【正文】 ③脈沖。下面就以矩形脈沖為例，介紹表征脈沖信號(hào)的主要參數(shù)： 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —l 矩形脈沖信號(hào) 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —l 矩形脈沖信號(hào) 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 ① 脈沖幅度 Um：定義為脈沖波從底部到頂部之間的數(shù)值。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 脈沖信號(hào)發(fā)生器 一、脈沖信號(hào) 脈沖具有脈動(dòng)和沖擊的含意，脈沖信號(hào)通常指持續(xù)時(shí)間較短有特定變化規(guī)律的電壓或電流信號(hào)。 ； ③掃頻信號(hào)輸出：輸出電壓 ≥(有效值 )，輸出阻抗 75Ω ～； ④寄生調(diào)幅系數(shù)：最大頻偏時(shí) 177。面板圖示于圖 3． 5—7。在測試寬帶放大器時(shí) 5若使用對數(shù)幅頻特性，則要求掃頻規(guī)律和掃頻電壓之間是對數(shù)關(guān)系。理想的調(diào)頻波應(yīng)是等幅波，因?yàn)橹挥性趻哳l信號(hào)幅度保持恒定不變的情況下，被測電路輸出信號(hào)的包絡(luò)才能表征該電路的幅頻特性曲線 . (4)掃描線性度好。 。例如測試電視接收機(jī)中的圖像中頻通道，要求頻偏達(dá) 177。頻偏是指掃頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率與中心頻率的差值。中心頻率是指掃頻信號(hào)從低頻到高頻之間中心位置的頻率。許多掃頻儀中，還將掃頻振蕩器分成幾個(gè)波段，用以擴(kuò)大掃頻范圍，而在不同掃頻波段，可能采用不同的掃頻振蕩方式，用手工切換或自動(dòng)切換各個(gè)頻段。比如如果使用突變結(jié)的變?nèi)荻O管，則 r＝ 1／ 2，此時(shí)電容為 DjUUCC??10 （ ） 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 因此，用掃描信號(hào)作為 U，當(dāng) U隨時(shí)間變化時(shí)，電容 C也隨之改變，從而也就改變了諧振 頻率，獲得了掃頻信號(hào)。 0?第 3章 信號(hào)發(fā)生器 (2)變?nèi)荻O管法 由式 (3． 5—2)可知，如果能用掃描信號(hào)改變諧振電路中電容量 C的大小，也能使諧振頻率隨之改變，變?nèi)荻O管法掃頻振蕩器就是基于這一原理。由于高頻磁芯 MH接在低頻磁芯 ML的磁路中，而繞在 ML上的線圈中的電流是交流和直流兩部分的掃描電流，如圖 (b)所示。 (1) 磁調(diào)電感法 磁調(diào)電感法原理圖如圖 3． 5—4，圖 (a)中 L C諧振回路的諧振頻率 f0為 CLf20 21??() 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —4 磁調(diào)電感式掃頻法原理 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —4 磁調(diào)電感式掃頻法原理 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 式中 L2為繞在高頻磁芯 MH上線圈的電感量，若能用時(shí)基系統(tǒng)產(chǎn)生的掃描信號(hào)改變 L2 ，也就改變了諧振頻率。掃頻信號(hào)施加于被測網(wǎng)絡(luò)輸入端，輸出響應(yīng)經(jīng)檢波，包絡(luò)上 加上頻標(biāo)信號(hào)，就可在示波管熒光屏上的頻率特性曲線上找到對應(yīng)的頻率 . 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —3 掃頻儀原理框圖 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —3 掃頻儀原理框圖 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 2．掃頻振蕩器的工作原理 實(shí)現(xiàn)掃頻振蕩的方法很多，常用的有磁調(diào)電感法、變?nèi)荻O管法以及微波波段使用的返波管法、 YIG諧振法等。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 掃頻振蕩器是掃頻儀的主要部分，實(shí)際上它是一個(gè)調(diào)頻振蕩器，在時(shí)基系統(tǒng)產(chǎn)生的掃描信號(hào) (即調(diào)頻的調(diào)制信號(hào) )作用下，產(chǎn)生頻率隨時(shí)間按一定規(guī)律變化的掃頻振蕩，并利用電平限制電路及自動(dòng)幅度控制電路以確保輸出振幅平穩(wěn)的掃頻信號(hào)，通過輸出控制系統(tǒng)輸出。 