頻率特性測試儀系統研究

程 磊，姜洪杰（鄭州光力科技股份有限公司，450001）

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頻率特性測試儀系統研究

程 磊，姜洪杰
（鄭州光力科技股份有限公司，450001）

摘要：一般來說，在電路測試中，都會檢測其頻率特性，因為其頻率特性主要表現的是電路中的放大器的放大效果與輸入信號所發出頻率間的聯系。本文主要介紹了頻率特性測試儀的一些主要的測量原理和組成結構，最后又根據該頻率測試儀的發展歷程分析了其發展前景，以供廣大同行參考一二。

關鍵詞：頻率特性；直接數字頻率合成；被測網絡；測試儀

0　前言

在電子技術實踐應用過程，在做許多電子實驗之前都需要對所使用的電子設備或網絡做測試工作，例如做試驗之前，需要檢測濾波器，放大器，天線等電子設備進行頻率特性的檢測，所以這種測量儀器也是電子實驗室中最常用到的電子測量儀器之一。下文將根據其發展概況，工作原理，組成結構，注意事項來系統研究頻率特性測試儀。

1　頻率特性測試儀的發展過程概述

最初，頻率特性的測試需要手動使電路頻率發生變化然后在進行逐點測量，這種方式非常繁瑣麻煩。其后，測量人員根據其頻率特性的原理做出了改進，開發除了專門用于測量的頻率特性測試儀，剛剛開發出來的儀器功能并不完善，通常都是由分立元件組合實現其功能，另外，它的顯示部分也只是使用傳統示波器，并無太大創新，這種掃頻儀的缺點很明顯，占地面積大；設備笨重不易使用，操作難以上手，并且其精度也很低。這類使用分立元件的舊式掃頻儀還有其他方面的不足，因為分立元件具有分散性，一些外部條件也很可能會導致參數變化，因此檢測之后的頻率，無論是穩定性，還是抗干擾力都有所欠缺，同時成本也很高。

到了當代，我國科技得到了全面發展的契機，在頻率合成和微電子領域也有了長足的進步，當前新一代的頻率特性測試儀運用了數字量技術對測量實施控制，另外，數據化的信號可以有效的減小分立元件所帶來的影響，在測量方面，該儀器也做了數字化的處理，目前市面上的儀器，大多采用單片機來控制以及運算，但是，科技帶來的進步畢竟還是有限的，現代科技的產物也并不能盡善盡美，一些處于低頻段的儀器，掃頻范圍選擇面依然還很窄，智能化的水平也很低，最重要的是，掃頻精度較低，同時，雖然一些儀器的精度高，測量選擇面也廣，但是其成本也很高。相信隨著我國科技得到進一步發展，我國微電子技術也會更上一個臺階，頻率特性測試儀也會朝著智能化，微型化，低成本方向發展。

2　頻率特性測試儀的測量原理

頻率特性測試儀首先會產生一段50Hz的鋸齒狀波形，該波形不僅控制著示波管電子束位于水平方向上的掃描，與此同時，也可以用來控制一個處于高頻的振蕩器的頻率，它要求在鋸齒波的正程期內產生掃頻信號，最終在逆程期間內產生零電平的直流。如此一來，我們得到的儀器輸出掃頻信號就是是間歇的，因為掃頻鋸齒波的瞬時點平輿電子束在顯示屏水平方向的所處的幾何位置是對應著的，并且掃描鋸齒波的瞬時電平同掃頻信號的瞬時頻率也是相對應的，因此電子束在顯示屏水平方向的幾何位置與掃頻信號的瞬時產生頻率具有正相關聯系，即掃頻儀的水平標尺代表著頻率軸。每次掃描之后，鋸齒波被測網絡的幅頻特性就被出現一次，因為其發出掃描頻率為50Hz，所以示波器的顯示速率為50次/s。由于人類生理條件限制，在人的肉眼中顯示這些就是一條直線。

