构成，如图6-66-66-66-6所示。所示。所示。所示。扫描电压发生器扫频振荡器稳幅电路（AGC）输出衰减器扫描输出图 6-6 扫频信号产生电路的组成第17页，本讲稿共49页（1）扫频信号发生器 在扫描信号的控制下，利用改变振荡电路某元件参数，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。扫频信号检波信号u1u3u4ttttu500000扫描电压信号被测电路输出信号第18页，本讲稿共49页(2)(2)(2)(2)稳幅电路稳幅电路稳幅电路稳幅电路 稳幅电路的作用是减少寄生调幅，其基本原理如图稳幅电路的作用是减少寄生调幅，其基本原理如图稳幅电路的作用是减少寄生调幅，其基本原理如图稳幅电路的作用是减少寄生调幅，其基本原理如图6-66-66-66-6所所所所示。即是采用自动增益控制放大器。示。即是采用自动增益控制放大器。示。即是采用自动增益控制放大器。示。即是采用自动增益控制放大器。（3 3 3 3）输出衰减器输出衰减器输出衰减器输出衰减器 输出衰减器用于改变扫频信号的输出幅度。在扫频仪中，衰输出衰减器用于改变扫频信号的输出幅度。在扫频仪中，衰输出衰减器用于改变扫频信号的输出幅度。在扫频仪中，衰输出衰减器用于改变扫频信号的输出幅度。在扫频仪中，衰减器通常有两组：一组为粗衰减，一般是按每挡为减器通常有两组：一组为粗衰减，一般是按每挡为减器通常有两组：一组为粗衰减，一般是按每挡为减器通常有两组：一组为粗衰减，一般是按每挡为 10dB 10dB 10dB 10dB或或或或20dB20dB20dB20dB步步步步进衰减；另一组为细衰减，按每挡进衰减；另一组为细衰减，按每挡进衰减；另一组为细衰减，按每挡进衰减；另一组为细衰减，按每挡1dB1dB1dB1dB或或或或2dB2dB2dB2dB步进衰减。多数扫频步进衰减。多数扫频步进衰减。多数扫频步进衰减。多数扫频仪的输出衰减量可达仪的输出衰减量可达仪的输出衰减量可达仪的输出衰减量可达100dB100dB100dB100dB。第19页，本讲稿共49页2.2.2.2.频率标志电路频率标志电路频率标志电路频率标志电路 频率标志电路简称为频标电路，其作用是产生具有频率标志的图形，叠加频率标志电路简称为频标电路，其作用是产生具有频率标志的图形，叠加频率标志电路简称为频标电路，其作用是产生具有频率标志的图形，叠加频率标志电路简称为频标电路，其作用是产生具有频率标志的图形，叠加在幅频特性曲线上，以便能在屏幕上直接读出曲线上某点相对应的频率值。在幅频特性曲线上，以便能在屏幕上直接读出曲线上某点相对应的频率值。在幅频特性曲线上，以便能在屏幕上直接读出曲线上某点相对应的频率值。在幅频特性曲线上，以便能在屏幕上直接读出曲线上某点相对应的频率值。分菱形频标和针形频标如图分菱形频标和针形频标如图分菱形频标和针形频标如图分菱形频标和针形频标如图76767676所示。所示。所示。所示。图7-6 叠加在曲线上的频标图第20页，本讲稿共49页 3 3、电源供电：与示波器一样、电源供电：与示波器一样、电源供电：与示波器一样、电源供电：与示波器一样 二、扫频仪的主要技术指标二、扫频仪的主要技术指标二、扫频仪的主要技术指标二、扫频仪的主要技术指标1 1、扫描信号、扫描信号、扫描信号、扫描信号（1 1）、扫描线性）、扫描线性）、扫描线性）、扫描线性扫描信号频率与扫描电压之间的线性程度。