1、6.1 掃頻儀概述掃頻儀概述 掃頻儀，又稱頻率特性測試儀，用來測定各掃頻儀，又稱頻率特性測試儀，用來測定各種有源、無源二端口和四端口網絡（如調頻放大種有源、無源二端口和四端口網絡（如調頻放大器、寬頻放大器、各種濾波器、鑒頻器、雷達等）器、寬頻放大器、各種濾波器、鑒頻器、雷達等）的傳輸特性、阻抗特性和反射特性等。的傳輸特性、阻抗特性和反射特性等。6.1.1 常用術語常用術語1.掃頻信號發生器掃頻信號發生器 2.掃頻儀掃頻儀 3.有效頻率范圍有效頻率范圍4.掃頻寬度掃頻寬度 5.掃頻中心頻率掃頻中心頻率 6.掃頻方式掃頻方式7.自動掃頻自動掃頻 8.手動掃頻手動掃頻 9.觸發掃頻觸發掃頻10.單次

2、觸發掃頻單次觸發掃頻 11.對數掃頻對數掃頻 12.起止掃頻起止掃頻13.標志掃頻標志掃頻 14.窄帶掃頻外掃頻窄帶掃頻外掃頻 15.頻率標志頻率標志16.分辨率分辨率 17.掃頻線性誤差掃頻線性誤差 18.掃頻時間掃頻時間6.1.2 掃頻儀中的關鍵器件掃頻儀中的關鍵器件1、變容二極管、變容二極管變容二極管等效電路圖表變容二極管等效電路圖表變容特性曲線變容特性曲線2、電協調變容二極管、電協調變容二極管 變容二極管有三種類型：參數變容二極管、變容二極管有三種類型：參數變容二極管、功率變容二極管、電調諧變容二極管。在掃頻功率變容二極管、電調諧變容二極管。在掃頻儀中使用的是電調諧變容二極管。儀中使用

3、的是電調諧變容二極管。6.2 掃頻儀工作原理掃頻儀工作原理6.2.1整機電路原理框圖整機電路原理框圖 它主要由掃頻信號源和顯示系統兩大部分構成。它主要由掃頻信號源和顯示系統兩大部分構成。1、掃頻信號源的構成及功能、掃頻信號源的構成及功能 掃頻信號源由掃頻單元、頻標單元和衰減掃頻信號源由掃頻單元、頻標單元和衰減器三部分組成，在控制信號的作用下要求掃頻器三部分組成，在控制信號的作用下要求掃頻信號源具有以下功能信號源具有以下功能:能產生頻率做線性變化的掃頻信號；能產生頻率做線性變化的掃頻信號；這個掃頻信號的輸出是等幅的，且具有一定的這個掃頻信號的輸出是等幅的，且具有一定的功率；功率；掃頻信號的頻偏應

4、盡可能大且中心頻率可調；掃頻信號的頻偏應盡可能大且中心頻率可調；要求掃頻信號的線性度良好；要求掃頻信號的線性度良好；能產生和掃頻信號同步的頻率標記；能產生和掃頻信號同步的頻率標記；輸出阻抗要恒定。輸出阻抗要恒定。2、顯示系統的構成及功能、顯示系統的構成及功能 對于顯示系統而言，主要的要求有兩點：對于顯示系統而言，主要的要求有兩點：軌跡明亮而清晰，在不失真的前提下要有足夠軌跡明亮而清晰，在不失真的前提下要有足夠高的增益。高的增益。 顯示系統主要由斜波電壓發生器，顯示系統主要由斜波電壓發生器，x，y 軸軸通道放大器及示波管等電路構成。通道放大器及示波管等電路構成。6.2.2 單元電路工作原理單元電

5、路工作原理1.掃頻單元掃頻單元2、固定振蕩器、固定振蕩器3、掃頻振蕩器、掃頻振蕩器4、混頻器和低通濾波器、混頻器和低通濾波器6.3 頻標單元頻標單元1、單一頻標產生的工作原理、單一頻標產生的工作原理2、產生多個頻標的工作原理、產生多個頻標的工作原理 以以10MHz通用頻標為例來說明獲得多個頻標的通用頻標為例來說明獲得多個頻標的工作原理工作原理：10MHz頻標頻標3、頻標單元電路分析、頻標單元電路分析 本電路包括四個部分：本電路包括四個部分：10MHz晶振、隔離放大晶振、隔離放大器、波發生器及混頻濾波電路。器、波發生器及混頻濾波電路。6.4 Y通道單元通道單元Y通道單元的具體要求為：通道單元的具

