1、第7章 频域测量技术,7.1 概述 7.2 线性系统频率特性测量 7.3 频谱分析仪 7.4 失真度分析仪 本章小结,7.1 概述,7.1.1 频域测量与时域测量的比较 7.1.2 频域测量的分类,7.1.1 频域测量与时域测量的比较,对于一个过程或信号，它具有时间-频率-幅度的三维特性，如图7-1所示。它既可表示为时间t的函数，又可以表示为频率f的函数；既可以在时域对它进行分析，也可以在频域对它进行分析，以获得其不同的变化特性。两种分析既有区别，又有联系。,图7-1 信号的三维特性,1概念比较 信号的时域测量和分析。是研究信号的瞬时幅度u与时间t的变化关系，即在时间域内观察和分析信号。这时幅
2、度u是时间t的函数，可表示为uF(t)。 信号的频域测量和频谱分析。是研究电路网络或电信号中各频率分量的幅度u与频率f的关系，即在频域内观察和分析电路网络或电信号。这时幅度u是频率f的函数，可表示为。 信号频谱。从广义上讲，信号频谱是指组成信号全部频率分量的总集；从狭义上讲，一般的频谱测量中常将随频率变化的幅度谱称为频谱。信号频谱又分为连续频谱和离散频谱（线状频谱）两种类型。,2任务比较 时域分析的任务。显示一个电信号随时间t变化的波形图并求其相关参数。 频域分析的任务。显示一个电路网络或电信号随频率f变化的幅频特性或线状频谱图并求其有关参数。 3适用范围比较 时域分析。当需要研究波形严重失真
3、的原因时采用。 频域分析。当需要研究波形失真很小的原因时采用。 4时域测量与频域测量的联系 时域和频域两种分析方法都能表示同一信号的特性，它们之间必然是可以互相转换的。时域与频域间的关系可以用傅里叶级数和傅里叶变换来表征，因而在测得一个信号的时域表征后，通过傅里叶变换，可以求得其相应的频域表征；反之亦然。,7.1.2 频域测量的分类,频域测量分为以下几种类型。 频率特性测量。主要对电路网络的频率特性进行测量。 选频测量。利用选频电压表，通过调谐滤波的方法，选出并测量信号中某些频率分量的大小。 频谱分析。用频谱分析仪分析信号中所含的各个频率分量的幅参数等。 调制度分析测量。对各种频带的射频信号进
4、行解调，恢复调制信号，测量其调制度。 谐波失真度测量。信号通过非线性器件都会产生新的频率分量，俗称非线性失真。,7.2 线性系统频率特性测量,7.2.1 幅频特性的测量 7.2.2 相频特性的测量 7.2.3 频率特性测试仪的基本组成和工作原理 7.2.4 BT3C-B型频率特性测试仪,7.2.1 幅频特性的测量,1点频测量法（静态测量法）（1）点频测量法的概念点频测量法就是通过逐点测量一系列规定频率点上的网络增益（或衰减）来确定幅频特性曲线的方法，其原理如图7-2所示。图中的信号发生器为正弦波信号发生器，它作为被测网络的输入信号源，提供频率和电压幅度均可调整的正弦输入信号。电压表用来测量被测
5、网络的输入和输出电压，其中电压表I作为网络输入端的电压幅度指示器，电压表作为网络输出端的电压幅度指示器。示波器主要用来监测被测网络输入端与输出端的波形，也就是说示波器应工作在双踪状态。,（2）测量方法在被测网络的整个工作频段内，改变信号发生器输入网络的信号频率，注意在改变输入信号频率的同时，保持输入电压的幅度恒定（用电压表来监测），在被测网络输出端用电压表测出各频率点相应的输出电压，并做好测量数据的记录。然后在直角坐标中，以横轴表示频率的变化，以纵轴表示输出电压幅度的变化，将每个频率点及对应的输出电压描点，再连成光滑曲线，即可得到被测网络的幅频特性曲线，如图7-3中曲线1所示。,（3）点频测量