扫描信号频率与扫描电压之间的线性程度。扫描信号频率与扫描电压之间的线性程度。扫描信号频率与扫描电压之间的线性程度。（f fu u曲线的斜率表示）曲线的斜率表示）曲线的斜率表示）曲线的斜率表示）线性系数线性系数线性系数线性系数komax-fu曲线的最大斜率（曲线的最大斜率（）komin-fu曲线的最小斜率曲线的最小斜率(它反映它反映VCO的控制灵敏度的控制灵敏度)k值越接近于值越接近于1，线性度越好。，线性度越好。（2）、扫频宽度）、扫频宽度又叫频偏，用又叫频偏，用f f表示表示 f=fmax-fmin=fmax-fmin第21页，本讲稿共49页（3 3）、中心频率）、中心频率）、中心频率）、中心频率在线性扫描条件下在线性扫描条件下在线性扫描条件下在线性扫描条件下（4 4）扫描信号的寄生调幅系数）扫描信号的寄生调幅系数）扫描信号的寄生调幅系数）扫描信号的寄生调幅系数由于各种因数的影响，扫描信号产生由于各种因数的影响，扫描信号产生由于各种因数的影响，扫描信号产生由于各种因数的影响，扫描信号产生的寄生调幅现象。控制在百分之几以内的寄生调幅现象。控制在百分之几以内的寄生调幅现象。控制在百分之几以内的寄生调幅现象。控制在百分之几以内。（5）稳定度扫描中心频率和扫描范围的稳定程度（6）扫频信号电压其有效值应满足电路的要求。（7）输出阻抗：一般为75（8）输出衰减：粗衰减：粗衰减：粗衰减：粗衰减：0 0、1010、2020、3030、4040、5050、60dB60dB；细衰减：细衰减：细衰减：细衰减：0 0、2 2、3 3、4 4、6 6、8 8、10 dB10 dB。第22页，本讲稿共49页2 2 2 2、频标、频标、频标、频标 菱形，分为菱形，分为菱形，分为菱形，分为1MHz1MHz1MHz1MHz、10 MHz10 MHz10 MHz10 MHz和外接三种。和外接三种。和外接三种。和外接三种。3 3 3 3、检波探头、检波探头、检波探头、检波探头 输入电容输入电容输入电容输入电容5pF5pF5pF5pF，最大允许输入直流电压为，最大允许输入直流电压为，最大允许输入直流电压为，最大允许输入直流电压为300V300V300V300V。4 4 4 4、示波器：垂直灵敏度不低于、示波器：垂直灵敏度不低于、示波器：垂直灵敏度不低于、示波器：垂直灵敏度不低于1mV/cm1mV/cm1mV/cm1mV/cm5 5 5 5、电源、电源、电源、电源第23页，本讲稿共49页 频谱分析仪（频谱仪）是在电子、无线电、通信等领域中应用极频谱分析仪（频谱仪）是在电子、无线电、通信等领域中应用极频谱分析仪（频谱仪）是在电子、无线电、通信等领域中应用极频谱分析仪（频谱仪）是在电子、无线电、通信等领域中应用极广泛的一种仪器。除了能分析信号频率分量以及各频率分量所包含的广泛的一种仪器。除了能分析信号频率分量以及各频率分量所包含的广泛的一种仪器。除了能分析信号频率分量以及各频率分量所包含的广泛的一种仪器。除了能分析信号频率分量以及各频率分量所包含的能量大小外，还可以测量谐波失真、调制度、频谱纯度等，也可以测能量大小外，还可以测量谐波失真、调制度、频谱纯度等，也可以测能量大小外，还可以测量谐波失真、调制度、频谱纯度等，也可以测能量大小外，还可以测量谐波失真、调制度、频谱纯度等，也可以测量电路的幅频特性。量电路的幅频特性。量电路的幅频特性。量电路的幅频特性。