电子测量技术教案省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
《电子测量技术教案省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电子测量技术教案省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx(71页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、7/1/202417/1/202417/1/202417/1/202417/1/20241目录退出下一页上一页最后一页6.1扫描仪介绍章节目录6.2扫描仪应用6.3实训1第1页7/1/202427/1/202427/1/202427/1/202427/1/20242目录退出下一页上一页最后一页第6章 扫频仪本章关键点n扫频测量法n扫频仪组成基本原理框图n扫频仪使用技能2第2页7/1/202437/1/202437/1/202437/1/202437/1/20243目录退出下一页上一页最后一页6.1扫频仪介绍扫频仪又称为频率特征测试仪。它能够直接显示被测电路频率幅度特征。普通示波器只能显示幅度与
2、时间关系曲线。扫频仪把调频和扫频技术相结合(调频信号称为扫频信号),故能显示频率与幅度关系曲线。所以称之为扫频仪。扫频仪能够用来测定调谐放大器、宽带放大器、各种滤波器、鉴频器、以及其它有源或无源网络频率幅频特征。对于通信、广播电视、雷达导航、卫星地面站等设备调试、及相关电路分析和研究起着主要作用。3第3页7/1/202447/1/202447/1/202447/1/202447/1/20244目录退出下一页上一页最后一页n6.1.1扫频测量法1点频测量法 点频测量法是对被测设备电路频率幅度特征测试最早方法,按图6-1连接。信号发生器应能满足被测电路频率范围要求及输出一定幅度正弦信号。正弦信号用
3、电缆送至被测电路输入端,在被测电路输出端连接一个高频电压表。机器间连接应该注意阻抗匹配。可用通用二踪示波器分别监视输入和输出信号波形和幅度改变情况。4第4页7/1/202457/1/202457/1/202457/1/202457/1/20245目录退出下一页上一页最后一页图6-1点频测量法原理图5第5页7/1/202467/1/202467/1/202467/1/202467/1/20246目录退出下一页上一页最后一页测试时,信号发生器送出信号幅度一直保持不变,从频率低端按一定频率间隔输出信号,信号经过被测电路后,在电压表或示波器上能够逐一得到一个一个数值,把这些数值记下来,一直抵达所需测试
4、频率高端为止。最终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。坐标上一个点,代表这点频率信号经过被测电路幅度改变值,用平滑曲线连接各点,如图6-2所表示,这就是被测电路频率特征曲线。用点频测量法绘制成曲线,叫静态频率特征曲线。6第6页7/1/202477/1/202477/1/202477/1/202477/1/20247目录退出下一页上一页最后一页图6-2幅频特征曲线7第7页7/1/202487/1/202487/1/202487/1/202487/1/20248目录退出下一页上一页最后一页 用点频测量法测试,频率是不连续,假如在某相邻两点之间频率特征有突变情况,那么在频率特征
5、曲线上反应不出来。所以它存在以下缺点:(1)测量次数多,测试时间长。(2)单点测试比不上扫频测试准确,对含有高品质原因LC谐振回路频率特征,测量结果会有一定差异,如图6-3。因为LC电路存在着惰性,所以测试结果就不一样,扫频信号是连续改变,扫频测量法测得叫动态频率特征,所得结果和电路正常工作状态相近似。8第8页7/1/202497/1/202497/1/202497/1/202497/1/20249目录退出下一页上一页最后一页图6-3LC谐振回路频率特征9第9页7/1/2024107/1/2024107/1/2024107/1/2024107/1/202410目录退出下一页上一页最后一页图6-