6、法的特点点频测量法是一种静态测量法。与静态测量法相对应的是动态测量法，它能较好地反映被测网络的动态特性，图7-3中的曲线2就是使用动态测量法所获得的曲线。这时，曲线略有右移，且最大值也略有降低。,图7-3 静、动态测量曲线,2扫频测量法（动态测量法）（1）扫频测量法的概念扫频测量法是在点频测量法的基础上发展起来的。所谓“扫频”，就是利用某种方法，使激励正弦信号的频率随时间变化按一定规律在一定范围内反复扫动。这种频率扫动的信号就称为“扫频信号”。扫频测量法就是将等幅的扫频信号加至被测电路的输入端，然后用显示器来显示信号通过被测电路后振幅的变化。由于扫频信号的频率是连续变化的，因此在屏幕上可直接显
7、示出被测电路的幅频特性。其基本工作原理如图7-4所示。由图可知，它是利用一个扫频信号发生器取代了点频测量法中的正弦信号发生器，用示波器取代了点频测量法中的电子电压表组成的。,图7-4 扫频法测量幅频特性,（2）扫频测量法的基本原理 扫描电压的产生。扫描电路产生线性良好的锯齿波电压，也称为扫描电压（图7-4中的u1和u2）。这个锯齿波电压一方面加到扫频振荡器中对其振荡频率进行调制，使其输出信号的瞬时频率在一定的频率范围内由低,到高作线性变化，但其幅度不变，这就是前述的扫频信号。另一方面，该锯齿波电压通过X放大器放大后加到示波管的X偏转系统，控制电子束水平偏转，配合Y偏转信号来显示图形。 扫频信号
8、的产生。图7-4中的扫频信号发生器是关键环节，它产生一个幅度恒定且频率随时间线性连续变化的信号作为被测网络的输入信号，即扫频信号（图7-4中的u3）。该扫频信号经过被测电路后就不再是等幅的，而是幅度按照被测电路的幅频特性做相应的变化，它相当于调幅波（图7-4中的u4）。该调幅波包络线的形状就是被测电路的幅频特性。再通过检波器取出该调幅波的上包络线（图7-4中的u5）。最后经过Y通道放大，加到示波管的Y偏转系统，控制电子束垂直偏转，最终在荧光屏上显示。, 时间-频率变换（t-f变换）。示波管的水平扫描电压，同时又用于调制扫频振荡器形成扫频信号。因此，示波管屏幕光点的水平移动，与扫频信号频率随时间
9、的变化规律完全一致，所以水平轴也就变换成了频率轴。这就是说，在屏幕上显示的波形就是被测网络的幅频特性曲线。（3）扫频测量法的特点扫频测量法的优点是测量过程简单，速度快，也不会产生漏测现象，还能边测量边调试，大大提高了调试工作效率。扫频法反映的是被测网络的动态特性，测量结果与被测网络实际工作情况基本吻合，这一点对于某些网络的测量尤为重要，如滤波器的动态滤波特性的测量等。扫频测量法的不足之处是测量的准确度比点频测量法低。,7.2.2 相频特性的测量,在测量线性系统的相频特性时，以被测电路输入端信号作为参考信号，输出端信号作为被测信号，如图7-5所示。调节正弦波发生器输出信号的频率，用相位计测量输出
