通信仪器使用实践概要ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,通信仪器使用技术小结,基本理论,电子测量的一般方法,1,）测量手段分类：,A,）直接测量,B,）间接测量,C,）组合测量,2,）测量方式分类：,A,）偏差式测量,B),零位式测量,C),微差式测量,3,）测量性质分类：,A),时域测量,B,）频域测量,C,）数据域测量,D,）随机测量,测量方法选择标准：,1,）被测量本身特性,2,）所测量的要求,3,）测量环境,4,）测量设备,测量仪器,1,）、测量仪器的基本功能。,2,）、仪器的性能指标：精度、稳定性、匹配性（输入输出阻抗）、灵敏性、拟线性、实时性（动态）。,误差,1,、真值,A0,、实际值,A,、指定值,A,s,2,、误差的表示方法：绝对误差、相对误差,3,、误差的来源,：仪器误差、使用误差、人身误差、影响误差,4,误差的分类,4,误差的分类,一、系统误差,二、随机误差,三、粗大误差,信号发生器,1,）信号发生器的用途,2,）信号发生器的分类,3,）信号发生器的基本构成,4,）信号发生器的发展趋势,2,、正弦信号发生器的性能指标,1,）频率范围,2,）频率准确度,3,）频率稳定度,4,）由温度、电源、负载变化而引起的频率变动量,5,）非线性失真系数,(,失真度,),6,）输出阻抗,7,）输出电平,8,）调制特性,信号发生器的基本构成,虽然各类信号发生器产生信号的方法及功能各有不同，但其基本的构成一般都可用 上页图的框图描述，框图中：振荡器是信号发生器的核心部分，由它产生不同频率、不同波形的信号。产生不同频段、不同波形信号的振荡器原理、结构差别很大。,变换器：可以是电压放大器、功率放大器、调制器或整形器。一般情况下，振荡器输出的信号都较微弱，需在该部分加以放大。还有像调幅、调频等信号，也需在这部分由调制信号对载频加以调制。而像函数发生器，振荡器输出的是三角波，需在这里由整形电路整形成方波或正弦波。,输出级：其基本功能是调节输出信号的电平和输出阻抗，可以是衰减器、匹配变压器和射极跟随器等。指示器：指示器用来监视输出信号，可以是电子电压表、功率计、频率计和调制度表等，有些脉冲信号发生器还附带有简易示波器。使用时可通过指示器来调整输出信号的频率、幅度及其他特性。通常情况下指示器接于衰减器之前，并且由于指示仪表本身准确度不高，其示值仅供参考，从输出端输出信号的实际特性需用其他更准确的测量仪表来测量。,电源：提供信号发生器各部分的工作电源电压。通常是将,50Hz,交流市电整流成直流并有良好的稳压措施。,信号发生器中几项最基本最常用的性能指标。,一、频率范围,指信号发生器所产生的信号频率范围，该范围内既可连续又可由若干频段或一系列离散频率复盖，在此范围内应满足全部误差要求。例如国产,XDl,型信号发生器，输，出信号频率范围为,1Hz,1MHz,，分六档即六个频段，为了保证有效频率范围连续，两相邻频段间有相互衔接的公共部分即频段重迭。又如,(,美,)HP,公司,HP8660C,型频率合成器产生的正弦信号的频率范围为主,0kHz,2 600MHz,，可提供间隔为,1Hz,总共近,26,亿个分立频率。,二、频率准确度 频率准确度是指信号发生器度盘,(,或数字显示,),数值与实际输出信号频率间的偏差，通常用相对误差表示。,式中,f,0,为度盘或数字显示数值，也称预调值，,f,1,是输出正弦信号频率的实际值。频率准确度实际上是输出信号频率的工作误差。用度盘读数的信号发生器频率准确度约为,(1,10,),，精密低频信号发生器频率准确度可达,0.5,o,例如调谐式,XFC6,型标准信号发生器，其频率准确度优于,1,，而一些采用频率合成技术带有数字显示的信号发生器，其输出频率具有基准频率,(,晶振,),的准确度，若机内采用高稳定度晶体振荡器，输出频率的准确度可达到,l0-8,10-10,。