模拟式扫频信号源基本构成

信号源工作原理
信号源工作原理是指在通信系统中产生、改变和传输信号的过程。

信号源通常是由电子器件或电路组成的，它能够将输入的信息转换为相应的电信号，以便在通信系统中传输和接收。

信号源根据工作原理的不同，可以分为模拟信号源和数字信号源。

模拟信号源是通过模拟电路来产生连续的模拟信号。

它通常由振荡器、放大器、滤波器等组成。

振荡器可以产生稳定的原始信号，而放大器和滤波器可以对信号进行增强和处理，以达到所需的信号特性。

模拟信号源可以产生连续的信号，如正弦波、方波等，适用于模拟通信系统。

数字信号源是通过数字电路来产生离散的数字信号。

它通常由数字信号处理器（DSP）、数字逻辑门、数字模拟转换器（DAC）等组成。

数字信号源可以将输入的数字信息转换为
对应的数字信号，并通过数字逻辑门进行逻辑操作和处理，最后通过DAC转换为模拟信号输出。

数字信号源能够产生离散
的信号，如脉冲、序列等，适用于数字通信系统。

在信号源工作过程中，需要考虑信号源的稳定性、精度、频率范围和输出功率等性能指标。

此外，信号源也要与其他组件（如调制器、解调器）相匹配，以确保整个通信系统的正常运行。

总的来说，信号源工作原理是将输入的信息转换为对应的电信
号，并提供合适的信号特性，以满足通信系统的需求。

不同类型的信号源根据其工作原理的不同，可以适用于不同的通信系统。

扫频仪使用技巧在电子测量中，经常遇到对网络的阻抗特性和传输特性进行测量的问题，其中传输特性包括增益和衰减特性、幅频特性、相频特性等。

用来测量前述特性的仪器我们称为频率特性测试仪，简称扫频仪。

它为被测网络的调整，校准及故障的排除提供了极大的方便。

扫频仪一般由扫描锯齿波发生器、扫频信号发生器、宽带放大器、频标信号发生器、X轴放大、Y轴放大、显示设备、面板键盘以及多路输出电源等部分组成。

其基本工作过程是通过电源变压器将50Hz市电降压后送入扫描锯齿波发生器，就形成了锯齿波，这个锯齿波一方面控制扫频信号发生器，对扫频信号进行调频，另一方面该锯齿波送到X轴偏转放大器放大后，去控制示波器X轴偏转板，使电子束产生水平扫描。

由于这个锯齿波同时控制电子束水平扫描和扫频振荡器，因此电子束在示波管荧光屏上的每一水平位置对应于某一瞬时频率。

从左向右频率逐渐增高，并且是线性变化的。

扫频信号发生器产生的扫频信号送到宽带放大器放大后，送入衰减器，然后输出扫频信号到被测电路。

为了消除扫频信号的寄生调幅，宽带放大器增设了自动增益控制器（AGC）。

宽带放大器输出的扫频信号送到频标混频器，在频标混频器中与1MHz和10MHz或50MHz晶振信号或外频标信号进行混频。

产生的频标信号送入Y轴偏转放大器放大后输出给示波管的Y轴偏转板。

扫频信号通过被测电路后，经过Y轴电位器、衰减器、放大器放大后送到示波管的Y轴偏转板，得被测电路的幅频特性曲线。

早期频率特性的测量用逐点测绘的方法来实现。

在整个测量过程中，应保持输入到被测网络信号的幅度不变，记录不同频率下相应输出的电压，根据所得到的数据，就可以在坐标纸上描绘出该网络的幅频特性曲线。

显然，这种方法不仅操作繁锁、费时，而且有可能因测量频率间隔不够密而漏掉被测曲线上的某些细节，使得到的曲线不够精确。

扫频测量法是将等幅扫频信号加至被测电路输入端，然后用示波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，在示波器屏幕上可直接显示出被测电路的幅频特性。