10、端信号与输入端信号之间的相位差。需要注意的是，在改变输出信号频率的同时，应保持其电压幅度的恒定。再用描点的方法可得到相位差随频率的变化规律，即线性系统的相频特性。,图7-5 线性系统的相频特性测量,7.2.3 频率特性测试仪的基本组成和工作原理,频率特性测试仪（简称扫频仪），主要用于测量网络的幅频特性。它是根据扫频测量法的原理设计而成的。简单地说，就是将扫频信号源和示波器的X-Y显示功能结合在一起，用示波管直接显示被测网络的幅频特性曲线，是描绘网络传递函数的仪器。这是一种快速、简便、实时、动态、多参数、直观的测量仪器，广泛地应用于电子工程等领域。如电视机、收录机等家用电器的测试、调整都离不开频
11、率特性测试仪。频率特性测试仪主要由扫频信号发生器、频标电路以及示波器等三部分组成，此外，扫频仪还有一套附件检波探头及电缆探头。其基本结构如图7-6中的虚线框内所示。,图7-6 频率特性测试仪的组成框图,1扫频信号发生器扫频信号发生器主要由扫描电路、扫频振荡器、稳幅电路和输出衰减器等构成，是组成频率特性测试仪的关键部分。它具有一般正弦信号发生器的工作特性，输出信号的幅度和频率均可调节。此外它还具有扫频工作特性，其扫频范围（即频偏宽度）也可以调节。（1）扫描电路也叫扫描发生器，用于产生扫频振荡器所需的调制信号及示波管所需的扫描信号。它既是扫频信号发生器的组成部分，也是示波器的组成部分。（2）扫频振
12、荡器扫频振荡器是扫频信号发生器的核心部分，它的作用是产生等幅的扫频信号。,（3）稳幅电路稳幅电路的作用是减少寄生调幅，从而使扫频信号的幅度恒定。扫频振荡器在产生扫频信号的过程中，都会不同程度地改变着振荡回路的Q值，从而使振荡幅度随调制信号的变化而变化，即产生了寄生调幅。抑制寄生调幅的方法很多，最常用的方法是，从扫频振荡器的输出信号中取出寄生调幅分量并加以放大，再反馈到扫频振荡器去控制振荡管的工作点或工作电压，使扫频信号的振幅恒定。（4）输出衰减器输出衰减器用于改变扫频信号的输出幅度。在扫频仪中，衰减器通常有两组：一组为粗衰减，一般按照每挡10dB或20dB步进衰减；另一组为细衰减，按每挡1dB
13、或2dB步进衰减。多数扫频仪的输出衰减量可达100dB。,2频标电路频标电路是频率标志电路的简称，其作用是产生具有频率标志的图形，叠加在幅频特性曲线上，以便能在屏幕上直接读出曲线上某点相对应的频率值。通常采用差频法来产生频标，其原理如图7-9所示。,图7-9 差频法产生频标的原理框图,晶体振荡器产生的信号经谐波发生器产生出一系列的谐波分量，这些基波和谐波分量与扫频信号一起进入频标混频器进行混频。当扫频信号的频率正好等于基波或某次谐波的频率时，混频器产生零差频。差频信号经低通滤器滤波及放大后形成菱形图形，这就是菱形频标。,3示波器示波器主要包括垂直通道、水平通道和主机通道等三个部分，与前面3.3
14、节所介绍的“通用示波器”部分相似。4扫频仪附件扫频仪附件包括检波探头和电缆探头，是扫频仪外部的一个电路部件。其中检波探头用于直接探测被测网络的输出电压，它与示波器的衰减探头外形相似，但电路结构和作用不同，内藏晶体二极管，起包络检波作用。而电缆探头则用于将等幅的扫频信号传送至被测网络的输入端。由此可见，扫频仪有一个输出端口和一个输入端口：输出端口输出等幅扫频信号，作为被测网络的输入测试信号；输入端口接收被测网络经检波后的输出信号。可见，在测试时频率特性测试仪与被测网络构成了闭合回路。,7.2.4 BT3C-B型频率特性测试仪,1概述BT3C-B型频率特性测试仪是南京涌新电子有限公司（原南京无线电