6.2.3 6.2.3 电路频谱分析仪电路频谱分析仪第24页，本讲稿共49页 频谱分析仪的主要功能是测量信号的频率响应，横轴代表频率，纵频谱分析仪的主要功能是测量信号的频率响应，横轴代表频率，纵频谱分析仪的主要功能是测量信号的频率响应，横轴代表频率，纵频谱分析仪的主要功能是测量信号的频率响应，横轴代表频率，纵轴代表信号功率或电压的数值，可用线形或对数刻度显示测量的结果。轴代表信号功率或电压的数值，可用线形或对数刻度显示测量的结果。轴代表信号功率或电压的数值，可用线形或对数刻度显示测量的结果。轴代表信号功率或电压的数值，可用线形或对数刻度显示测量的结果。可以说频谱分析仪是一个多功能的扫频仪。可以说频谱分析仪是一个多功能的扫频仪。可以说频谱分析仪是一个多功能的扫频仪。可以说频谱分析仪是一个多功能的扫频仪。一、一、一、一、频谱分析仪的分类频谱分析仪的分类频谱分析仪的分类频谱分析仪的分类 频谱分析仪按不同的特性，有不同的分类方法。频谱分析仪按不同的特性，有不同的分类方法。频谱分析仪按不同的特性，有不同的分类方法。频谱分析仪按不同的特性，有不同的分类方法。（1 1）按分析处理方法分类：）按分析处理方法分类：）按分析处理方法分类：）按分析处理方法分类：模拟式频谱仪、数字式频谱仪、模拟模拟式频谱仪、数字式频谱仪、模拟模拟式频谱仪、数字式频谱仪、模拟模拟式频谱仪、数字式频谱仪、模拟/数字混合式频谱仪。数字混合式频谱仪。数字混合式频谱仪。数字混合式频谱仪。（2 2）按基本工作原理：扫描式频谱仪、非扫描式频谱仪）按基本工作原理：扫描式频谱仪、非扫描式频谱仪）按基本工作原理：扫描式频谱仪、非扫描式频谱仪）按基本工作原理：扫描式频谱仪、非扫描式频谱仪（3 3）按处理的实时性分类：）按处理的实时性分类：）按处理的实时性分类：）按处理的实时性分类：实时频谱仪、非实时频谱仪。实时频谱仪、非实时频谱仪。实时频谱仪、非实时频谱仪。实时频谱仪、非实时频谱仪。（4 4）通道数目：单通道、多通道频谱仪）通道数目：单通道、多通道频谱仪）通道数目：单通道、多通道频谱仪）通道数目：单通道、多通道频谱仪（5 5）按工作频带的高低：高频、射频、低频等频谱仪。）按工作频带的高低：高频、射频、低频等频谱仪。）按工作频带的高低：高频、射频、低频等频谱仪。）按工作频带的高低：高频、射频、低频等频谱仪。第25页，本讲稿共49页一般以非实时频谱仪中的外差式频谱仪最为常见一般以非实时频谱仪中的外差式频谱仪最为常见一般以非实时频谱仪中的外差式频谱仪最为常见一般以非实时频谱仪中的外差式频谱仪最为常见二、二、二、二、扫频外差式频谱仪扫频外差式频谱仪扫频外差式频谱仪扫频外差式频谱仪 该种仪器是按外差方式来选择所需频率的，其中频固定，通过改该种仪器是按外差方式来选择所需频率的，其中频固定，通过改该种仪器是按外差方式来选择所需频率的，其中频固定，通过改该种仪器是按外差方式来选择所需频率的，其中频固定，通过改变本机振荡器的振荡频率达到选频的目的。变本机振荡器的振荡频率达到选频的目的。变本机振荡器的振荡频率达到选频的目的。变本机振荡器的振荡频率达到选频的目的。主要由外差式接收机和示波器构成。主要由外差式接收机和示波器构成。主要由外差式接收机和示波器构成。主要由外差式接收机和示波器构成。