,三、频率稳定度,频率稳定度指标要求与频率准确度相关。频率稳定度是指其他外界条件恒定不变的情况下，在规定时间内，信号发生器输出频率相对于预调值变化的大小。按照国家标准，频率稳定度又分为频率短期稳定度和频率长期稳定度。频率短期稳定度定义为信号发生器经过规定的预热时间后，信号频率在任意,1.5min,内所发生的最大变化，表示为,式中,f,o,为预调频率，,f,max,、,f,min,分别为任意,15min,信号频率的最大值和最小值。频率长期稳定度定义为信号发生器经过规定的预热时间后，信号频率在任意,3h,内所发生的最大变化，表示为：,四非线性失真系数,(,失真度,),正弦信号发生器的输出在理想情况下应为单一频率的正弦波，但由于信号发生器内部放大器等元、器件的非线性，会使输出信号产生非线性失真，除了所需要的正弦波频率外，还有其他谐波分量。人们通常用信号频谱纯度来说明输出信号波形接近正弦波的程度，并用非线性失真系数表示。,五、输出阻抗,作为信号源，输出阻抗的概念在“电路”或“电子电路”课程中都有说明。信号发生器的输出阻抗视其类型不同而异。低频信号发生器电压输出端的输出阻抗一般为,600Q(,或,1,k,),，功率输出端依输出匹配变压器的设计而定，通常有,50,、,75,、,150,、,600,和,5k,等档。高频信号发生器一般仅有,50,或,75,档。当使用高频信号发生器时，要特别注意阻抗的匹配。,六、输出电平,输出电平指的是输出信号幅度的有效范围，即由产品标准规定的信号发生器的最大输出电压和最大输出功率及其衰减范围内所得到输出幅度的有效范围。输出幅度可用电压,(V,，,mV,，,V),或分贝表示。例如,XD-1,低频信号发生器的最大电压输出为,lHz,1MHz,，,5V,，最大功率输出为,10Hz,700kHz(50,、,75,、,150,、,600),，,4W,。,七调制特性,高频信号发生器在输出正弦波的同时，一般还能输出一种或一种以上的已被调制的信号，多数情况下是调幅信号和调频信号，有些还带有调相和脉冲调制等功能。当调制信号由信号发生器内部产生时，称为内调制，当调制信号由外部加到信号发生器进行调制时，称为外调制。,低频信号发生器,低频信号发生器框图,其大致工作过程？,低频信号发生器框图,函数信号发生器,波形变换网络：,示波器,电子示波器简称示波器。它是一种用荧光屏显示电量随时间变化过程的电子测量仪器。它能把人的肉眼无法直接观察的电信号，转换成人眼能够看到的波形，具体显示在示波屏幕上，以便对电信号进行定性和定量观测，其它非电物理量亦可经转换成为电量使用示波器进行观测，因此示波器是一种广泛应用的电子测量仪器，它普遍地应用于国防、科研、学校以及工、农、商业等各个领域。,垂直通道,1,输入电路,输入电路由探头、衰减器、阻抗变换器组成。被测信号通过垂直偏转通道加到示波管的,Y,偏转板上，整个输入电路可以看成一个二端网络，为了不：失真地传输信号，此二端网络应是一个交直流耦合电路，通过该耦合电路后，信号再加到放大器进行放大。下面先说明输入耦合方式，再说明对于大信号必须加入衰减器的情况。,阻容补偿分压器构成的衰减器,2,阻抗变换器,阻抗变换器一般可由射极跟随器构成。射极跟随器的高输入阻抗使得示波器对外呈现高输入阻抗，射极跟随器的低输出阻抗容易与后接的低阻延迟线相匹配，亦可于发射极接一个电位器，以便微调所显示波形的幅度,.,3,延迟线,当示波器工作在“内”触发状态时，利用垂直通道输入的被测信号去触发水平偏转系统产生扫描电压波，从接受触发到开始扫描需要一小段时间，这样就会出现被测信号到达,y,偏转板而扫描信号尚未到达,x,偏转板的情况，为了正确显示波形，必须将接入,y,通道的 被测信号进行一定的延迟，以便与水平系统的扫描电压在时间上相匹配。