6、4扫频测量法简明框图2.扫频测量法扫频测量法测试简明方框图如图6-4所表示。扫频信号发生器送出扫频信号至被测电路后,在显示器上能够观察到被测电路频率特征曲线。10第10页7/1/2024117/1/2024117/1/2024117/1/2024117/1/202411目录退出下一页上一页最后一页 图6-5表示调幅信号调制过程波形图。图6-5调幅信号11第11页7/1/2024127/1/2024127/1/2024127/1/2024127/1/202412目录退出下一页上一页最后一页图6-6调频信号图6-6表示调频信号调制过程波形图。12第12页7/1/2024137/1/2024137/
7、1/2024137/1/2024137/1/202413目录退出下一页上一页最后一页 在调频时,频率由低端到高端周期性地连续改变(在扫频仪中叫扫频),其频率改变范围称频率偏移,简称频偏。在扫频仪中,希望有较大频偏,并能够连续调整其改变范围。在频偏中心位置频率,称为中心频率。扫频测量原理简单方框参见图6-7(a),图(b)为波形改变过程。扫频振荡器频率f,随时间t 线性地连续改变,而它幅度保持不变。扫频信号经过被测电路时,信号幅度将按被测电路幅度频率特征而改变,到检波器输入端信号不再是等幅波,经检波后信号,再经垂直放大器加于示波管上,显示出被测电路频率特征曲线。13第13页7/1/2024147
8、/1/2024147/1/2024147/1/2024147/1/202414目录退出下一页上一页最后一页图6-7 扫频仪原理框图及工作波形 扫描仪框图 测试波形图14第14页7/1/2024157/1/2024157/1/2024157/1/2024157/1/202415目录退出下一页上一页最后一页扫频测量法含有下述优点:(1)它优于点频测量,扫频测量是一个半自动测试方法。(2)在测试中,能够快速判断被测电路中某一元器件对频率特征影响,方便对电路进行改进。(3)能够观察各种冲激影响,如脉冲干扰,机械冲击等对被测电路影响。方便对电路采取必要办法。(4)和其它设备相配合,能够对生产过程或产品质
9、量进行自动控制和监测。(5)能够测试电路动态频率特征,没有点频测量间隙,反应较全方面。15第15页7/1/2024167/1/2024167/1/2024167/1/2024167/1/202416目录退出下一页上一页最后一页n6.1.2扫频仪组成及框图原理1扫频仪组成 扫频仪是依据扫频测量法原理设计而成。扫频仪是由扫频信号发生器和示波器组合而成。扫频信号发生器产生按一定规律改变调频等幅波信号。扫频仪主要组成包含扫描电压发生器、X轴放大器、扫频信号发生器、检波探头、Y轴放大器、频标电路示波管及电源电路。16第16页7/1/2024177/1/2024177/1/2024177/1/202417
10、7/1/202417目录退出下一页上一页最后一页2扫频仪框图原理下面分析扫频仪工作原理(如图6-7)(1)扫描电压发生器X轴扫描电压发生器任务是产生锯齿波电压。锯齿波信号普通由50Hz市电经降压、限幅、整形之后取得。扫描电压发生器作用是使扫描图形在X方向展开。(2)X轴放大器为了得到足够扫描电压幅度,使荧光屏上水平扫描有足够宽度。17第17页7/1/2024187/1/2024187/1/2024187/1/2024187/1/202418目录退出下一页上一页最后一页(a)扫描仪框图(3)扫频信号发生器扫描信号是在扫描电压控制下产生。扫频信号发生器在扫描正程电压作用下,产生伴随扫描信号幅度改变
11、频率而发生改变等幅波调频信号。在扫描电压逆程,电路采取办法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。逆程期屏幕上显示是零基线。(4)扫频信号产生普通有磁调制扫频和变容二极 管扫频两种。18第18页7/1/2024197/1/2024197/1/2024197/1/2024197/1/202419目录退出下一页上一页最后一页图6-8磁调制扫频19第19页7/1/2024207/1/2024207/1/2024207/1/2024207/1/202420目录退出下一页上一页最后一页 磁调制扫频磁调制扫频法原理图如图6-8所表示,图(6-8a)中L2、C调谐回路谐振频率