6、體要求為：有較高的輸入阻抗有較高的輸入阻抗;有較好的頻率特性有較好的頻率特性;要求有較小的漂移要求有較小的漂移;6.5 操作使用操作使用 以以BT-3GIII型頻率特性測試儀為例來詳細介紹掃型頻率特性測試儀為例來詳細介紹掃頻儀的使用方法頻儀的使用方法1、 BT-3GIII型頻率特性測試儀的面板布置型頻率特性測試儀的面板布置2、旋鈕的名稱與作用、旋鈕的名稱與作用（1）顯示器的旋鈕與作用）顯示器的旋鈕與作用亮度：用來調節掃描線的亮度，順時針調整，亮度亮度：用來調節掃描線的亮度，順時針調整，亮度最大，反之則掃描線最暗。最大，反之則掃描線最暗。聚焦：調整該旋鈕可使掃描線光滑清晰。聚焦：調整該旋鈕可使掃

7、描線光滑清晰。水平校準：當掃描線不能和水平刻度線重合時，可水平校準：當掃描線不能和水平刻度線重合時，可加以調整。加以調整。Y輸入：通常接檢波探頭的輸出端。對于含有內檢輸入：通常接檢波探頭的輸出端。對于含有內檢波的四端網絡，該網絡的輸出可直接加到波的四端網絡，該網絡的輸出可直接加到Y輸入。輸入。Y增益：用于調節輸入信號的大小，以使得被測信增益：用于調節輸入信號的大小，以使得被測信號能直觀地顯示在屏幕上。號能直觀地顯示在屏幕上。位移：通過旋鈕的來回調節，可使整個掃描曲線上位移：通過旋鈕的來回調節，可使整個掃描曲線上下移動。下移動。Y位移：通過旋鈕的來回調節，可使整個掃描曲線位移：通過旋鈕的來回調節

8、，可使整個掃描曲線上下移動。上下移動。Y軸衰減選擇擋：共分為軸衰減選擇擋：共分為*1、*10、*100三擋，應和三擋，應和Y 增益配合使用，通過不同擋的選擇，可改變整個增益配合使用，通過不同擋的選擇，可改變整個Y軸的增益與掃描曲線的高度。軸的增益與掃描曲線的高度。（2）掃頻信號源的旋鈕與作用）掃頻信號源的旋鈕與作用中心頻率：調節該旋鈕，可使需要的中心頻率中心頻率：調節該旋鈕，可使需要的中心頻率置于屏幕的中心位置。置于屏幕的中心位置。掃頻寬度：調節該旋鈕，可得到合適的掃頻帶掃頻寬度：調節該旋鈕，可得到合適的掃頻帶寬。寬。輸出衰減：輸出衰減共分七擋，通過不同的組輸出衰減：輸出衰減共分七擋，通過不同

9、的組合，可得到不同的衰減量，它的設置可以改變合，可得到不同的衰減量，它的設置可以改變掃頻信號的輸出幅度。掃頻信號的輸出幅度。掃頻輸出：掃頻信號的輸出端，通常接到被測掃頻輸出：掃頻信號的輸出端，通常接到被測四端網絡的輸入端。四端網絡的輸入端。（3）頻標信號發生器的旋鈕與作用）頻標信號發生器的旋鈕與作用頻標選擇頻標選擇頻標幅度頻標幅度外接頻標外接頻標3.使用方法使用方法（1）使用前的準備工作）使用前的準備工作將檢波探頭推入自校準插座，并將自校準插頭將檢波探頭推入自校準插座，并將自校準插頭 接掃頻輸出插座，檢波輸出插頭接接掃頻輸出插座，檢波輸出插頭接Y輸入。如輸入。如圖圖6.5.2所示所示:（2）頻