3　頻率特性測試儀的組成結構和應用

3.1頻率特性測試儀的組成結構

頻率特性測試儀一般由掃頻信號源，調制網絡，解調網絡等組成。如果想要深入的分析各個不同頻率條件下網絡的特性，那么首先應該準備一個能夠產生不同頻率的信號發生器。由于不同的頻率特性測試儀所要求的帶寬不同，有些帶寬高的頻率特性測試儀甚至可以達到幾百兆甚至1GHz。當掃頻信號經過待測網

圖（2）

絡進入調頻網絡時，將待測網絡的頻率-增益信息以及頻率-相位信息都會被存儲下來，并通過解調網絡對這些掃頻信號進行分析，給出與之對應的頻率-幅度關系，頻率相位對應關系。正交解調也叫正交基帶變換，其目的是去掉調制信號中的載頻，將信號變到零中頻（基帶）。該儀器的連接框圖如下圖（2）所示：

3.2頻率特性測試儀應用范圍

頻率特性測試儀應用范圍廣泛，例如濾波器的頻率-增益特性測量，用于測量濾波器在不同帶寬下的幅度衰減；還可以測量RLC串聯電路對應的頻率-增益關系，頻率-相位關系；AFT，LC回路特性，振蕩電路幅頻特性等等。正確得宜的使用頻率特性測試儀，我們可以快速的檢修各種電器的故障，如靈敏度降低，伴音失真等情況，從而給出正確的解決措施。

4　使用頻率特性測試儀的注意事項

現代頻率特性測試儀的使用無論是從操作方式還是工作原路都很容易被人理解，然而還是會可能會有一些操作不當或者理解不當造成錯誤，比如說被測電路或者網絡的波形曲線滯后，除了一些特殊狀況，通常原因是掃頻信號中的網絡滯后所導致的，根據頻率特性測試儀的工作原理，被測網絡的級數越多，其滯后的時間就越久，面對這種情況，我們應該先用其他儀器精確測量其頻率特性，然后根據結果來校正，另外，頻率特性測試儀的調試方法的不同也會引起波形圖的不同，對于這些，我們應該事前有一個基本的了解，在使用該儀器的時候，不用太過于一板一眼的去背使用手冊，而更應該從其原理上入手，使被測電路及網絡在測量過程能夠充分保持原有特性，如若不然，很有可能會產生一些誤差，只是最終測量得出的結果差強人意，失真嚴重。

5　結束語

總的來說，要想使頻率特性測試儀的性能發揮良好，還是要保障頻率源的性能，早期使用分立元件的頻率特性測試儀到如今數字化頻率合成技術，這中間經歷了無數次的探索和發展，如果要使掃頻技術更近一步，我們就必須要投入大量資金和相關的人才在這一領域，縱觀我國在科技這一領域的進步，我相信，頻率特性測試儀將會逐漸變得更加便捷，更加智能，更加低廉。考慮其在電子實驗中的廣泛小勇，我們有理由相信，其發展前景也將會越來越好。

參考文獻

［1］李斌彬，袁朝輝.鋼索傳動裝置頻率特性測試儀的設計［J］.機電一體化，2013，19（3）：78-82.

［2］聞程，齊向東，王興，等.基于DSP的低頻頻率特性測試儀［J］.電子設計工程，2011，19（3）：78-82.

［3］孫緒望，高子航，李登.基于AD9854和FPGA的頻率特性測試儀［J］.電子產品世界，2015（4）：65-67.

［4］吳正玲，郭爽.基于USB的頻率特性測試儀的設計［J］.吉林化工學院學報，2016，33（1）.

［5］呂念芝，張天柱.基于DDS的數字式頻率特性測試儀的軟件設計［J］.菏澤學院學報，2015（2）：24-28.

［6］呂念芝，張天柱.基于DDS的數字式頻率特性測試儀的仿真研究［J］.洛陽師范學院學報，2015（5）：32-36.

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