线性系统频率特性测量和网络分析.pptVIP

电子测量与仪器 主讲：吕安强 10.1 线性系统频率特性测量 （2）线性系统的频率特性 线性网络 H(jω) 正弦信号 稳态响应 H(jω)：频率响应或频率特性 幅度|H(jω)|：幅频特性 相位φ(ω) ：相频特性 （1）频域中的两个基本测量问题 信号的频谱分析：可由频谱分析仪完成 线性系统频率特性的测量：可由网络分析仪完成 当前第1页\共有24页\编于星期二\13点 10.1.1 幅频特性测量 为测量线性系统的频率特性，需要对被测电路输入激励源，此激励源的频率必须能在一定范围内调谐或选择，以获得被测系统在某一频率范围内的特性。 放大器的幅频特性曲线 幅频特性测量的方法有：点频法、扫频法。 当前第2页\共有24页\编于星期二\13点 每次只向被测线性系统输入某一频率的激励信号，测量过程中，依次改变激励源的频率，分别测出各频点处的参数，再将各点数据连成完整的曲线，从而得到频率特性测量结果。此方法是线性系统频率特性的经典测量法。 缺点： 所得频率特性是静态的，无法反映信号的连续变化； 测量频点的选择对测量结果有很大影响，特别对某些特性曲线的锐变部分以及失常点，可能会因频点选择不当或不足而漏掉这些测量结果。 点频测量法 f0 K( f ) f 当前第3页\共有24页\编于星期二\13点 扫频测量法 频率源的输出能够在测量所需的范围内连续扫描，因此可以连续测出各频率点上的频率特性，并立即显示特性曲线。 优点： 扫频信号的频率连续变化，扫频测量所得的频率特性是动态频率特性，也不会漏掉细节。 缺点： 如果输入的扫频信号频率变化速度快于系统输出响应时间，则频率的响应幅度会出现不足，扫频测量所得幅度会小于点频测量的幅度； 电路中LC元件的惰性会使幅度峰值有所偏差，因此会产生频率偏离。 当前第4页\共有24页\编于星期二\13点 两种幅频特性测量法的比较 扫频法测量所得的动态特性曲线峰值低于点频测量所得的静态特性曲线。扫频速度越快，下降越多； 动态特性曲线峰值出现的水平位置（频率）相对于静态特性曲线有所偏离，并向频率变化的方向移动。扫频速度越快，偏离越大； 同一线性系统使用点频法和扫频法获得的幅频特性曲线 I为点频法； II、III为扫频法，且III的扫速较快。 当前第5页\共有24页\编于星期二\13点 当静态特性曲线对称时，随着扫频速度加快，动态特性曲线明显出现不对称，并向频率变化方向的一侧倾斜； 动态特性曲线较平缓，其3dB带宽大于静态特性曲线的3dB带宽； 同一线性系统使用点频法和扫频法获得的幅频特性曲线 I为点频法； II、III为扫频法，且III的扫速较快。 小结： 测量系统动态特性时，必须用扫频法； 测量系统静态特性时，必须选择极慢的扫频速度以得到近似的静态特性曲线，或采用点频法。 当前第6页\共有24页\编于星期二\13点 10.1.2 扫频测量与扫频源 能产生扫频输出信号的频率源称为扫频信号发生器或扫频信号源，简称扫频源。它既可作为独立的测量用信号发生器，又可作为频率特性测量类仪器的前端。 典型的扫频源应具备下列三方面功能： 产生扫频信号（通常是等幅正弦波）； 产生同步输出的扫描信号，可以是三角波、正弦波或锯齿波等； 产生同步输出的频率标志，可以是等频率间隔的通用频标、专用于某项测试的专用频标及活动频标。 当前第7页\共有24页\编于星期二\13点 扫频信号源的组成 扫频振荡器：输出扫频信号，频率范围f1~f2； 扫描信号发生器：产生扫描锯齿波，控制输出频率线性变化； 混频器：对扫描区间进行搬移； 取样检波器：监测扫频输出信号的幅度； 稳幅放大器：输出信号的自动稳幅控制（ALC）。 当前第8页\共有24页\编于星期二\13点 在预定频带内有足够大的输出功率，且幅度稳定，以获得最大的动态范围； 调频线性好，并有经过校正的频率标记，以便确定频带宽度和点频输出； 为使测量误差最小，扫频信号中的寄生振荡和谐波均应很小； 扫频源输出的中心频率稳定，并可以任意调节； 频率偏移的范围越宽越好，并可以任意调节。 对扫频源的一般技术要求 当前第9页\共有24页\编于星期二\13点 扫频源的主要特性指标 f0：扫频输出中心频率； f1：扫频起点；f2：扫频终点 k0：压控特性f-V曲线的斜率 A1：寄生调幅最大幅度 A2：寄生调幅最小幅度 有效扫频宽度：扫频线性和振幅平稳性均符合要求的最大频率覆盖范围，一般用相对值表示： 扫频线性：扫频振荡器的压控特性曲线的非线性（线性）程度，可用线性系数表示。 输出振幅平稳性：通常用扫频信号的寄生调幅表示。 越大越好 越接近于1越好 越小越好 当前第10页\共有24页\编于星期二\13