10、標識別）頻標識別將頻標選擇旋鈕置于將頻標選擇旋鈕置于10/1位置，中心頻位置，中心頻率置于起始處，此時屏幕中出現不同于率置于起始處，此時屏幕中出現不同于菱形頻標的特殊標識，稱作零拍。菱形頻標的特殊標識，稱作零拍。順時針轉動中心頻率旋鈕，會發現順時針轉動中心頻率旋鈕，會發現0拍及拍及右面的大小頻標逐漸左移。其中幅度大右面的大小頻標逐漸左移。其中幅度大的為的為10MHz頻標，幅度小的為頻標，幅度小的為1MHz頻標，頻標，如圖如圖6.5.3（a）所示。）所示。將頻標選擇旋鈕置于將頻標選擇旋鈕置于50位置，掃頻特性曲線如圖位置，掃頻特性曲線如圖6.5.3（b）所示，在零拍右面的第一個頻標為）所示，在零

11、拍右面的第一個頻標為50MHz，第二個頻標為，第二個頻標為100MHz，其余依次類推。，其余依次類推。（3）掃頻寬度）掃頻寬度 不同的四端網絡有著不同的頻帶，預置不同的四端網絡有著不同的頻帶，預置掃頻寬度太窄，被測曲線在水平方向會很小；掃頻寬度太窄，被測曲線在水平方向會很小；預置掃頻寬度太寬，被測曲線在水平方向會預置掃頻寬度太寬，被測曲線在水平方向會很大。因此調節掃頻寬度旋鈕會得到合適的很大。因此調節掃頻寬度旋鈕會得到合適的掃頻寬度掃頻寬度。（4）中心頻率讀取）中心頻率讀取 不同的四端網絡除了有不同的頻帶之外，還有不不同的四端網絡除了有不同的頻帶之外，還有不同的中心頻率，預置中心頻率過高，被測

12、曲線會在右同的中心頻率，預置中心頻率過高，被測曲線會在右面，預置中心頻率過低，被測曲線會在左面。面，預置中心頻率過低，被測曲線會在左面。 調節中心頻率旋鈕，使得中心頻率在屏幕中央，調節中心頻率旋鈕，使得中心頻率在屏幕中央，就可以對稱地觀察被測曲線。圖就可以對稱地觀察被測曲線。圖6.5.4示出了中心頻率示出了中心頻率為為20MHz掃頻寬度為掃頻寬度為24MHz的校準曲線。需要說明的校準曲線。需要說明的是，中心頻率的是，中心頻率20MHz是在是在0拍右面的第拍右面的第2個大頻標。個大頻標。6.6 測試實例測試實例1、單調諧回路的掃頻測量、單調諧回路的掃頻測量（1）單調諧回路的電路原理圖）單調諧回路

13、的電路原理圖（2）掃頻儀各旋鈕預置如下：）掃頻儀各旋鈕預置如下：將將-/+置于置于+，AC/DC置于置于DC，Y衰減置于衰減置于1;掃頻輸出衰減旋鈕置于掃頻輸出衰減旋鈕置于0dB;頻標選擇旋鈕置于頻標選擇旋鈕置于10/1MHz;掃頻寬度旋鈕置于掃頻寬度旋鈕置于5MHz；將低阻檢波器和自校準插座分別接將低阻檢波器和自校準插座分別接Y輸入和掃頻輸入和掃頻輸出插座，調整輸出插座，調整Y增益使得掃描曲線為增益使得掃描曲線為5大格，并大格，并記下此值記下此值（3）掃頻儀與單協調回路的連接方法：）掃頻儀與單協調回路的連接方法： 注意：檢波器為高阻檢波器，掃頻輸出為帶鱷注意：檢波器為高阻檢波器，掃頻輸出為帶

14、鱷魚夾的高頻電纜。魚夾的高頻電纜。（3）調節輸出衰減為）調節輸出衰減為47dB，單調諧回路的幅頻特，單調諧回路的幅頻特性曲線性曲線:該單調諧回路的增益為該單調諧回路的增益為47dB，即放大量為，即放大量為100余倍。余倍。2、 雙諧調回路的掃頻測量雙諧調回路的掃頻測量步驟如下：步驟如下：雙諧調回路原理圖：雙諧調回路原理圖：掃頻儀各旋鈕預置如實例掃頻儀各旋鈕預置如實例1；掃頻儀與雙諧調回路的連接方法與實例掃頻儀與雙諧調回路的連接方法與實例1相同；相同；調整輸出衰減為調整輸出衰減為50dB，被測雙諧調回路的幅頻，被測雙諧調回路的幅頻特性曲線如圖：特性曲線如圖：3、相位鑒頻器的掃頻測量、相位鑒頻器的