信号源的原理信号源是指产生信号的设备或电路，它的原理是通过特定的方法将原始信息转化为电信号，并将其发送出去。

以下是信号源的原理介绍：1. 信号源的基本原理：信号源通常基于物理或电子元件，通过激励电路来产生特定频率、振幅和波形的电信号。

这些电信号可以是模拟信号（连续变化的信号）或数字信号（离散变化的信号）。

2. 模拟信号源原理：模拟信号源一般采用振荡电路来产生连续变化的信号。

常见的模拟信号源包括正弦波振荡器、方波/矩形波振荡器、三角波振荡器等。

这些振荡器内部包含了电容、电感、晶体管等元件，通过它们的相互作用来产生稳定的振荡信号。

3. 数字信号源原理：数字信号源通常由数字信号处理器（DSP）或微控制器来生成。

通过数电子元件如逻辑门、触发器等，将数字信号转化为电平高低的脉冲序列。

这些脉冲序列可以经过数字模拟转换器（DAC）转化为模拟信号，或者直接用于数字系统中。

4. 信号源的调制原理：除了基本的信号生成，信号源还可以通过调制技术对信号进行改变。

例如调频（FM）调制通过改变信号的频率来编码信息；调幅（AM）调制则是通过改变信号振幅来传输信息。

这些调制方法可以在信号源中应用，实现不同的信号传输方式。

5. 信号源的应用原理：信号源广泛应用于通信、测量、音频、视频等领域。

例如在通信中，信号源可以作为发送端的发射源，将原始信息以合适的信号格式传送出去。

在音频领域，信号源可以为音频设备提供测试信号，用于校准音频系统的性能。

总的来说，信号源的原理是通过合适的电子元件或数字信号处理器，将原始信息转化为电信号，并通过特定的方法进行调制和处理，最终产生相应的信号。

这些信号可以用于各种应用中，以传输、测试或控制等形式对信号进行处理和利用。

第三章合成式扫频信号源基本构成近代微波测量技术对信号源频率准确度和稳定度的要求越来越高，而信号源输出频率的准确度和稳定度，主要决定于主振荡器的性能指标。

模拟式扫频源是利用宽带电调振荡器作为主振荡器，再加上所要求的各种功能辅助电路和计算机软、硬件构成的扫频信号源。

在它们的构成中，由于没有考虑用参考频率进行稳频的措施，故频率稳定度和准确度都很难满足近代微波测量对频率准确度和稳定度的要求。

虽然适当的补偿和巧妙的设计可以最大限度地降低它们的影响，但本质上是不可能完全消除的。

随着电子技术的发展，已将高频率稳定度和准确度的晶体振荡器引入标准信号源。

但用晶体振荡器作为频率源时，其电路多在单一频率下工作，或可在极小频率范围内微调。

所以要将它用作宽带扫频信号源，还需要利用其振荡频率高度稳定和准确的特点，产生离散的、准确的、稳定的系列频谱，作为扫频测试信号，用这种方法制成的信号源称为频率合成式扫频信号源。

早期频率合成的含义是采用物理的方法，进行频率的加、减、乘、除运算，把一个作为参考的特殊频率信号(时基)变换为所需的频率，并使其具有与时基相同的频率稳定度和准确度。