通常延迟时间在,50,200ns,之间，这个延迟准确性要求不高，但延迟应稳定，否则会导致图像的水平漂移和晃动。,4,垂直偏转放大器 被测信号经探头检测引入示波器后，微弱的信号必须通过放大器放大后加到示波器的垂直偏转板，使电子束有足够大的偏转能量。垂直偏转通道放大器可以设计成输入端为单端放大器而在接到示波管之前变换成差动放大器，也可以从输入端到输出端都设计成差动放大器,(,推挽放大器,),。差动放大器具有抑制寄生信号的能力，不管这种信号是由附近的干扰源通过空间耦合而来，还是通过传导而来。此外，差动放大器还能大大改善因环境温度、电源电压、晶体管参数等变化引起的漂移。,垂直偏转放大是决定了示波器的带宽 的一个主要方面，有以下几种扩大通频带的措施：,a),选用截止频率高的器件，减少分布电容，选小的集电极电阻。,b),电路中引入负反馈，扩大通频带。,c),引入电抗元件补偿，提高放大器的截止频率。,水平偏转通道,(X,通道,),线性时基扫描方式可分为连续扫描方式和触发扫描两类,扫频仪,说明频标种类，并说明一种生成原理？,频率标记,频率标记是扫频测量中的频率定度。产生频标的基本方法是,差频法,，利用差频方式可产生一个或多个频标，频标的数目取决于和扫频信号混频的基准频率的成分。,所用的频率基准的频率稳定度和准确度较高,频标幅度应基本一致、显示整齐,不包含杂频和泄漏进来的扫频信号,多种频标形式以满足不同的显示和测量需要,电路时延尽可能小以减小频率定度误差,频率标记（续,）,菱形,频标,利用差频法得到，适用于测量高频段的频率特性。对作为基准频率进行限幅、整形和微分，形成含有很多谐波成分的尖脉冲，再和扫频信号混频。,脉冲,频标,由菱形频标变换而来的。将菱形频标送去触发单稳电路并产生输出，整形后形成极窄的矩形脉冲频标，也叫针形频标。宽度较菱形频标窄，在测量低频电路时分辨力更高。,线形,频标,状如一条条极细的垂直亮线，是光栅增辉式显示器特有的频标形式。,频率标记：用于频率值的标定，频率标记简称频标,主要有四种方法（模拟法）：,差频法、电压比较法、吸收法、选频法,差频法：形成菱形频标，适用于高频扫频仪中。（频标宽度）,扫 频 信 号,发 生 器,标 准 信 号,发 生 器,混 频 器,带通滤波器,放大器,谐波发生器,频率标记,4.98MHz,5MHz,5.02MHz,扫频信号,1MHz,振荡信号的五次谐波,5MHz,20kHz,20kHz,混频输出,通过窄带通滤波器并放大,荧光屏上的频标,系列频标的产生：扫频信号在由低变高过程中，与标准信号产生差频，零差频被取出，形成频标。不断改变标准信号频率，频标将在幅频特性曲线上移动,频率时间测量,1,时间的定义与标准,2.,频率的定义与标准,电子计数器,电子计数法测频原理,若某一信号在,T,秒时间内重复变化了,N,次，则根据频率的定义，可知该信号的频率,f,x,为 通常了取,s,或其它十进时间，如,l0s,，,0.1s,，,0.1 s,等等。,相位差测量,用示波器测量相位差方法,(,直接比较法,),相位差转换为时间间隔进行测量,相位差转换为电压进行测量,零示法测量相位差,主要有：用示波器测量；把相位差转换为时间间隔，先测量出时间间隔再换算为相位差；把相位差转换为电压，先测量出电压再换算为相位差；与标准移相器的比较,(,零示法,),等,直接比较法,椭圆法,椭圆法测量相位差,相位差转换为时间间隔进行测量,模拟直读相位计原理框图与各点波形,数字式相位差计,数字式相位差计又称电子计数式相位差计，这种方法就是应用电子计数器来测量周期,T,和两同频正弦波过零点时间差,电压测量,模拟式直流电压测量,交流电压表征和测量方法,电阻测量,直流阻抗,交流阻抗,动态测量,电路模块的功能测量：,二端口网络参数如,S,参数。,计算机化虚拟仪器组网测量,虚拟仪器技术,智能化测量数据,远程测量,-,组网,参考材料：教材,实验材料,电子讲稿,谢谢各位！,