12、f0为(6-1)式(6-1)中L 2为绕在高频磁芯MH上线圈电感量,若能用时基系统产生扫描信号改变L 2,也就改变了谐振频率。由电磁学理论可知,带磁芯线圈电感量与磁芯导磁系数0。成正比:L2=0L(6-2)式(6-2)中L为空芯线圈电感量。因为高频磁芯MH接在低频磁芯ML磁路中,而绕在ML上线圈中电流是交流和直流两部分扫描电流,如图(6-8b)所表示。当扫描电流随时间改变时,使得磁芯有效导磁系数也伴随改变,再由式(6-1)、(6-2)可知,扫描电流改变就造成了L2及谐振频率f0改变,实现了“扫频”。20第20页7/1/2024217/1/2024217/1/2024217/1/2024217/
13、1/202421目录退出下一页上一页最后一页变容二极管法 变容二极管法基本思想是用变容二极管充当振荡回路中电容,用扫描锯齿波电压去控制变容二极管两端电压,使其容量随之发生改变,从而使振荡频率随扫描锯齿波电压改变而改变,而实现调频。图6-9扫频法原理图21第21页7/1/2024227/1/2024227/1/2024227/1/2024227/1/202422目录退出下一页上一页最后一页图6-9(a)为BT3C频率特征测试仪扫频振荡器电路。图6-9(b)是等效电路。振荡电路是一个改进型电容三点式振荡电路。因为电感L固定,其振荡频率主要由变容二极管结电容决定。变容二极管结电容可表示为 式(6-3
14、)式(6-3)中,Uj为二极管PN结接触电位差,对于硅材料,Uj=(0.60.7)V;n为电容指数。在扫频仪中变容二极管普通采取超突变结,超突变结,nl5。式(6-3)中,Uj为二极管PN结接触电位差,对于硅材料,Uj=(0.60.7)V;n为电容指数。在扫频仪中变容二极管普通采取超突变结,超突变结,nl5。22第22页7/1/2024237/1/2024237/1/2024237/1/2024237/1/202423目录退出下一页上一页最后一页扫描锯齿波电压加至两变容管V1与V2中点,控制结电容改变,使扫频振荡器频率随锯齿波电压改变而改变。锯齿波电压幅度大小能够改变扫频宽度,即改变扫频振荡器
15、频偏。改变锯齿波改变速率可改变扫频速度。23第23页7/1/2024247/1/2024247/1/2024247/1/2024247/1/202424目录退出下一页上一页最后一页扫频仪取得宽频率覆盖方法扫频仪工作频率范围很宽,波段覆盖系数很大,同时要求在频段内高、低端频率点都能产生相同频偏。这是普通波段式高频信号发生器所难以到达。通常需采取外差式电路来实现。扫频仪扫频信号产生电路方框图如图6-10所表示。图中f1可在波段内工作,f2为固定频率振荡器频率。为了取得所需频偏,通常在较高频率f1上进行调频,然后使该调频信号与f2差频,以产生所需扫频信号。从上面分析可知,光点水平位移位置与X轴上所加
16、电压有确定对应关系,而扫频信号瞬时频率与扫描电压又有一一对应关系,故X轴对应地成为频率坐标轴。24第24页7/1/2024257/1/2024257/1/2024257/1/2024257/1/202425目录退出下一页上一页最后一页图6-10扫频仪扫频信号产生电路25第25页7/1/2024267/1/2024267/1/2024267/1/2024267/1/202426目录退出下一页上一页最后一页扫频信号主要工作特征有效扫频宽度有效扫频宽度所谓有效扫频宽度,就是指在扫频线和振幅平稳性能符合要求前提下,一次扫频能到达最大频率覆盖范围。一次扫频时能取得最高fmax和最低fmin瞬时频率之差就
17、是有效扫频宽度,用 表示。中心频率中心频率中心频率是指在线性扫频时,频率改变是均匀,称为频偏。中心频率为:式(6-4)中心频率范围中心频率范围指f0改变范围,也就是扫频仪工作频率范围。即称为相对扫频宽度。26第26页7/1/2024277/1/2024277/1/2024277/1/2024277/1/202427目录退出下一页上一页最后一页 扫频线性扫频线性所谓扫描线性,就是指扫频信号瞬时频率改变和调制电压瞬时值改变之间吻合程度,吻合程度越高,扫频线性越好。检验扫频线性好坏通常将频偏(频率范围)调到最大(15MHz),测出最低、最高频率与中心频率f0A、B距离,如图6-11所表示,那么扫频线