15、掃頻測量相位鑒頻器的特性曲線相位鑒頻器的特性曲線4、利用掃頻儀測量振蕩器的振蕩頻率、利用掃頻儀測量振蕩器的振蕩頻率5、用掃頻儀測量無源的高通濾波器、用掃頻儀測量無源的高通濾波器高通濾波器電路原理圖高通濾波器電路原理圖1頻道高通濾波器特性曲線頻道高通濾波器特性曲線6、主要技術指標、主要技術指標掃頻范圍：掃頻范圍：1300MHz；掃頻寬度：掃頻寬度：100MHz;掃頻非線性：掃頻非線性：+-5%；輸出電壓：輸出電壓：0.5V(3.33mW)+-10%;輸出平坦度：輸出平坦度：+-0.25dB;輸出衰減：輸出衰減：070dB,1dB步進；步進；輸出阻抗：輸出阻抗：75歐；歐；頻率標記：頻率標記：50

16、MHz、10MHz/1MHz復合及外接復合及外接三種，外接頻標靈敏度優于三種，外接頻標靈敏度優于300mV；顯示部分垂直靈敏度：優于顯示部分垂直靈敏度：優于20mV(峰峰-峰）峰）/cm;顯示屏幕有效尺寸：顯示屏幕有效尺寸：100mm*80mm。6.7 頻譜分析儀工作原理頻譜分析儀工作原理6.7.1 時域和頻域的關系時域和頻域的關系常見電信號波形圖與頻譜圖的對應關系常見電信號波形圖與頻譜圖的對應關系 表中純正弦波，只顯示一條譜線，表中純正弦波，只顯示一條譜線，f0=1/T，線高等于正弦波的幅值；方波含有線高等于正弦波的幅值；方波含有1,3,5.奇次諧奇次諧波；三角波與梯形波也含有波；三角波與梯

17、形波也含有1,3,5.奇次諧波，但奇次諧波，但各分量的幅值與方波不同；而鋸齒波含有各分量的幅值與方波不同；而鋸齒波含有1,2,3.各次諧波，按自然數排列。這些均可通過傅里葉各次諧波，按自然數排列。這些均可通過傅里葉級數求出。級數求出。6.7.2頻譜分析儀的分類頻譜分析儀的分類 頻譜分析儀按其工作原理分為實時頻譜分析頻譜分析儀按其工作原理分為實時頻譜分析儀和非實時頻譜分析儀兩大類。儀和非實時頻譜分析儀兩大類。 實時頻譜分析儀按工作原理又可分為多通道實時頻譜分析儀按工作原理又可分為多通道（信道）濾波式、時基壓縮式、掃頻超外差（信道）濾波式、時基壓縮式、掃頻超外差式、相關存儲濾波式、快速傅里葉變換（

18、式、相關存儲濾波式、快速傅里葉變換（FFT）式）式等。等。1、FFT型實時頻譜儀型實時頻譜儀2、掃頻超外差式頻譜儀、掃頻超外差式頻譜儀6.7.3 信號頻譜測量信號頻譜測量1、調幅信號分析、調幅信號分析（1）掃頻法）掃頻法（2） 時域法時域法（3） FFT頻域法頻域法（4） 調幅（調幅（AM）信號測量方法的選擇）信號測量方法的選擇2、調頻信號分析、調頻信號分析 調頻信號的頻譜是由無限邊帶組成的，然而調頻信號的頻譜是由無限邊帶組成的，然而在窄帶調頻情況下，只有兩個主要的邊帶，它們在窄帶調頻情況下，只有兩個主要的邊帶，它們的幅度相對于載波幅度為的幅度相對于載波幅度為:(1)掃頻頻域法掃頻頻域法 (2)貝塞爾貝塞爾(Bessel)零點法零點法(3)哈伯雷哈伯雷(Haberly)法法(4)斜率檢波解調法斜率檢波解調法 斜率檢波解調法是將頻譜儀設置在零掃寬的斜率檢波解調法是將頻譜儀設置在零掃寬的位置上位置上(SPAN=0Hz)，利用中頻濾波器的斜率來解，利用中頻濾波器的斜率來解調信號的。如果信號正好處于頻譜儀中心頻率處，調信號的。如果信號正好處于頻譜儀中心頻率處，即中頻信號位于中頻濾波器中心處，顯示