(中职）电子测量仪器与应用（第4版）项目五ppt课件.ppt

(中职）电子测量仪器与应用（第4版）项目五电子课件（工信版）目 录绪 论项目一 典型电信号的产生及显示项目二 电信号波形参数测量项目三 电信号参数测量项目四 电子元器件测量使用项目五 频率特性测量和频谱分析项目五 频率特性测量和频谱分析电子测量仪器与应用频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 任务目标了解时域测量和频域测量的关系。了解频率特性测试仪的工作原理及组成框图。掌握用频率特性测试仪测量幅频特性曲线和通频带的方法。频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 测量知识：频率特性测量技术测量知识：频率特性测量技术 一、时域测量把信号作为时间的函数进行分析；二、频域测量把信号作为频率的函数进行分析，主要讨论线性系统频率特性的测量和信号的频谱分析。频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 测量知识：频率特性测量技术测量知识：频率特性测量技术 三、频域测量主要仪器：频率特性测试仪（扫频仪）；外差式频谱分析仪；失真度测试仪。一、测量方法1、点频测量法是一种静态测量方法，比较繁琐。例：2、扫频测量法是一种动态测量方法，较好。输入信号（f 1、2、3x）输出信号（uo）f xuof1 f2 f3 f4低通滤波器频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 线性系统频率特性的测量线性系统频率特性的测量扫频仪的原理框图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二、频率特性测试仪的工作原理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XY显示功能结合为一体，用于测量网络的幅频特性。u3频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 1、扫描电压发生器输出u1和u2两个信号。u1：扫描电压信号；一方面给扫频信号发生器提供调制信号，另一方面给示波器x轴偏转板提供扫描电压。u2：扫频停振信号；为消除扫描逆程期间，回扫轨迹对正程轨迹的干扰，在扫描电压逆程期间，使扫频振荡器停止产生扫频信号，从而回扫时呈现水平线光迹。2、扫频信号发生器在扫描信号控制下，输出频率随扫描电压幅度大小变化的扫频信号；同时也接受扫描停振信号的控制，在扫描电压逆程期间停振；即为u3。频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 3、被测电路由于输入信号的频率变化，按照电路自身的特性输出信号的幅度不同；即为u4。4、检波探头将被测电路的输出信号u4包络波形检出，形成u5信号。频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 u1u2u3u4ttttu500000扫描电压信号扫频停振信号扫频信号检波信号被测电路输出信号5、混频器产生扫频信号与晶振信号的差频，送入频标形成电路。频标扫频信号4.98MHz5MHz5.02MHz 晶振信号（含多次谐波）5MHz5MHz5MHz混频输出20KHz20KHz0频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 5MHz4MHz6MHz扫频信号4MHz5MHz6MHz晶振信号频标信号频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 三、主要技术指标1、有效频率宽度 f 在扫频线性和振幅平稳性符合要求的前提下，一次扫频能达到的最大频率覆盖范围。即：f=f maxf min式中：f 为有效扫频宽度；f max为一次扫频时能获得的最高瞬时频率；f min为一次扫频时能获得的最低瞬时频率。2、中心频率f 0 中心频率范围指f 0的变化范围，也就是扫频仪的工作频率。频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 3、相对扫频宽度有效扫频宽度与中心频率之比，即：“窄带扫频（窄扫）”：f 远小于信号瞬时频率的扫频信号；“宽带扫频”：f 和瞬时频率可以相比拟的扫频信号。频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 4、扫频线性扫频信号瞬时频率变化和调制电压瞬时值变化之间的吻合程度。吻合程度越高，扫频线性越好。5、振幅平稳性在幅频特性测试中，必须保证扫频信号的幅度恒定不变。扫频信号的振幅平稳性通常用它的寄生调幅来表示，寄生调幅越小，表示振幅平稳性越高。频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 测量仪器：频率特性测试仪测量仪器：频率特性测试仪BT3C-B型频率特性测试仪主要技术指标型频率特性测试仪主要技术指标频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 测量仪器：频率特性测试仪测量仪器：频率特性测试仪BT3C-B型频率特性测试仪面板布置及说明型频率特性测试仪面板布置及说明 能在示波管屏幕上直接显示被测电路幅频特性曲线的图示测量仪器。