15、仪器厂）的产品，是由1300MHz的宽带RF信号源和7寸大屏幕显示器组成的一体化宽带扫频仪。它广泛用于1300MHz范围内各种无线电网络，接收和发射设备的扫频动态测试。如各种有源无源四端网络，滤波器，鉴频器及放大器等的传输特性和反射特性的测量，特别适用于各类发射和差转台，有线电视广播以及电缆的系统测试。其内部采用先进的表面安装技术（SMT），关键部件选用先进的优质器件，输出衰减器采用电控衰减，并采用轻触式步进控制，输出衰减量由LED数字显示，确保了整机工作的可靠性。其独特的设计构思提高了仪器的性价比。,3仪器面板图及使用方法BT3C-B型频率特性测试仪的前面板结构如图7-11所示。,图7-11
16、 BT3C-B型频率特性测试仪前面板结构图,（1）仪器的基本操作和检查 频率检查。在屏幕上应有6根（有时为7根）50MHz菱形频标，并可看到左边的零频频标（幅度最大）。“频标方式”按键改变频标也相应改变，“扫频功能”改变扫频方式也相应改变。 输出功率检查。在扫频输出口接毫伏表，面板粗细衰减器均置零，扫频功能键置“点频”，这时输出应大于500mV10%。 （2）频标的读法 扫频功能选“全扫”。若“频标方式”置“50MHz”时，屏幕上总共有6根菱形频标。若“频标方式”置“10/1MHz”时，屏幕上总共有30根较大的菱形频标。 “扫频功能”选“窄扫”。首先逆时针调节“中心频率”旋钮找到零频频标，该频
17、标与其它频标相比，幅度和宽度都较大。然后再顺时针调节“中心频率”旋钮，读取屏幕上的频标，其读法与“全扫”时类似。,7.3 频谱分析仪,7.3.1 频谱分析仪的分类 7.3.2 频谱分析仪的主要技术指标 7.3.3 频谱分析仪的基本结构与工作原理 7.3.4 频谱分析仪的应用,7.3.1 频谱分析仪的分类,（1）按分析处理方法的不同可分为模拟式频谱仪、数字式频谱仪、模拟/数字混合式频谱仪三类。模拟式频谱仪是以扫描式为基础构成，采用滤波器或混频器将被分析信号中各频率分量逐一分离。数字式频谱仪是非扫描式的，以数字滤波器或FFT（快速傅里叶变换）为基础构成。（2）按工作原理的不同可分为实时频谱仪和非实
18、时频谱仪两类。实时分析是指在长度为T的时段内，完成频率分辨率达到1/T的频谱分析；或者待分析信号的带宽小于仪器能够同时分析的最大带宽。（3）按频率轴刻度可划分为恒带宽分析式频谱仪、恒百分比带宽分析式频谱仪两类。前者频率轴为线性刻度，信号的基波分量和各次谐波分量在横轴上等间距排列，适用于周期信号和波形失真的分析。,7.3.2 频谱分析仪的主要技术指标,（1）输入频率范围：指频谱仪能够正常工作的最大频率区间，以Hz表示该范围的上限和下限，由扫描本振的频率范围决定。（2）分辨力带宽：指频谱仪能够分辨的最小谱线间隔，单位是Hz。它表示频谱仪能够把两个彼此靠得很近的等幅信号在规定的点处分辨开来的能力。（
19、3）灵敏度：指在给定分辨力带宽、显示方式和其他影响因素下，频谱仪显示最小信号电平的能力，以dBm、dBu、dBV、V等单位表示。超外差频谱仪的灵敏度取决于仪器的内部噪声。当测量小信号时，信号谱线是显示在噪声频谱之上的。,（4）动态范围：指能以规定的准确度测量同时出现在输入端的两个信号电平之间的最大差值。动态范围的上限受到非线性失真的制约。频谱仪的幅值显示方式有两种：线性和对数。（5）频率扫描宽度：通常指频谱仪显示屏幕最左和最右垂直刻度线内所能显示的响应信号的频率范围。扫描宽度表示频谱仪在一次测量（即一次频率扫描）过程中所显示的频率范围，可以小于或等于输入频率范围。频谱宽度通常又分为三种模式。
