项目6 频域测量仪器及应用
知识 2.2 频率特性测试仪的工作原理
扫频仪主要由扫频信号发生器、频标发生器、波形显 示电路三大部分组成。其组成框图如图6-5所示。其中检 波探头(扫频仪附件)是扫频仪外部的一个电路部件，用于 直接探测被测电路的输出电压。检波探头与示波器的衰减 探头外形相似(体积稍大)，但电路结构和作用不同，它内 藏检波二极管，起包络检波作用。
由图可见，由扫频仪的输出端口输出等幅扫频信号， 作为被测系统的输入测试信号；其输入端口接收被测系统 经检波后的输出信号，扫频仪与被测电路构成了闭合回路。
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时域测量分析与频域测量分析虽然可以用来反映同一 信号的特性，但是它们分析的角度不同，针对不同的实际 情况，时域测量和频域测量各有其具体的适用场合，两者 是相辅相成、互为补充的。
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知识 1.2 频域测量的主要内容
根据实际应用的需求，频域分析与测量的对象和目的 也各不相同，通常有以下一些。
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知识 2.1 频率特性的测试方法
频率特性的测试方法有点频测量法和扫频测量法。 1．点频测量法 点频测量法就是通过逐点测量一系列规定频率点上的 系统增益来确定幅频特性曲线的方法，其原理框图如图6-2 所示。
图6-2 点频测量法原理框图
图6-3 频率特性曲线
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扫频测量法简单、速度快，可以实现频率特性测量的 自动化。由于扫频信号的频率变化是连续的，所以不会像 点频测量法那样由于测量的频率点不够密而遗漏某些被测 频率特性的细节。扫频测量法反映的是被测电路的动态特 性，这一点对某些系统的测量尤为重要，如滤波器的动态 滤波特性的测量等。此外，用扫频法测量电路时，还能边 测量边进行调试，大大地提高了调试的工作效率。扫频测 量法的不足之处是测量的准确度比点频法低。
(1) 频率特性测量 (2) 选频测量 (3) 频谱分析测量 (4) 调制度分析测量 (5) 谐波失真度测量
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知识 1.3 频域测量仪器的类型
根据实际应用的需求，常用频域分析与测量仪器有以 下几种类型。
(1) 频率特性测试仪 (2) 频谱分析仪 (3) 失真度测量仪 (4) 谐波分析仪 (5) 调制度测量仪
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时域测量分析是研究信号的瞬时幅度u与时间t的变化 关系，如信号通过电路后幅度的放大、衰减或畸变等。通 过时域测量可测定电路是否工作在线性区、电路的增益大 小及时间响应特性等。实际工作中常用的示波器就是典型 的时域测量分析仪器，常用它来观测信号电压随时间的变 化，但它无法获得信号中包含哪些频率成份、它们之间的 相对幅度如何等信息，也无法得到信号通过某个系统后频 率成份是否产生了变化及变化的大小等信息，这些都必须 借助于频域测量分析来完成。
对于任何一个信号，都具有时间－频率－幅度的三维 特性，信号的幅度既可表示为时间t的函数，又可以表示为 频率 f (或角频率ω) 的函数；既可以在时域对它进行测量分 析，也可以在频域进行测量分析，以获得不同的变化特性， 频域和时域的关系如图6-1所示。
Hale Waihona Puke 目6 频域测量仪器及应用图6-1 信号的时域和频域测量
图中，扫频信号发生器实际上是一个调频振荡器，产 生幅度不变振荡频率受扫描信号控制的调频信号，如图中(a) 所示。该信号通过被测电路后，信号幅度将随被测电路的幅 频特性而变化，如图中(b)所示。经检波后，将幅度随频率 变化的包络信号加到示波器的垂直通道，同时将扫描信号加 到示波器的水平通道。由于示波器的水平扫描电压，同时又 用于调制扫频信号发生器的频率。因此，示波器屏幕光点的 水平位移与扫频信号的频率随时间的变化规律完全一致，所 以示波器的水平轴也就变换成了频率轴。也就是说，在屏幕 上显示的图形是被测电路的幅频特性曲线，如图中(c)所示。
其测量方法是：在被测系统的整个工作频率范围内， 改变输入信号的频率，在改变输入信号频率的同时，应保 持输入电压的幅度恒定(用电压表I 来监视)；在被测系统输 出端用电压表II 测出各频率点相应的输出电压值，并做好 记录。然后在直角坐标系中，以横轴表示频率的变化，以 纵轴表示输出电压幅度的变化，连接各个点，就可描绘出 系统的幅频特性曲线，如图6-3所示。
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任务1 知识引领——频域测量基本知识 任务2 仪器介绍——频率特性测试仪 任务3 仪器介绍——频谱分析仪 任务4 仪器介绍——失真度测试仪 任务5 应用实训——频域测量实训
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任务 1 知识引领——频域测量基本知识
知识 1.1 频域和时域的关系
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频域测量分析则是研究信号中各频率分量的幅值u与 频率 f 的关系，主要包括线性系统的频率特性测量和信号 的频谱分析。频率特性测量和频谱分析都是以频率为自变 量，以频率分量的信号幅值为因变量进行分析的，需要由 频域测量仪器来完成。例如，频率特性测试仪利用扫频测 量法，可直接在显示屏上显示被测系统的频率响应特性； 频谱分析仪是对信号本身进行分析或对系统的非线性失真 大小进行测量，以确定信号所含的频率成份，了解信号的 频谱占用情况，以及非线性失真特性。
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任务 1 知识引领——频域测量基本知识
频率特性测试仪，简称扫频仪，是利用扫频测量法在 示波管上直接显示被测电路或系统频率特性曲线的仪器， 它是在静态逐点测量法的基础上发展起来的一种快速、简 便、直观、实时、动态、多参数的测量仪器，广泛应用于 电子技术领域。在家用电器(电视机、录像机等)、电子设备 的测试和调整中都离不开扫频仪。
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2．扫频测量法 扫频测量法可以实现对被测电路简捷快速的动态测量 和图形曲线显示。它是以扫频信号发生器代替图6-1中的正 弦波信号发生器，并利用示波器显示波形的原理，将被测 电路的幅频特性直接显示在示波管屏幕上，其原理框图如 图6-4所示。
图6-4 扫频测量法原理框图
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