時(shí)基系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)掃描信號(hào)，由該信號(hào)控制一個(gè)可調(diào)諧的連續(xù)振蕩源以產(chǎn)生頻率隨時(shí)間變化的正弦信號(hào)，頻率變化的規(guī)律就取決于掃描信號(hào)，若掃描信號(hào)是鋸齒波或三角波 (這是最常用的情況 )，則掃頻規(guī)律就呈線性，或者說掃頻振蕩器輸出正弦信號(hào)的瞬時(shí)頻率隨時(shí)間線性增加或降低。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 二、掃頻儀的基本構(gòu)成 1．掃頻儀的基本方框圖 圖 3． 5—3中 (a)是掃頻儀原理框圖， (b)是 BT—4型低頻 (200H2—2MH2)掃頻儀框圖。的頻率特性曲線。這樣在 us和 的共同作用下，示波管熒光屏上就直接顯示出該調(diào)諧放大器的幅頻特性。常用的掃描信號(hào)還有鋸齒波和對數(shù)型波等。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —1 點(diǎn)頻法測量系統(tǒng)的幅頻特性 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —1 點(diǎn)頻法測量系統(tǒng)的幅頻特性 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 2．掃頻法測量頻率特性 掃頻法測量電路幅頻特性的原理圖示于圖 —2中，在圖 (a)的原理框圖中，除被測網(wǎng)絡(luò)外，其余部分通常都安裝于稱為頻率特性測試儀 (也稱掃頻儀 )的同一儀器中，掃頻信 號(hào)發(fā)生器實(shí)際上是頻率可控的正弦振蕩器，比如前面所說的壓控振蕩器 (VCO)，它的振蕩 頻率受掃描電壓 us控制。如果能夠在測試過程中，使信號(hào)源輸出信號(hào)的頻率按特定規(guī)律自動(dòng)連續(xù)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，就得到了被測電路的幅頻特性曲線。但由于要逐點(diǎn)測量，操作繁瑣費(fèi)時(shí)，并且由于頻率離散而不連續(xù)，非常容易遺漏掉某些特性突變點(diǎn)，而這常常是我們在測試和分析電路性能時(shí)非常關(guān)注的問題。圖中 ui(t)為正弦信號(hào)源，接于被測電路輸入端，由低到高不斷改變信號(hào)源頻率，信號(hào)電壓不應(yīng)超過被測電路的線性工作范圍，用測量儀器在各個(gè)頻率點(diǎn)上測出輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的振幅比 (幅頻特性 )和相位差 (相頻特性 ).以 f為橫座標(biāo)，以振幅比 (或相位差 )為縱座標(biāo)，就可以逐點(diǎn)描繪出如圖 —l(b)所示的頻率特性曲線。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 一、線性電路幅頻特性的測量 在測量技術(shù)分類中，頻域測量占有重要地位，其中主要原因是線性電路對正弦激勵(lì)的響應(yīng)仍是正弦信號(hào)，只是與輸入相比，其振幅和相位發(fā)生了變化，一般情況下都是頻率的函數(shù)。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 四、射頻信號(hào)發(fā)生器代表性產(chǎn)品性能介紹 表 3． 4—1列出了當(dāng)前幾類射頻信號(hào)發(fā)生器代表性產(chǎn)品的主要性能，以供參考。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 3． 4—9 間接式頻率合成器原理框圖 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 實(shí)際應(yīng)用的合成信號(hào)發(fā)生器往往是多種方案的組合，以解決頻率復(fù)蓋、頻率調(diào)節(jié)、頻率跳步、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間及噪聲抑制等問題。如果兩信號(hào)頻率相差較大，可先進(jìn)行鑒頻，用鑒頻器輸出控制 VCO實(shí)現(xiàn)頻率粗調(diào)，而后利用鑒相器輸，出控制 VCO實(shí)現(xiàn)頻率細(xì)調(diào)。即晶振信號(hào)同樣的穩(wěn)定度。