频率特性测试仪系统研究

程 磊，姜洪杰（郑州光力科技股份有限公司，450001）



频率特性测试仪系统研究

程 磊，姜洪杰
（郑州光力科技股份有限公司，450001）

摘要：一般来说，在电路测试中，都会检测其频率特性，因为其频率特性主要表现的是电路中的放大器的放大效果与输入信号所发出频率间的联系。本文主要介绍了频率特性测试仪的一些主要的测量原理和组成结构，最后又根据该频率测试仪的发展历程分析了其发展前景，以供广大同行参考一二。

关键词：频率特性；直接数字频率合成；被测网络；测试仪

0　前言

在电子技术实践应用过程，在做许多电子实验之前都需要对所使用的电子设备或网络做测试工作，例如做试验之前，需要检测滤波器，放大器，天线等电子设备进行频率特性的检测，所以这种测量仪器也是电子实验室中最常用到的电子测量仪器之一。下文将根据其发展概况，工作原理，组成结构，注意事项来系统研究频率特性测试仪。

1　频率特性测试仪的发展过程概述

最初，频率特性的测试需要手动使电路频率发生变化然后在进行逐点测量，这种方式非常繁琐麻烦。其后，测量人员根据其频率特性的原理做出了改进，开发除了专门用于测量的频率特性测试仪，刚刚开发出来的仪器功能并不完善，通常都是由分立元件组合实现其功能，另外，它的显示部分也只是使用传统示波器，并无太大创新，这种扫频仪的缺点很明显，占地面积大；设备笨重不易使用，操作难以上手，并且其精度也很低。这类使用分立元件的旧式扫频仪还有其他方面的不足，因为分立元件具有分散性，一些外部条件也很可能会导致参数变化，因此检测之后的频率，无论是稳定性，还是抗干扰力都有所欠缺，同时成本也很高。

到了当代，我国科技得到了全面发展的契机，在频率合成和微电子领域也有了长足的进步，当前新一代的频率特性测试仪运用了数字量技术对测量实施控制，另外，数据化的信号可以有效的减小分立元件所带来的影响，在测量方面，该仪器也做了数字化的处理，目前市面上的仪器，大多采用单片机来控制以及运算，但是，科技带来的进步毕竟还是有限的，现代科技的产物也并不能尽善尽美，一些处于低频段的仪器，扫频范围选择面依然还很窄，智能化的水平也很低，最重要的是，扫频精度较低，同时，虽然一些仪器的精度高，测量选择面也广，但是其成本也很高。相信随着我国科技得到进一步发展，我国微电子技术也会更上一个台阶，频率特性测试仪也会朝着智能化，微型化，低成本方向发展。

2　频率特性测试仪的测量原理

频率特性测试仪首先会产生一段50Hz的锯齿状波形，该波形不仅控制着示波管电子束位于水平方向上的扫描，与此同时，也可以用来控制一个处于高频的振荡器的频率，它要求在锯齿波的正程期内产生扫频信号，最终在逆程期间内产生零电平的直流。如此一来，我们得到的仪器输出扫频信号就是是间歇的，因为扫频锯齿波的瞬时点平舆电子束在显示屏水平方向的所处的几何位置是对应着的，并且扫描锯齿波的瞬时电平同扫频信号的瞬时频率也是相对应的，因此电子束在显示屏水平方向的几何位置与扫频信号的瞬时产生频率具有正相关联系，即扫频仪的水平标尺代表着频率轴。每次扫描之后，锯齿波被测网络的幅频特性就被出现一次，因为其发出扫描频率为50Hz，所以示波器的显示速率为50次/s。由于人类生理条件限制，在人的肉眼中显示这些就是一条直线。

3　频率特性测试仪的组成结构和应用

3.1频率特性测试仪的组成结构

频率特性测试仪一般由扫频信号源，调制网络，解调网络等组成。如果想要深入的分析各个不同频率条件下网络的特性，那么首先应该准备一个能够产生不同频率的信号发生器。由于不同的频率特性测试仪所要求的带宽不同，有些带宽高的频率特性测试仪甚至可以达到几百兆甚至1GHz。当扫频信号经过待测网

图（2）

络进入调频网络时，将待测网络的频率-增益信息以及频率-相位信息都会被存储下来，并通过解调网络对这些扫频信号进行分析，给出与之对应的频率-幅度关系，频率相位对应关系。正交解调也叫正交基带变换，其目的是去掉调制信号中的载频，将信号变到零中频（基带）。该仪器的连接框图如下图（2）所示：

3.2频率特性测试仪应用范围

频率特性测试仪应用范围广泛，例如滤波器的频率-增益特性测量，用于测量滤波器在不同带宽下的幅度衰减；还可以测量RLC串联电路对应的频率-增益关系，频率-相位关系；AFT，LC回路特性，振荡电路幅频特性等等。正确得宜的使用频率特性测试仪，我们可以快速的检修各种电器的故障，如灵敏度降低，伴音失真等情况，从而给出正确的解决措施。

4　使用频率特性测试仪的注意事项

现代频率特性测试仪的使用无论是从操作方式还是工作原路都很容易被人理解，然而还是会可能会有一些操作不当或者理解不当造成错误，比如说被测电路或者网络的波形曲线滞后，除了一些特殊状况，通常原因是扫频信号中的网络滞后所导致的，根据频率特性测试仪的工作原理，被测网络的级数越多，其滞后的时间就越久，面对这种情况，我们应该先用其他仪器精确测量其频率特性，然后根据结果来校正，另外，频率特性测试仪的调试方法的不同也会引起波形图的不同，对于这些，我们应该事前有一个基本的了解，在使用该仪器的时候，不用太过于一板一眼的去背使用手册，而更应该从其原理上入手，使被测电路及网络在测量过程能够充分保持原有特性，如若不然，很有可能会产生一些误差，只是最终测量得出的结果差强人意，失真严重。

5　结束语

总的来说，要想使频率特性测试仪的性能发挥良好，还是要保障频率源的性能，早期使用分立元件的频率特性测试仪到如今数字化频率合成技术，这中间经历了无数次的探索和发展，如果要使扫频技术更近一步，我们就必须要投入大量资金和相关的人才在这一领域，纵观我国在科技这一领域的进步，我相信，频率特性测试仪将会逐渐变得更加便捷，更加智能，更加低廉。考虑其在电子实验中的广泛小勇，我们有理由相信，其发展前景也将会越来越好。

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Research on the system of frequency characteristic testing instrument

Cheng Lei，Jiang Hongjie
（Zhengzhou power Polytron Technologies Inc，450001）

Abstract：In general，in circuit testing，it will test its frequency characteristics，because the frequency characteristics of the main performance of the amplifier in the circuit amplifier effect and the input signal frequency of the issue.This paper mainly introduces some of the main measuring principle and the structure of the frequency characteristic tester.Finally，according to the development course of the frequency measuring instrument，the development prospect is analyzed.

Keywords：frequency characteristic；direct digital frequency synthesis；measured network；testing instrument