20、全扫频：频谱仪一次扫描它的有效频率范围。 每格扫频：频谱仪一次只扫描一个规定的频率范围。每格表示的频谱宽度可调整。 零扫频：频率宽度为零，频谱仪实际上并不扫频，而是变成调谐接收机。,（6）扫描时间：即进行一次全频率范围的扫描、并完成测量所需的时间，也叫分析时间。（7）幅度测量精度：有绝对幅度精度和相对幅度精度之分，均由多方面因素决定。（8）1dB压缩点和最大输入电平 1dB压缩点。在动态范围内，因输入电平过高而引起的信号增益下降1dB时的点。1dB压缩点表明了频谱仪的过载能力。通常出现在输入衰减0dB的情况下，由第一混频决定。 最大输入电平。反映了频谱仪可正常工作的最大限度，它的值一般由通道中
21、第一个关键器件决定。0dB衰减时，第一混频是最大输入电平的决定性因素；衰减量大于0dB时，最大输入电平的值反映了衰减器的负载能力。,7.3.3 频谱分析仪的基本结构与工作原理,频谱分析仪工作原理的关键问题是如何将输入信号Ui按频率成份由低到高分离出来，然后将各频率分量的幅度谱线在CRT显示器进行显示。通常用带通滤波器（或电调谐滤波、混频器）借助于扫描信号来进行分离。1实时频谱仪实时频谱仪因为能同时显示其规定频率范围内的所有频率分量，而且保持了两个信号间的时间关系，使它不仅能分析周期信号、随机信号，而且能分析瞬时信号。其工作原理是针对不同的频率信号而有相应的滤波器和检波器，再经由同步的多工扫描器
22、将信号传送到CRT显示器上。实时频谱仪主要分为多通道频谱仪和快速傅里叶频谱仪两种类型。,（1）多通道频谱仪 多通道频谱仪的工作原理如图所示。,图7-15 多通道频谱仪简化方框图,输入信号同时加到中心频率分别为f01、f02、f0n的n个带通滤波器上，由于f01f02f0n，所以这n个带通滤波器实现了对输入被测信号按频率成份由低到高的分离。每个带通滤波器后面均接有一个检波器，用于对带通滤波器分离出的各频率信号进行幅度检波。所有检波器的输出均送入电子扫描开关。但是否传送到下一级还要受电子扫描开关的控制。电子扫描开关是一个受扫描发生器产生的锯齿波信号控制的电子开关，用于将n个信号轮流接入示波管的垂直
23、偏转系统，使这n个信号在CRT显示器上轮流显示出来。但由于扫描速度较高，示波管有余辉时间，再加上人眼的“视觉滞留”，所以我们看到的是n个信号同时显示在CRT显示器上。扫描发生器产生的锯齿波信号同时加在示波管的水平偏转系统上，产生扫描时间基线。由于受滤波器数量及带宽的限制，这类频谱仪主要工作在音频范围。,（2）快速傅里叶频谱仪 快速傅里叶分析法是一种软件计算法。当知道被测信号f（t）的取样值fk时，则可用计算机按FFT的计算方法求出f（t）的频谱。快速傅里叶频谱仪如图所示。图中低通滤波器、取样电路、A/D转换器和存储器等组成数据采集系统，它将被测信号转换成数字量，并送入FFT处理器中按FFT计算
24、法计算出被测信号的频谱，并显示在显示器上。根据采样定理：最低采样速率应该大于或等于被采样信号的最高频率分量的两倍。快速傅里叶频谱仪的工作频段一般在低频范围内。,图7-16 快速傅立叶频谱仪简化方框图,2扫描调谐频谱仪扫描调谐频谱仪对输入信号按时间顺序进行扫描调谐，因此只能分析在规定时间内频谱几乎不变化的周期信号。这种频谱仪有很宽的工作频率范围：DC至几十兆赫兹。常用的扫描调谐频谱仪又分为扫描射频调谐频谱仪和超外差频谱仪两种类型。（1）扫描射频调谐频谱仪 扫描射频调谐频谱仪的原理如图所示。,（2）超外差频谱仪超外差频谱仪的原理如图7-18所示。它是利用超外差接收机的原理，将频率可变的扫频信号与被