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 34—8 直接式頻率合成器原理框圖 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 間接合成法即鎖相環(huán)路法，圖 3． 4—9是它的原理框圖。但它需要眾多的混頻器、濾波器，因而顯得笨重。只要選取不同次諧波進(jìn)行合適的組合，就能得到所需頻率的高穩(wěn)定度信號(hào)，頻率間隔可以做到 0． 1Hz以下。圖中晶振產(chǎn)生 1MHz基準(zhǔn)信號(hào)，并由 諧波發(fā)生器產(chǎn)生相關(guān)的 1MHz 、 2MHz 、 … 、 9MHz等基準(zhǔn)頻率，然后通過十進(jìn)制分頻器 (完成 247。如果只用一個(gè)石英晶體產(chǎn)生基準(zhǔn) 頻率，然后通過分頻、倍頻等，使加入混頻器的頻率之間是相關(guān)的，就稱為相干式頻率合成器。在這種合成法中，又可分為非相干式直接合成器和相干式直接合成器。頻率合成的方法分為直接合成法和間接合成法兩類。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 頻率合成器是把一個(gè) (或少數(shù)幾個(gè) )高穩(wěn)定度頻率源fs。它既有信號(hào)發(fā)生器良好 的輸出特性和調(diào)制特性，又有頻率合成器的高穩(wěn)定度、高分辨力的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)輸出信號(hào)的頻率、電平、調(diào)制深度等均可程控，是一種先進(jìn)高檔次的信號(hào)發(fā)生器。由16MHz基準(zhǔn)晶振產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)分頻后得到 50Hz信號(hào)也送入鑒相器，并與取樣信號(hào)進(jìn)行同頻鑒相，其輸出的誤差電壓經(jīng)有源低通濾波器濾波后，反饋到 VCO的變?nèi)荻O管，以達(dá)到鎖相目的。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 鎖相部分：由射頻輸出端送來的取樣信號(hào)經(jīng)放大后，送至分頻器和預(yù)置計(jì)數(shù)器進(jìn)行分頻，變?yōu)?50Hz信號(hào)，送入鑒相器。調(diào)頻信號(hào)加至 VCO變?nèi)莨埽瑢?shí)現(xiàn)調(diào)頻，高頻段 (75～ 110MHz)調(diào)幅由調(diào)制器 I完成， 0． 3～ 30MHz頻段調(diào)幅由調(diào)制器 Ⅱ 完成。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 3． 47是國產(chǎn) QFl050型標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器中振蕩器和鎖相環(huán)部分框圖。該鎖相環(huán)的基本工作原理如下：當(dāng)壓控振蕩器輸出：頻率 f2由于某種原因變化時(shí)，相應(yīng)相位也產(chǎn)生變化， 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —6 鎖相環(huán)基本方框圖 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 相應(yīng)相位也產(chǎn)生變化，該相位變化在鑒相器中與基準(zhǔn)晶振頻率 f1的穩(wěn)定相位相比較，使鑒相器輸出一個(gè)與相位差成比例的電壓 ud(t)，經(jīng)過低通濾波器，檢出其直流分量 uc(t) ，用 uc(t)控制壓控振蕩器中壓控元件數(shù)值(如變?nèi)荻O管電容 )，從而調(diào)整 VCO的輸出頻率 f2 ，使其不但頻率和基準(zhǔn)晶振一致，相位也同步，這時(shí)稱為相位鎖定，因此最終 VCO的頻率輸出穩(wěn)定度就由晶振頻率 f1所決定。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 3． 4—6是鎖相環(huán)路的基本方框圖，主要由電壓控制振蕩器 (簡稱 VCO， 其振蕩頻率可由偏置電壓改變。上述由 LC振蕩電路或 RC振蕩器為主振器的信號(hào)發(fā)生器已不能適應(yīng)更高的要求。圖3． 4—5是 XFC—6標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器組成框圖。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 3． 4—2 變壓器反饋振蕩器 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 3． 