【正文】 1)有效掃頻寬度和中心頻率 有效掃頻寬度也稱掃頻頻偏，是指在掃頻線性和幅度不平坦性符合要求的前提下，一次掃頻能達到的最大頻率范圍，即 （ 616） 不同的測量任務(wù)對掃頻寬度的要求不同，如需要分辨精細(xì)的頻率特性時，希望掃頻寬度小一些；測量寬帶網(wǎng)絡(luò)時，則希望掃頻寬度大一些。有效掃頻寬度可通過對掃描電壓的大小來調(diào)節(jié)。 m a x m i nf f f? ? ?中心頻率定義為 （ 617） 而把 稱為相對掃頻寬度，即 （ 618） 通常把△ f遠(yuǎn)小于信號瞬時頻率值的掃頻信號稱為窄帶掃頻，把△ f可以和信號瞬時頻率相比擬的掃頻信號稱為寬帶掃頻。 (2)掃頻線性 掃頻線性表示掃頻信號頻率與掃描電壓之間線性相關(guān)的程度，常用掃頻線性系數(shù)來表示，定義為 （ 619） m a x m in2offf ??/ off?? ?m a x m inm a x m in2offff f f?? ??? ?? ?m a xm in//d f d ukd f d u?(3)幅度不平坦性 在幅頻特性測量中，必須保證掃頻信號的幅度保持不變。掃頻信號的幅度不平坦性常用它的寄生調(diào)幅來表示，定義為 （ 620） 式中， A、 B表示掃頻信號的最大和最小幅度。 除此之外，掃頻儀的主要指標(biāo)還有掃頻時間、輸出阻抗、輸出電平等。 100%ABm AB????4．掃頻儀的分類 (1)按用途劃分 按用途劃分，掃頻儀可分為通用掃頻儀、專用掃頻儀、寬帶掃頻儀、阻抗圖示儀、微波綜合測量儀等。 (2)按頻率劃分 按頻率劃分，掃頻儀可分為低頻掃頻儀、高頻掃頻儀、電視掃頻儀等。 5．掃頻儀的應(yīng)用 掃頻儀的應(yīng)用范圍十分廣泛，在無線電通信、廣播電視、雷達導(dǎo)航、衛(wèi)星地球站等領(lǐng)域內(nèi)，為有關(guān)電路的頻率特性測量或鑒頻器特性的測量，以及研究、分析或改善電路性能等提供了方便的條件。除此之外，掃頻儀還能用于傳輸線特性阻抗的測量。 (1)電路幅頻特性的測量 測量電路如圖 615所示。測量時應(yīng)保證輸入／輸出阻抗的匹配。 BT 3型掃頻儀的輸出阻抗為 75 Ω，如果被測設(shè)備輸入阻抗也是 75Ω，則用空載電纜線連接被測設(shè)備。如果被測設(shè)備為 50Ω，則應(yīng)在 BT 3和被測設(shè)備之間加一個阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。 圖 615 幅頻特性測量電路 這種幅頻特性的測量為各種電路的調(diào)整帶來了極大的方便，如濾波器，寬帶放大器，調(diào)頻接收機的中放和高放，雷達接收機，單邊帶接收機，電視接收機的視頻放大、高放和中放通道，以及其他有源和無源四端口網(wǎng)絡(luò)等，其頻率特性都可以用掃頻儀進行測量。圖 616給出了典型濾波器的頻率特性測量曲線。 圖 616 典型濾波器的頻率特性測量曲線 (2)電路參數(shù)的測量 1)增益測量 在調(diào)好幅頻特性的基礎(chǔ)上，用粗、細(xì)調(diào)衰減器控制掃頻信號的電壓幅度，使它符合被測電路設(shè)計時要求的輸入信號幅度。衰減器的總衰減量應(yīng)不小于放大器設(shè)計的總增益。記下此時屏幕上顯示的幅頻高度 A，輸出總衰減 B1(dB)；再將檢波探頭直接和掃頻輸出端短接，改變“輸出衰減”，使幅頻特性的高度仍為 A，此時輸出衰減的讀數(shù)若為 B2(dB)，則該放大器的增益為 （ 621） ? ?v 1 2 dBA B B??2)帶寬測量 被測電路的連接方法同測幅頻特性曲線一樣。對于寬帶電路，可以直接使用掃頻儀上的頻標(biāo)，方便地顯示和讀出頻率特性曲線的帶寬。有時為了更精確地測量，可以使用外接頻標(biāo)。對于窄帶調(diào)諧回路，其諧振頻率 fo可以直觀地讀出，即曲線峰頂對應(yīng)的頻率。 測量帶寬時，先調(diào)節(jié)掃頻儀輸出衰減和調(diào)整 Y增益，使頻率特性曲線的頂部與屏幕上某一水平刻度線相切 (如圖617中與 AB線相切 )；然后保持 Y增益不變，將掃頻儀輸出衰減減小 3 dB，則此時屏幕上的曲線將上移而與 AB線相交，兩交點處的頻率就分別為下限截止頻率 fL和上限截止頻率fH。因而被測電路的帶寬為 （ 622） HLBW f f??3)回路 Q值測量 測量時電路連接和測量方法與測回路帶寬相同，在用外接頻標(biāo)測出回路的諧振頻率 以及上、下截止頻率 和 后，按下面的公式即可計算出回路的 Q值。 （ 623） ooHLffQB W f f?? ?ofHf Lf圖 617 掃頻儀測量帶寬 本章小結(jié) 1．信號的頻譜分析包括對信號本身的分析和對線性系統(tǒng)非線性失真系數(shù)的測量，超外差式頻譜分析儀仍是當(dāng)前頻譜分析的主要工具。 2. 在頻域內(nèi)測量信號的各頻率分量，以獲得信號的多種參數(shù)。頻譜測量的基礎(chǔ)是付里葉變換。 3. 時域和頻域兩種分析方法都能表示同一信號的特性，它們之間是可以互相轉(zhuǎn)換的。 4. 濾波式頻譜分析儀基本原理：先用帶通濾波器選出待分析信號，然后用檢波器將該頻率分量變?yōu)橹绷餍盘?，再送到顯示器將直流信號的幅度顯示出來。 5. 掃描式頻譜分析儀采用單一的、中心頻率可以電控調(diào)諧的帶通濾波器，通過掃描調(diào)諧完成整個頻帶的頻譜分析。 6. 掃頻濾波式頻譜儀與檔級濾波式一樣，是一種非實時頻譜測量。 7. 利用數(shù)字濾波器可以實現(xiàn)頻分或時分復(fù)用，因此僅用一個數(shù)字濾波器就可以實現(xiàn)與并行濾波式等效的實時頻譜儀。 8. 利用無線電接收機中普遍使用的自動調(diào)諧方式，通過改變掃頻本振的頻率來捕獲待測信號的不同頻率分量，稱掃頻外差式頻譜儀。 9. 外差式頻譜儀的頻率指標(biāo)： 1)輸入頻率范圍 。2)頻率掃描寬度 。3)頻率分辨率 。4)頻率精度 。5)掃描時間 。6)相位噪聲 /頻譜純度 10. 外差式頻譜儀的幅度測量精度： 1)動態(tài)范圍 。2)靈敏度 /噪聲電平 。3)本振直通 /直流響應(yīng) 。4)本底噪聲 。5)1dB壓縮點和最大輸入電平 11. 常見頻譜分析儀的主要性能包括 ： 1)頻率范圍 。2)分辨率帶寬 。3)幅值準(zhǔn)確度 。4)頻率準(zhǔn)確度 。5)掃描時間 。6)靈敏度 12. 頻譜分析儀除了完成幅度譜、功率譜等一般的測量功能外，頻譜儀還能夠用于對如相位噪聲、鄰道功率、非線性失真、調(diào)制度等頻域參數(shù)進行測量。 13. 非線性失真亦稱諧波失真，簡稱失真。一定頻率的信號通過網(wǎng)絡(luò)后會產(chǎn)生新的頻率分量，這種現(xiàn)象被稱為該網(wǎng)絡(luò)的非線性失真；一個信號的實際波形與理想波形有差異，這種差異被稱為信號的非線性失真。 14. 失真度被定義為全部諧波能量與基波能量之比的平方根值。失真度 的定義為： （ 69） 其中， 、 ， … ， 分別為基頻和各次諧波有效值電壓。 15. 諧波失真度的測量方法很多，常用的有： 1）諧波分析法； 2）基波抑制法； 3）白噪聲法。 221100%niiUU? ????1U 2U nU ，是一種靜態(tài)測量方法。這種方法原理簡單，但操作繁瑣費時，頻率離散而不連續(xù)，可能遺漏掉某些特性突變點。 17. 掃頻法在測試過程中，使信號源輸出的信號頻率能自動地從低到高連續(xù)變化，并且周期性重復(fù)，利用檢波器將輸出包絡(luò)檢出送到示波器上顯示，就可以自動地描繪出幅頗特性曲線。 18. 隨著掃描速度的提高，動態(tài)頻率特性有以下特點：１）頂部最大值下降；２）特性曲線被展寬；３）掃速越高，偏移越嚴(yán)重。 思考題與習(xí)題 簡述數(shù)字濾波式頻譜儀的工作原理。 使用并行濾波式頻譜分析儀來測量 1～ 10MHz的信號，如果要求達到的頻率分辨率 50kHz，共需要多少濾波器 ? 簡述外差式頻譜儀的組成和工作原理。 簡述外差式頻譜儀的主要性能指標(biāo)。 如果已將外差式頻譜儀調(diào)諧到某一輸入信號頻率上，且信號帶寬小于調(diào)諧回路帶寬，此時停止本振掃描，屏幕將顯示什么 ? 什么是頻譜分析儀的頻率分辨率，在外差式頻譜儀中，頻率分辨率分別和哪些因素有關(guān)？ 要想較完整地觀測頻率為 20kHz的方波，頻譜儀的掃描寬度應(yīng)至少達到多少 ? 用某失真度儀分別在 1 kHz， 50 kHz， 100 kHz三個頻率上測得某放大器輸出信號的失真度分別為 ％，％和 ％。如果不經(jīng)換算，直接將測量值作為失真度定義值，試計算由此引起的理論誤差。 用某失真度儀測量功放的輸出信號失真，在頻率為20Hz， 400Hz及 1 kHz時失真度儀的指示值分別為 ％， ％和 ％。求各信號的失真度為多少 ? 簡述點頻法測量電路頻率特性原理和特點。 簡述掃頻法測量電路頻率特性原理。 ，當(dāng)掃描速度提高時，動態(tài)頻率特性有什么特點？