18、性误差r为:式(6-5)我们把远小于信号瞬时值扫频信号叫做窄带扫频,和瞬时频率相比拟叫做宽带扫频。27第27页7/1/2024287/1/2024287/1/2024287/1/2024287/1/202428目录退出下一页上一页最后一页普通要求r小于10%。图6-11调频非线性系数检验28第28页7/1/2024297/1/2024297/1/2024297/1/2024297/1/202429目录退出下一页上一页最后一页振幅稳定性振幅稳定性所谓振幅稳定性,就是指在幅频特征测试中,扫频仪输出扫频信号幅度改变情况。理想情况下,扫频仪输出扫频信号幅度恒定不变。通惯用寄生调幅系数M来表示扫频信号幅
19、度平稳性,寄生调幅系数越小,表示振幅平稳性越高。寄生调幅系数检验,调整扫频宽度,在有效面积内,使扫频宽度为15MHz,旋转中心频率旋钮找一扫频线落差最大地方,把最高点和最低点高度分别记A、B,如图6-12所表示。29第29页7/1/2024307/1/2024307/1/2024307/1/2024307/1/202430目录退出下一页上一页最后一页图6-12寄生调幅系数检验30第30页7/1/2024317/1/2024317/1/2024317/1/2024317/1/202431目录退出下一页上一页最后一页那么M为:M=频标频标所谓频标是出现在幅频特征曲线上频率标识。应有几个频率标识,必
20、要时可外接频标。后面要介绍频标产生。31第31页7/1/2024327/1/2024327/1/2024327/1/2024327/1/202432目录退出下一页上一页最后一页(4)被测电路被测电路是扫频仪所要测试对象,不属于扫频仪组成部分。把它画在图中是为了分析方便。扫频信号加至被测电路,检波探头(假如被测电路具备检波功效,用非检波探头,幅频特征响应信号直接送Y轴电路。)对被测电路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,该信号幅度改变恰好反应了被测电路幅频特征,因而在屏幕上能直接观察到被测电路幅频特征曲线。32第32页7/1/2024337/1/2024337/1/2024
21、337/1/2024337/1/202433目录退出下一页上一页最后一页(5)探头扫频仪随机带有两条输出电缆(即两个输出探头)和两条输入电缆(即两个输入探头),输出探头有开路探头和匹配探头,输入探头有检波探头和非检波探头。要依据被测电路输入阻抗和电路功效选择探头。被测电路输入阻抗为75时,用开路探头,不然用匹配探头;被测电路本身若有检波级时,用非检波探头,不然用检波探头。33第33页7/1/2024347/1/2024347/1/2024347/1/2024347/1/202434目录退出下一页上一页最后一页(6)Y轴放大电路用于放大检波探头输出待测电路幅频特征响应信号。(7)频标电路为了标出
22、X轴所代表频率值,需另加频标信号。该信号是由作为频率标准晶振信号与扫频信号混频而得到,产生间隔为1MHz或10MHz频标信号。其原理如图6-13所表示。34第34页7/1/2024357/1/2024357/1/2024357/1/2024357/1/202435目录退出下一页上一页最后一页图6-13频标产生电路35第35页7/1/2024367/1/2024367/1/2024367/1/2024367/1/202436目录退出下一页上一页最后一页图6-13中,晶体振荡器产生频率fL为1MHz或10MHz频标信号。经过谐波发生器深入得到fLN倍(N为正整数)频标信号。将NfL与扫频信号(设其
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电子 测量 技术 教案 公共课 一等奖 全国 获奖 课件
限制150内