25、分析信号进行差频，再对所得的固定频率信号进行测量分析，由此依次获得被测信号不同频率成分的幅度信息。,图7-18 超外差频谱仪简化方框图,实质上，超外差频谱仪是一种具有扫频和窄带宽滤波功能的超外差接收机，与其他超处差接收机原理相似，只是用扫频振荡器作为本机振荡器，中频电路有频带很窄的滤波器，按外差方式选择所需频率分量。这样，当扫频振荡器的频率在一定范围内扫动时，与输入信号中的各个频率分量在混频器中产生差频（中频），使输入信号的各个频率分量依次落入窄带滤波器的通带内，被滤波器选出并经检波器加到示波器的垂直偏转系统上，即光点的垂直偏转正比于该频率分量的幅值。由于示波器的水平扫描电压就是调制扫频振荡器
26、的调制电压（由扫描发生器产生），所以水平轴变成频率轴。因此屏幕上显示的就是输入信号的频谱图。,7.3.4 频谱分析仪的应用,1对信号参数进行测量具体包括：（1）直接测量各次谐波的频率、幅值，用以判断失真的性质及大小。（2）可以用做选频电压表。（3）根据谱线的抖动情况，可以测量信号频率的稳定度。（4）测试调幅、调频、脉冲调制等调制信号的功率谱及边带辐射。（5）测量脉冲噪声，测试瞬变信号。,2信号仿真测量对于声音信号来说，通常说的“音色”是对频谱而言的，音色如何是由其谐波成分决定的。各种乐器或歌唱家的音色可用频谱来鉴别。通过频谱仪可对各种乐器的频谱进行精确的分析测量。通过与被仿乐器的频谱做精确的比
27、对，可提高电子琴的仿真效果。同理，可通过频谱分析仪的协助来实现语言的仿真。3电子设备生产调测频谱分析仪可显示信号的各种频率成分及幅度，在生产、检测中常用于调测分频器、倍频器、混频器、频率合成器、放大器及各种电子设备整机等，测量其增益、谐波失真、相位噪声、杂波辐射等。如频谱分析仪通常用于无线电通信设备整机检测等，,4电磁干扰（EMI）的测量频谱分析仪是电磁干扰的测试、诊断和故障检修中用途最广的一种工具。频谱分析仪对于一个电磁兼容（EMC）工程师来说就像一位数字电路设计工程师手中的逻辑分析仪一样重要。5相位噪声的测量频谱分析仪还广泛用于信号源、振荡器、频率合成器输出信号相位噪声的测量。相位噪声是信
28、号源、振荡器、频率合成器短期限频率稳定度的表征，也是频谱纯度的一个重要度量指标。信号源、振荡器、频率合成器的随机性频率变化的相位不稳定度是随机的，故称为相位噪声。它通常会引起波形抖动，但在时域内不易辨别，故常在频域内进行测量。,7.4 失真度分析仪,7.4.1 失真度分析仪的组成原理 7.4.2 ZC4121A型自动失真仪,7.4.1 失真度分析仪的组成原理,1谐波失真度的定义谐波失真度定义为信号的全部谐波能量与基波能量之比的平方根值。对于纯电阻性负载,则定义为全部谐波电压(或电流)有效值与基波电压(或电流)有效值之比，用K0表示：（7-5）,式中，K0谐波失真度；U1基波电压有效值；U2、U
