第5章线性系统频率特性测量和网络分析仪
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1、第五章 线性系统频率特性测量和网络分析仪第第 5章章 线性系统频率特性测量线性系统频率特性测量 和网络分析仪和网络分析仪本章重点本章重点l5.1 概述概述 l5.2 线性系统频率特性测量仪线性系统频率特性测量仪 5.2.1 频率特性测量方法 5.2.2 频率特性测量仪工作原理 5.2.3 频率特性测量仪主要技术指标 5.2.4 扫频仪的应用第五章 线性系统频率特性测量和网络分析仪l5.3 微波网络分析仪微波网络分析仪 5.3.1 微波网络特性参数 5.3.2 网络分析的基本概念 5.3.3 网络分析仪的组成 5.3.4 射频网络分析仪8712ETl5.4 实训实训 5.4.1 扫频仪的应用 5
2、.4.2 网络分析仪的使用l5.5 习题习题第五章 线性系统频率特性测量和网络分析仪本章重点本章重点l 线性系统频率特性的概念l 线性系统频率特性测量方法l 扫频仪的组成和测量原理l 微波网络特性参数概念l 网络分析仪组成和测量原理第五章 线性系统频率特性测量和网络分析仪 线性系统频率特性的测量与被测系统的工作频率密切相关。在低频和高频波段，所接触的参数都是集总参数，描述电路工作的参数只集中在理想的电路元件（如R，L，C)上，而连接元件的导线被认为是无关的，仅起传输信号的作用。 只有在电路元件尺寸远远小于输入信号的波长时才成立。实际上导线本身有电阻、电感，导线间有电容。这些参数均匀分布在导线上
3、，称为分布参数。随着频率的提高，这些分布参数的作用将不断增大到不能忽略的程度。 通常对线性系统频率特性的测量分为两个频段来讨论。在高频（30300MHz)段主要介绍频率特性测试频率特性测试仪仪（简称扫频仪）。在微波（300MHz-300GHz)段主要介绍网络网络分析仪。分析仪。第五章 线性系统频率特性测量和网络分析仪5.1 概述概述l 线性系统对正弦输入信号的稳态响应称为网络的频率响应，频率响应与正弦输入信号之比称为频率特性频率特性。频率特性是频域数学模型。 图5-1 线性网络的频率特性 l 图5-1为线性网络的频率特性，一般情况下线性网络的频率特性通常是复函数H（j），它的绝对值表示了频率特
4、性的幅度随频率的变化规律，称为幅频特性。它的相位表明了网络的相移随频率的变化规律，称为相频特性。线性网络的频率特性测量包括幅频特性测量幅频特性测量和相频特性测量相频特性测量。l 图5-2所示为一个并联谐振回路的幅频特性和相频特性。 第五章 线性系统频率特性测量和网络分析仪5.2.1 频率特性测量方法频率特性测量方法 5.2 线性系统频率特性测量仪线性系统频率特性测量仪l 线性系统频率特性的测量方法有点点频测量法、扫频测量法频测量法、扫频测量法。 1点频测量法点频测量法 点频测量法属于静态测量法。 点频测量法测量幅频特性是将信号发生器输出的点频信号逐一加至被测电路的输入端，然后测量和计算输出信号
5、电压out和输入端的信号电压Uin比Au，在坐标轴上描点并连接起来描绘出幅频特性曲线。测试电路如图5-3所示。第五章 线性系统频率特性测量和网络分析仪扫频测量法又称为动态测量法。扫频原理采用等幅扫频信号加到被测电路输大端，然后用示波器来显示信号通过被测电路后幅度的变化。基于扫频原理构成的频率特性测试仪，简称为扫频仪。 扫频仪主要由扫描电压发生器、扫频信号发生器、频标发生器和示波器等部分组成。其简化原理框图如图5-4(a)所示。 工作波形如图5-4(b)所示。2扫频测量法扫频测量法第五章 线性系统频率特性测量和网络分析仪5.2.2频率特性测量仪工作原理频率特性测量仪工作原理l 频率特性测试仪是将
6、扫频信号源及示波器的XY显示功能结合为一体，并增加了某些附属电路而构成的一种通用电子仪器，用于测量网络的幅频特性，又简称扫频仪。 l扫频仪的电路组成及工作原理 ：（以国产BT-3C型频率特性测试仪为例）第五章 线性系统频率特性测量和网络分析仪扫频仪电路组成方框如图5-5所示。整个电路可分为三部分：l扫频信号和频标信号的产生电路；l扫描信号发生器及示波器；l电源供给电路。另外，配有带检波器的探头和同轴电缆连线等。各部分工作原理各部分工作原理: 1. 扫频信号的产生电路扫频信号的产生电路扫频信号由扫频信号发生器产生。扫频信号发生器包括扫频振荡器、扫描电压发生器、稳幅电路、输出衰减。如图5-6所示。
7、第五章 线性系统频率特性测量和网络分析仪（1）扫频振荡器扫频振荡器是扫频信号发生器的核心。目前常用参数式扫频，它是利用振荡电路中某元件参数变化而产生扫频信号的一种方法。 参数式扫频振荡器主要有三种：磁调电感扫频振荡器 图5-7 变容管扫频振荡器 图5-8宽带扫频 图5-9 （2）稳幅电路（AGC）（3）输出衰减第五章 线性系统频率特性测量和网络分析仪2. 频标产生电路频标产生电路 在显示的幅频特性曲线上，需叠加频率标记，以便读出各点相应的频率值。常用的有两种频标。（1）菱形频标菱形频标常利用差频法产生。所谓差频法是指扫频信号与标准信号及其谐波进行混频后获得的一系列“零差频”信号。如图5-10所
8、示。菱形频标适于高频的测量。如 BT-3C型频率特性测试仪 。（2）针形频标在低频扫频仪中常用针形频标。如BT-4型低频频率特性测试仪。 4. 电源供给部分电源供给部分3. 扫描信号发生器和示波器部分扫描信号发生器和示波器部分图5-11第五章 线性系统频率特性测量和网络分析仪5.2.3 频率特性测量仪的技术性能指标频率特性测量仪的技术性能指标 （1）频率范围：1300MHz；（2）扫频信号 （3）频率标记：有1MHz、10MHz、50MHz 及外接频标四种；（4）扫频信号输出电压：大于0.5Vrms10% (75)；（5）扫频方式 全扫：中心频率150MHz； 窄扫：1-300MHz连续可调C