频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量（1）零频（起始频标）的确定“频标选择”：10.1MHz；“全扫窄扫点频”：“窄扫”；调节“中心频率”，使中心频率在起始位置附近，在众多的频标中有一个顶端凹陷的频标，即为“零频”；另外，将“频标选择”开关置于“外接”，其它频标消失，只有“零频”留下。仪器性能的检查频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量（2）寄生调幅系数的检查AB 将“扫频电压输出”端的电缆与“Y轴输入”端的检波探头对接。调节“Y轴增益”旋钮，使屏幕上显示出高度适当的矩形方框。频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量（3）检查扫频信号的非线性系数 ABf 0f 0 ff 0+f 中心频率在任意频率上，调节频偏为15MHz，记下频偏最大距离值为A，最小距离为B频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 增益测量 将扫频仪检波探头与扫频信号输出端短接，调节“Y增益”旋钮，使图形高度为H格，记录此时扫频信号输出衰减LED的读数，记为AdB；接入被测电路，在保持“Y增益”旋钮位置不变的情况下，改变“粗、细衰减”开关档位，使显示的幅频曲线高度仍为H格高度，此时“输出衰减”所指示的dB数为BdB。放大器增益K=A-B频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 任务实施任务实施线性系统的幅频特性测量线性系统的幅频特性测量 1、寄生调幅系数的检查、寄生调幅系数的检查频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 任务实施任务实施线性系统的幅频特性测量线性系统的幅频特性测量 2、检查扫频信号的非线性系数、检查扫频信号的非线性系数频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 任务实施任务实施线性系统的幅频特性测量线性系统的幅频特性测量 3、测试单调谐放大电路的频率特性曲线、测试单调谐放大电路的频率特性曲线频率特性测量和频谱分析任务一：线性系统的频率特性测量 任务实施任务实施线性系统的幅频特性测量线性系统的幅频特性测量 任务总结及思考1、通过测量结果的分析及记录，体会被测电路网络的频率特性。2、结合频率特性测量仪的工作原理分析实践过程中出现各种现象的原因。3、记录实践过程遇到的问题并进行分析，写出心得体会。4、扫频仪与示波器的主要区别是？频率特性测量和频谱分析任务二：谐波失真度测量任务目标了解失真度测量仪的工作原理及组成框图。了解用失真仪测量谐波失真的方法。理解功放失真度测量方法及应用。三次谐波sin3t五次谐波sin5t基波sint频率特性测量和频谱分析任务二：谐波失真度测量谐波失真度频率特性测量和频谱分析任务二：谐波失真度测量谐波失真度的定义谐波失真度的定义 正弦波信号通过电路后，如果该电路中存在非线性，则输出的信号中除包含原基波分量外，还会含有其它谐波分量，这就是电路产生的谐波失真，亦称非线性失真。一、谐波失真度的定义即全部谐波能量与基波能量之比的平方根值。对于纯电阻负载，则定义为全部谐波电压（或电流）有效值与基波电压（或电流）有效值之比。即：频率特性测量和频谱分析任务二：谐波失真度测量谐波失真度的定义谐波失真度的定义 其中u1、u2、um分别表示基波及其各次谐波的有效值。D0为失真度，亦称失真系数。由于基波难以单独测量，为方便起见，通常按下式来测量失真度：式中，U为信号总有效值；u2、u3um分别表示各次谐波的有效值；D为实际测量的失真度。可以证明，定义值D 0与测量值D之间存在如下关系：当失真小于10%时，可以认为D0=D，否则应按上式换算。频率特性测量和频谱分析任务二：谐波失真度测量频率特性测量和频谱分析任务二：谐波失真度测量基波抑制法的测量原理基波抑制法就是将被测信号中基波分量滤除，测量出所有谐波分量总的有效值，再确定与被测信号总有效值相比的百分数即为失真度。基波抑制法测量电路如图所示：21输入信号调节器基波抑制电路电子电压表失真信号输入第一步：校准首先使开关S置于“1”处，电子电压表读数即为被测信号的有效值。调节输入电平调节器，使电子电压表读数为1；第二步：测量失真度使开关S置于“2”处，调节基波抑制电路的有关元件，使被测信号中的基波分量得到最有效的抑制，即让电子电压表的读数最小。此时电子电压表的读数为被测信号各次谐波电压的总有效值。由于第一步已校准，所以电子电压表的读数就是失真度D值。