第26页，本讲稿共49页混频器中频放大器检波器扫频本机振荡器扫描电压发生器Y放大X放大 f x（含有谐波分量fx1、fx2、fx3、fxn）f onf L（t）1 1、组成：如下图所示、组成：如下图所示、组成：如下图所示、组成：如下图所示第27页，本讲稿共49页3 3 3 3、各部分的作用及原理、各部分的作用及原理、各部分的作用及原理、各部分的作用及原理（1 1 1 1）、扫频本机振荡器）、扫频本机振荡器）、扫频本机振荡器）、扫频本机振荡器 是仪器内部的振荡源，受扫描电压发生器输出信号扫描电压调制，是仪器内部的振荡源，受扫描电压发生器输出信号扫描电压调制，是仪器内部的振荡源，受扫描电压发生器输出信号扫描电压调制，是仪器内部的振荡源，受扫描电压发生器输出信号扫描电压调制，输出在一定范围内扫动的扫频信号。输出在一定范围内扫动的扫频信号。输出在一定范围内扫动的扫频信号。输出在一定范围内扫动的扫频信号。2 2 2 2、基本工作原理、基本工作原理、基本工作原理、基本工作原理 超外差频谱仪，利用超外差接收机的原理，将频率可超外差频谱仪，利用超外差接收机的原理，将频率可超外差频谱仪，利用超外差接收机的原理，将频率可超外差频谱仪，利用超外差接收机的原理，将频率可变的扫频信号与被分析信号进行差频，再对所得的固变的扫频信号与被分析信号进行差频，再对所得的固变的扫频信号与被分析信号进行差频，再对所得的固变的扫频信号与被分析信号进行差频，再对所得的固定频率信号进行测量分析，由此依次获得被测信号不定频率信号进行测量分析，由此依次获得被测信号不定频率信号进行测量分析，由此依次获得被测信号不定频率信号进行测量分析，由此依次获得被测信号不同频率成分的幅度信息。这是频谱仪最常采用的方法。同频率成分的幅度信息。这是频谱仪最常采用的方法。同频率成分的幅度信息。这是频谱仪最常采用的方法。同频率成分的幅度信息。这是频谱仪最常采用的方法。第28页，本讲稿共49页（2 2）、扫描电压发生器）、扫描电压发生器）、扫描电压发生器）、扫描电压发生器 一方面给扫频振荡器提供调制电压，另一方面给示波器提供水平扫描电一方面给扫频振荡器提供调制电压，另一方面给示波器提供水平扫描电一方面给扫频振荡器提供调制电压，另一方面给示波器提供水平扫描电一方面给扫频振荡器提供调制电压，另一方面给示波器提供水平扫描电压，故将水平轴变成频率轴。压，故将水平轴变成频率轴。压，故将水平轴变成频率轴。压，故将水平轴变成频率轴。tu0tu0 3 3、混频器、混频器、混频器、混频器 接收被测信号和扫频信号混合，产生两者的差频接收被测信号和扫频信号混合，产生两者的差频接收被测信号和扫频信号混合，产生两者的差频接收被测信号和扫频信号混合，产生两者的差频 fon=f Lfon=f L（t t）fxn fxn。依次落入中频放大器的通频带内。依次落入中频放大器的通频带内。依次落入中频放大器的通频带内。依次落入中频放大器的通频带内。4 4、中频放大器、中频放大器、中频放大器、中频放大器具有固定通频带，只对通频带内的频率信号进行放大。具有固定通频带，只对通频带内的频率信号进行放大。具有固定通频带，只对通频带内的频率信号进行放大。具有固定通频带，只对通频带内的频率信号进行放大。第29页，本讲稿共49页5 5 5 5、检波器、检波器、检波器、检波器 对中频放大器的输出信号进行峰值检波，并将检波所得信号送往示对中频放大器的输出信号进行峰值检波，并将检波所得信号送往示对中频放大器的输出信号进行峰值检波，并将检波所得信号送往示对中频放大器的输出信号进行峰值检波，并将检波所得信号送往示波器波器波器波器Y Y Y Y轴电路。