4—2 變壓器反饋振蕩器 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 XFC6標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器可看作高頻信號(hào)發(fā)生器的一個(gè)典型例子，其主要技術(shù)性能為：①頻率范圍 4～300MHz，分八檔；②頻率穩(wěn)定度 ≤2~104 10min；③輸出電壓在端接 75Ω負(fù)載上為 V一 50mV連續(xù)可調(diào)；④具有內(nèi)調(diào)幅、外調(diào)幅、內(nèi)調(diào)頻、外調(diào)頻及外部視頻信號(hào)調(diào)幅等功能。放大器通常采用調(diào)諧放大器，其作用一是放大振蕩器輸出的高頻信號(hào)電壓， 二是在輸出器和振蕩器間起隔離作用 (因此也叫緩沖放大器 )以提高振蕩頻率穩(wěn)定性， 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 三是 兼作調(diào)幅信號(hào)的調(diào)幅器，調(diào)頻一般是在振蕩級(jí)直接進(jìn)行，比如用改變偏壓的方法改變 LC振 蕩器中電容以達(dá)到調(diào)頻的目的 . 70年代后，逐步用寬頻帶放大器、寬頻帶調(diào)制器和相應(yīng)的 濾波器，替代了傳統(tǒng)的調(diào)諧放大器，省去了多聯(lián)可變電容等元件，提高了高頻信號(hào)發(fā)生器 的可靠性、穩(wěn)定性及調(diào)幅特性。圖 3． 4—3． 4— 3． 4—4分別給出了三種振蕩器的電路及其交流等效電路，并注明了各種方式下的振蕩頻率。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —1 高頻信號(hào)發(fā)生器框圖 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 一、調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器 調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器的振蕩器通常為 LC振蕩器，根據(jù)反饋方式，又可分為變壓器反饋式、電感反饋式 (也稱 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 高頻信號(hào)發(fā)生器框圖如圖 3． 4—1。為了適應(yīng)對接收機(jī)等設(shè)備的測試需要，要求高頻信號(hào)發(fā)生器能有可調(diào)節(jié)的微弱信號(hào)的輸出 (可小于 1uV)，同時(shí)就要求該類信號(hào)發(fā)生器有良好的屏蔽，以免信號(hào)泄漏而影響測量準(zhǔn)確性。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 按照國家標(biāo)準(zhǔn) GBl2114—89《 高頻信號(hào)發(fā)生器技術(shù)條件 》 規(guī)定，射頻信號(hào)發(fā)生器分為調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器、鎖相信號(hào)發(fā)生器及合成信號(hào)發(fā)生器三類。表 中所列的頻率合成器也是低頻信號(hào)發(fā)生器中的重要一類，其工作原理將在后面予以介紹。由分頻器輸出的計(jì)數(shù)脈沖周期為△ T ，設(shè)晶體振蕩器振蕩頻率為 f0，分頻系數(shù)為 q，則輸出信號(hào)頻率 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 3． 3—16中加／減 5位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、 RS觸發(fā)器、檢測器等構(gòu)成 ROM的地址譯碼器，根據(jù)譯出地址從ROM中取出相對應(yīng)的幅度值 (是數(shù)字量 )，經(jīng)模 —數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬電壓，配合以相應(yīng)的倒相電路，構(gòu)成圖 3． 3—15所示的階梯波，再經(jīng)低通濾波器加以“平滑”，即濾除階梯波中的高次諧波，得到正弦波輸出。由于正 弦信號(hào)四個(gè)象限內(nèi)數(shù)值的對稱性，一個(gè)周期分成 p=128等份，只有 32個(gè)獨(dú)立的數(shù)值，因此用 32個(gè)字節(jié)的 ROM存貯數(shù)據(jù)就夠了。 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 —15 正弦波的階梯近似 第 3章 信號(hào)發(fā)生器 圖 ，我們簡要分析其工作原理。數(shù)字合成低頻信號(hào)發(fā)生器可以有效地提高上述性能指標(biāo)。