频率特性测量和频谱分析任务二：谐波失真度测量频率特性测量和频谱分析任务二：谐波失真度测量测量仪器：失真度测试仪测量仪器：失真度测试仪KH4116A型失真度测量仪主要技术性能型失真度测量仪主要技术性能 频率特性测量和频谱分析任务二：谐波失真度测量测量仪器：失真度测试仪测量仪器：失真度测试仪KH4116A型失真度测量仪基本工作原理型失真度测量仪基本工作原理频率特性测量和频谱分析任务二：谐波失真度测量测量仪器：失真度测试仪测量仪器：失真度测试仪KH4116A型失真度测量仪型失真度测量仪 KH4116A型低失真度测量仪是一台数字化的仪器，最小失真测量达到0.01，达到了低失真度测量的范围。频率特性测量和频谱分析任务二：谐波失真度测量频率特性测量和频谱分析 任务实施任务实施失真度测试仪的使用失真度测试仪的使用任务二：谐波失真度测量测量电压 用信号发生器输出一定频率和幅度的正弦信号，接入失真度测量仪的输入端，则被测的信号电压和频率就会自动显示出来（自动测量状态）。频率特性测量和频谱分析 任务实施任务实施失真度测试仪的使用失真度测试仪的使用任务二：谐波失真度测量频率特性测量和频谱分析 任务实施任务实施失真度测试仪的使用失真度测试仪的使用任务总结及思考1、失真度测量仪中测量所得信号电压值为电压的什么参数，是峰值、有效值还是平均值？2、失真度测量仪测试过程中如何准确读取失真度系数值？任务二：谐波失真度测量频率特性测量和频谱分析任务三：信号频谱分析 任务目标了解扫频外差式频谱分析仪的工作原理及组成框图。了解频谱分析仪的主要工作性能。了解频谱分析仪对信号进行频谱分析的方法。频率特性测量和频谱分析扫频外差式频谱分析仪扫频外差式频谱分析仪 这种频谱仪主要由外差式接收机和示波器两部分组成。任务三：信号频谱分析 频率特性测量和频谱分析扫频外差式频谱分析仪扫频外差式频谱分析仪 图中，扫频振荡器是仪器内部的振荡源，相当于接收机的本机振荡器，但是它要受到锯齿波扫描电压的调制（调频），当扫频振荡器的频率fL(t)在一定范围内扫动时，输入信号中的各个频率分量fxn（比如fx1、fx2）和扫频信号在混频器中产生的差频信号fon=fxnfL(t)依次落入中频放大器的通频带内（这个通频带是固定的），获得中频增益后，经检波加到Y放大器放大后再送至示波管的Y偏转系统，使亮点在屏幕上垂直方向的偏移正比于该频率分量的幅值。由于示波器的扫描电压就是扫频振荡器的调制电压，所以水平轴已变成频率轴，因而在屏幕上显示出被测信号的频谱图。任务三：信号频谱分析 频率特性测量和频谱分析频谱分析仪的主要工作特性频谱分析仪的主要工作特性1、扫频宽度与分析时间扫频宽度（分析谱宽）：频谱仪在一次测量分析过程中（即一个扫描正程）显示的频率范围。分析时间：即完成一次频谱分析的所需要的时间。实际上就是扫描正程时间。扫频速度：扫频宽度与分析时间之比。任务三：信号频谱分析 频率特性测量和频谱分析2、频率分辨率指频谱仪能够分辨的最小谱线间隔。表征频谱仪能把频率相互靠近的信号区分开来的能力。分辨力取决于窄带滤波器的带宽。一般定义：幅频特性的3dB带宽为频谱仪的分辨力。静态分辨力：扫频速度为零时，静态幅频特性曲线的3dB带宽。动态分辨力：在扫频工作时，动态幅频特性曲线的3dB带宽。频谱分析仪的主要工作特性频谱分析仪的主要工作特性任务三：信号频谱分析 频率特性测量和频谱分析测量仪器：频谱分析仪测量仪器：频谱分析仪 HM5010型频谱分析仪如图所示，具有频谱宽、幅度分辨力高、动态范围大、频响好等特点，可用于无线电信号的分析和测量。HM5010型频谱分析仪型频谱分析仪 任务三：信号频谱分析 频率特性测量和频谱分析小知识小知识分贝分贝(dB)和分贝毫瓦和分贝毫瓦(dBm)任务三：信号频谱分析 1分贝(dB)分贝是增益的一种电量单位，常用来表示放大器的放大能力、衰减量等，表示的是一个相对量，分贝对功率、电压、电流的定义如下：功率分贝数=10lg功率放大倍数 (dB)电压分贝数=20lg电压放大倍数 (dB)电流分贝数=20lg电流放大倍数 (dB)例如：A功率比B功率大一倍，那么，101gAB=10lg 2=3dB，也就是说，A功率比B功率大3dB。A电压（电流）比B电压（电流）大一倍，那么，201gAB=20lg 2=6dB，也就是说，A电压（电流）比B电压（电流）大6dB。频率特性测量和频谱分析小知识小知识分贝分贝(dB)和分贝毫瓦和分贝毫瓦(dBm)任务三：信号频谱分析 2分贝毫瓦(dBm)分贝毫瓦(dBm)是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为：分贝毫瓦=101g功率相对于1mw的放大倍数 (dBm)例如，如果发射功率为lmw，则按dBm进行折算后应为：10lglmw1mw=0dBm。如果发射功率为40mw，则10lg40mw1mw=46dBm。频率特性测量和频谱分析 任务实施任务实施信号的频谱分析信号的频谱分析 任务三：信号频谱分析 频率特性测量和频谱分析 任务实施任务实施信号的频谱分析信号的频谱分析 任务三：信号频谱分析 频率特性测量和频谱分析 任务实施任务实施信号的频谱分析信号的频谱分析 任务三：信号频谱分析 频率特性测量和频谱分析 任务实施任务实施信号的频谱分析信号的频谱分析 任务总结及思考1、简述频谱分析仪的主要特点。2、简要总结本实践仪器仪表的规范使用、注意事项及实践体会。3、实践过程中，仪器设备有无异常现象，分析说明产生异常现象的主要原因及解决措施。任务三：信号频谱分析 电子测量仪器与应用