轴电路。轴电路。轴电路。0ut0uf检波器 0uff 0f1f20.7UmUm第30页，本讲稿共49页 6 6 6 6、视频滤波：平滑输出波形，滤除噪声对显示波形的影响。、视频滤波：平滑输出波形，滤除噪声对显示波形的影响。、视频滤波：平滑输出波形，滤除噪声对显示波形的影响。、视频滤波：平滑输出波形，滤除噪声对显示波形的影响。7 7 7 7、跟踪处理：、跟踪处理：、跟踪处理：、跟踪处理：是对同一输入信号多次扫描得到的踪迹进行处理，以达到平滑图是对同一输入信号多次扫描得到的踪迹进行处理，以达到平滑图是对同一输入信号多次扫描得到的踪迹进行处理，以达到平滑图是对同一输入信号多次扫描得到的踪迹进行处理，以达到平滑图像、降低噪声的目的。像、降低噪声的目的。像、降低噪声的目的。像、降低噪声的目的。第31页，本讲稿共49页三、三、三、三、外差式频谱仪的主要性能指标外差式频谱仪的主要性能指标外差式频谱仪的主要性能指标外差式频谱仪的主要性能指标（1 1）输入频率范围）输入频率范围）输入频率范围）输入频率范围 指频谱仪能够正常工作的最大频率区间，以指频谱仪能够正常工作的最大频率区间，以指频谱仪能够正常工作的最大频率区间，以指频谱仪能够正常工作的最大频率区间，以HZHZ表示该表示该表示该表示该范围的上限和下限，由扫描本振的频率范围决定。范围的上限和下限，由扫描本振的频率范围决定。范围的上限和下限，由扫描本振的频率范围决定。范围的上限和下限，由扫描本振的频率范围决定。（2 2）频率扫描宽度）频率扫描宽度）频率扫描宽度）频率扫描宽度 又称分析谱宽、扫宽、频率量程、频谱跨度等。它表示频又称分析谱宽、扫宽、频率量程、频谱跨度等。它表示频又称分析谱宽、扫宽、频率量程、频谱跨度等。它表示频又称分析谱宽、扫宽、频率量程、频谱跨度等。它表示频谱仪在一次测量过程中所显示的频率范围，可以小于或等于谱仪在一次测量过程中所显示的频率范围，可以小于或等于谱仪在一次测量过程中所显示的频率范围，可以小于或等于谱仪在一次测量过程中所显示的频率范围，可以小于或等于输入频率范围。输入频率范围。输入频率范围。输入频率范围。第32页，本讲稿共49页（3 3 3 3）频率分辨率）频率分辨率）频率分辨率）频率分辨率 指分辨频谱中两个相邻分量之间的最小谱线间隔，单位是指分辨频谱中两个相邻分量之间的最小谱线间隔，单位是指分辨频谱中两个相邻分量之间的最小谱线间隔，单位是指分辨频谱中两个相邻分量之间的最小谱线间隔，单位是H H H HZ Z Z Z。（4 4 4 4）频率精度）频率精度）频率精度）频率精度频谱仪频率轴读数的准确程度，频谱仪频率轴读数的准确程度，频谱仪频率轴读数的准确程度，频谱仪频率轴读数的准确程度，各部分代表的物理意义见书第各部分代表的物理意义见书第各部分代表的物理意义见书第各部分代表的物理意义见书第159159页页页页（5）扫描时间（简称）扫描时间（简称ST）即进行一次全频率范围的扫描、并完成测量所需的时间，也叫分析时间。即进行一次全频率范围的扫描、并完成测量所需的时间，也叫分析时间。第33页，本讲稿共49页(6)(6)(6)(6)相位噪声（频谱纯度）相位噪声（频谱纯度）相位噪声（频谱纯度）相位噪声（频谱纯度）反映频率在极短时期内的变化程度，表现为载波的边带，也叫反映频率在极短时期内的变化程度，表现为载波的边带，也叫反映频率在极短时期内的变化程度，表现为载波的边带，也叫反映频率在极短时期内的变化程度，表现为载波的边带，也叫边带噪声。