29、3、Un各次谐波电压有效值。由于基波难于单独测量，为方便起见，在基波抑制法中，通常按下式来测量失真度：,（7-6）式中，U 信号总的有效值；Kr实际测量的失真度，即失真度的测量值。这就是说，失真度的测量值Kr等于输入信号的谐波分量与总输入信号之比。可以证明，定义值K0与测量值Kr之间存在如下关系：（7-7） 当失真度小于10%时，可以认为K0Kr，否则应按式（7-7）进行修正。,2失真度分析仪的组成原理这里以ZC4121A自动失真仪为例介绍失真度分析仪的组成原理。该仪器主要由输入电路、自动电平调整系统、桥T型基波抑制器、频率自动调谐系统、放大器、滤波器、表头电路、电平判别电路以及稳压电源等九部
30、分组成。其结构原理如图7-20所示。,图7-20 失真度分析仪的组成原理框图,（1）输入电路 输入电路实际上是一个高输入阻抗的跟随器，以减少对输出衰减器的影响。输入电路输入端通常接有由两个稳压二极管和两个电阻组成的正反向过压保护电路。 （2）自动电平调整电路 自动电平调整电路的作用是自动调整被测信号的电平值。被测信号经输入电路衰减以后，使其送至自动电平调整电路的电压约为100316mV，在该电压范围内，自动电平调整电路能自动调整可变衰减器中光敏电阻的阻值，使电路稳定输出1V，即使式（7-6）的分母U1。 （3）桥T型基波抑制器 桥T型基波抑制器的作用是抑制掉被测信号中的全部基波分量，而保留所有
31、谐波分量。主要由无源桥T型网络、基波抑制运放、谐波正反馈跟随器及电容中和电路等四个部分组成。,其中核心部分是无源桥T型网络，如图7-21所示。该网络的基波抑制频率 ，当C110C2时，其基波抑制量约为16dB，二次谐波衰减量约为60%，显然不可能满足失真仪要求。为了满足失真仪对基波抑制量和谐波衰减量的要求，因此加入一个有源基波抑制运放和一个谐波正反馈跟随器。电容中和电路则是用以减少无源桥T型网络输出端分布电容的影响。,图7-21 无源桥T型网络,（4）频率自动调谐控制电路失真度测量仪的频率粗调，是由失真仪面板上的频段开关和频率数值开关共同设定的，频段开关改变无源桥T型网络的电容值，频率数值开关
32、改变无源桥T型网络的电阻值。失真度测量仪频率微调则是由频率自动调谐控制电路进行的。频率自动调谐控制分为相位误差控制和幅度误差控制。相位误差控制是将电平自动调整电路输出信号移相90度后，和基波抑制器输出信号一起加入检相器，检相器输出的误差信号经积分器和电流放大器，改变光电耦合器的电流值，从而改变桥T型电路的一臂电阻R值，实现桥T型网络对频率的准确调谐。幅度误差控制将由自动电平调整电路输出信号和基波抑制器输出信号一起加入幅度检测器，检出误差信号经积分器和电流放大器，改变光电耦合器的电流值，从而实现对基波的全部抑制。,（5）滤波器电路 滤波器主要用来滤除交流电源哼声和高频白噪声，以保证小失真度测试精
33、度，因此一般在0.03%失真度量程时使用。ZC4121A自动失真仪有三个滤波器：400Hz高通滤波器，30KHz和80KHz低通滤波器。其截止频率分别为：400Hz、30KHz和80KHz，在截止频率处约有3dB衰减。然后以-40dB/十倍频程下降。（6）表头电路失真度测量时来自基波抑制器的失真度电压和电平测量时来自电压放大器的电压，在表头电路中放大约300倍，然后用均值检波器变成直流推动表头指示。均值检波前的交流信号并同时送至面板上的示波器插座，可以接示波器观察谐波失真成份。电路中有一个约4V的限幅电路，同时表头采用毫安表。,（7）电平判别电路自动电平调整系统有一个作用范围，超过该范围，自动