边带噪声。边带噪声。边带噪声。（7 7 7 7）幅度测量精度）幅度测量精度）幅度测量精度）幅度测量精度 有绝对幅度精度和相对幅度精度之分，均由多方面因素决定。绝对幅有绝对幅度精度和相对幅度精度之分，均由多方面因素决定。绝对幅有绝对幅度精度和相对幅度精度之分，均由多方面因素决定。绝对幅有绝对幅度精度和相对幅度精度之分，均由多方面因素决定。绝对幅度精度是针对满刻度信号的指标，受输入衰减、中频增益、分辨率带宽、度精度是针对满刻度信号的指标，受输入衰减、中频增益、分辨率带宽、度精度是针对满刻度信号的指标，受输入衰减、中频增益、分辨率带宽、度精度是针对满刻度信号的指标，受输入衰减、中频增益、分辨率带宽、刻度逼真度、频响及校准信号本身的精度等的综合影响；相对幅度精度与刻度逼真度、频响及校准信号本身的精度等的综合影响；相对幅度精度与刻度逼真度、频响及校准信号本身的精度等的综合影响；相对幅度精度与刻度逼真度、频响及校准信号本身的精度等的综合影响；相对幅度精度与测量方式有关，在理想情况下仅有频响和校准信号精度两项误差来源，测测量方式有关，在理想情况下仅有频响和校准信号精度两项误差来源，测测量方式有关，在理想情况下仅有频响和校准信号精度两项误差来源，测测量方式有关，在理想情况下仅有频响和校准信号精度两项误差来源，测量精度可以达到非常高。量精度可以达到非常高。量精度可以达到非常高。量精度可以达到非常高。第34页，本讲稿共49页(8)(8)(8)(8)动态范围：同时可测的最大信号和最小信号的幅度之比。通常动态范围：同时可测的最大信号和最小信号的幅度之比。通常动态范围：同时可测的最大信号和最小信号的幅度之比。通常动态范围：同时可测的最大信号和最小信号的幅度之比。通常是指从不加衰减时的最佳输入信号电平起，到最小可用信号电平为是指从不加衰减时的最佳输入信号电平起，到最小可用信号电平为是指从不加衰减时的最佳输入信号电平起，到最小可用信号电平为是指从不加衰减时的最佳输入信号电平起，到最小可用信号电平为止的信号幅度变化范围。动态范围受限于输入混频器的失真度、系止的信号幅度变化范围。动态范围受限于输入混频器的失真度、系止的信号幅度变化范围。动态范围受限于输入混频器的失真度、系止的信号幅度变化范围。动态范围受限于输入混频器的失真度、系统灵敏度、本振信号的相位噪声。统灵敏度、本振信号的相位噪声。统灵敏度、本振信号的相位噪声。统灵敏度、本振信号的相位噪声。（9 9 9 9）灵敏度）灵敏度）灵敏度）灵敏度 指在给定分辨力带宽、显示方式和其他影响因素下，频谱仪显示最小信指在给定分辨力带宽、显示方式和其他影响因素下，频谱仪显示最小信指在给定分辨力带宽、显示方式和其他影响因素下，频谱仪显示最小信指在给定分辨力带宽、显示方式和其他影响因素下，频谱仪显示最小信号电平的能力，以号电平的能力，以号电平的能力，以号电平的能力，以dBmdBmdBmdBm、单位表示。、单位表示。、单位表示。、单位表示。（10101010）本振直通（直流响应）：）本振直通（直流响应）：）本振直通（直流响应）：）本振直通（直流响应）：频谱仪的本振而产生的直流响应。频谱仪的本振而产生的直流响应。频谱仪的本振而产生的直流响应。频谱仪的本振而产生的直流响应。（11111111）本底噪声：）本底噪声：）本底噪声：