34、电平调整电路就不能稳定输出1伏。为了保证失真度测量正确，不致因自动电平调整电路不起作用而导致失真度测试值随输入电压大小变化而变化，故用一个电平判别电路来判断输入电压是否在自动电平调整电路作用范围内。它有过压、欠压两个指示灯。当输入电压过大时，过压指示灯亮；输入电压过小时，欠压指示灯亮；在自动电平调整电路作用范围内时，过压、欠压两指示灯均熄灭。（8）稳压电源。其功能是为各电路提供合适而且稳定的直流电源，保证它们正常工作。,7.4.2 ZC4121A型自动失真仪,ZC4121A型自动失真仪前面板如图7-22所示。,图7-22 ZC4121A自动失真仪前面板布置图,（1）电源开关：控制电源通断。 （
35、2）电源指示灯：指示电源接通与否，灯亮电源接通，灯灭电源断开。 （3）测量表头：与测量过程相配合，可读出失真度和电压等大小。 （4）输入量程：以10dB/挡跳步衰减输入信号。 （5）过欠压指示灯：输入电压过大时，左边指示灯亮；输入电压过小时，右边指示灯亮；输入电压在正常范围内时，两指示灯均熄灭。 （6）频段开关倍率：用于改变失真度测量工作频率的频段。 （7）频率数值开关（一）：用于改变失真度测量工作频率的前面一位数（高位）。 （8）频率调谐指示灯：当被测信号频率相对于失真仪工作频率过低时，左边指示灯亮；当被测信号频率相对于失真仪工作频率过高时，右边指示灯亮；正确调谐时两指示灯均熄灭。,（9）频
36、率数值开关（二）：用于改变失真度测量工作频率的后面一位数（低位）。总频率计算方式为： 失真仪工作频率频率数值开关（一）+频率数值开关（二）频段开关倍率。（10）失真度量程：失真度大小量程控制，共7个按钮，按入有效，弹出无效。如按下10（-20dB）按钮，这测量表头满刻度时的失真度为10%，其他按钮的计算方式类似。若7个按钮均弹出，则测量表头满刻度时的失真度为100%。（11）功能选择开关：用于选择失真仪的工作种类。共有“失真度”、“输入电平”以及“相对电平”三种测量功能供选择。（12）测量信号输入端口：被测信号由此端口输入。,（13）相对电平调节旋钮：功能选择开关在“相对电平”位置时应用。当需
37、要测量放大器的信噪比或频率特性，而被测信号表头指示不满度时，可通过调节此电位器使表头指示满度，便于读出电平的相对值。（14）滤波器按键：测量小失真度信号时，根据被测信号的工作频率接入相应的滤波器，按入则接入，弹出则断开。（15）示波器插座：当需要观察被测信号的谐波波形时，可以从此插座接至示波器。（16）300V衰减开关：当被测信号在100V300V时按下该开关，小于100V弹出该开关。（17）300V衰减指示灯：当灯亮时，指示300V衰减器已接入，输入测量量程实际比面板输入量程指示大10dB。,本章小结,1时域测量和频域测量是从不同的角度去观测同一网络。 2线性系统对正弦信号的稳态响应，称为系统的频率响应，也称为频率特性。点频测量法是一种静态测量法，能反映出被测网络的静态特性。 3频率特性测试仪主要用于测量网络的幅频特性。它是根据扫频测量法的原理设计而成的，其核心部件是扫频振荡器。 4频谱分析仪是用于显示输入信号的功率（或幅度）对频率分布的仪器，简称为频谱仪。其主要功能是测量信号的频率响应。 5失真度分析仪是用来测量失真度的专用仪器。所谓基波抑制法，就是将被测信号中基波分量滤除，测量出所有谐波分量总的有效值，再确定与被测信号总有效值相比的百分数即为谐波失真度值。,