频率合成技术开始于30年代，至今已发展成为电子设备中的一种重要部件，在电子测量技术中已得到广泛应用。

按频率合成方法分为直接合成法和间接合成法，按频率合成形式分为直接频率合成式、锁相频率合成式和数字频率合成式三种类型。

3.1 频率合成技术简述频率合成器也称频率综合器。

频率合成技术是用一个或少量的高稳定度的振荡器(如石英晶体振荡器)，通过谐波发生器(如阶跃恢复二极管倍频电路)或谐波混频器或锁相环路的方法来扩展频率的一种技术。

从而可以得到高稳定度的标准频率。

利用这种技术，能将较低的标准频率扩展到更高的频率乃至微波频率范围。

频率合成器能给出与晶振频率稳定度相同的大量离散频率。

3.1-1 直接式频率合成法早期的频率合成是通过混频(加减)、倍频(乘)、分频(除)来实现的，由于直接实现频率的变换，称为直接频率合成。

第二章模拟式扫频信号源基本构成2.1 引言目前常用的微波信号源主要分为三种类型：模拟式微波扫频信号源、微波合成信号源及微波合成扫频信号源。

这是从实现方式和输出信号的频率特征方面归类的。

微波扫频信号源既可输出快速连续的扫频信号，又可输出点频信号。

其输出信号的指标较差，但价格便宜，可应用于一般的通用测试。

微波合成信号源可输出频率精确、频谱优良的信号，一般还可进行步进和列表扫频，价格较高。

微波合成扫频信号源将以上两种信号发生器有机结合，功能丰富，性能优良，但价格昂贵。

信号源的作用归根结底是为通信或测量提供频谱资源。

要准确地评价信号源的性能特性，必须掌握其输出信号的表征方法。

微波合成源的性能特性主要包括频率特性、输出特性和调制特性三个方面：一、频率特性1. 频率范围亦称频率覆盖，即信号源能提供合格信号的频率范围，通常用其上、下限频率说明。

频带较宽的微波信号源一般采用多波段拼接的方式实现。

目前，微波信号源已实现从10MHz到60GHz的同轴连续覆盖;再往上则分别覆盖每个波导波段，最高有178GHz的产品出现。

2. 频率准确度和稳定度频率准确度是信号源实际输出频率与理想输出频率的差别，分为绝对准确度和相对准确度。

绝对准确度是输出频率的误差的实际大小，一般以kHz、MHz等表示;相对准确度是输出频率的误差与理想输出频率的比值。

稳定度则是准确度随时间变化的量度。

合成信号发生器在正常工作时，频率准确度只取决于所采用的频率基准的准确度和稳定度，稳定度还与具体设计有关。

合成器通常采用晶体振荡器作为内部频率基准，影响长期稳定性的主要因素是环境温度、湿度和电源等的缓慢变化，尤其是温度影响。

因此根据需要不同，可分别采用普通、温补、甚至恒温晶振，必要时可让晶振处在不断电工作状态，目前通用恒温晶振的日稳定度可以达到5×10-10，校准后准确度可以超过10-8。

非合成类信号发生器的频率准确度取决于频率预置信号的精度及振荡器的特性，一般情况下在0.1%左右。

模块功能介绍信号源及频率计模块该模块包含有模拟信号源功能、扫频源、频率计功能以及时钟信号源功能功能。

模块可调旋钮、指示灯、按键、开关以及测试端口的位置标识图1、模块端口简要说明P1：频率计输入端口；P2：模拟信号输出端口。

P3：64K载波输出端口。

P4：256K载波输出端口。

P5：时钟信号源输出端口。

S1：模块的供电开关。

S2：模式切换开关。

开关拨上选择“信号源”模式，开关拨下选择“频率计模式”。

S3：扫频开关。

当开关拨向上拨时，开始扫频；当开关向下拨时，停止扫频。

S4：波形切换开关。

S5：扫频设置按钮。

S7：时钟频率设置。

W1：模拟信号输出幅度调节旋钮。

ROL1：模拟信号频率调节。

频率：轻按旋转编码器可选择信号源频率步进。

顺时针旋转增大频率，逆时针旋转减小频率。

频率旋钮下有三个标有×10、×100、×1K的指示灯指示频率步进：2、模拟信号源功能说明模拟信号源功能主要由P2、P3和P4三个端口输出。

其中，P3端口输出固定幅度和固定频率为64KHz的正弦波信号。

P4端口输出固定幅度和固定频率128KHz的正弦波信号。

P2端口输出的波形可提供三种，分别为：正弦波、三角波、方波。

P2输出信号是通过“波形切换S4”按键开关进行切换波形；其频率可以通过“频率调节ROL1”旋钮来调节，正弦波频率的可调范围为：10Hz~2MHz，三角波和方波频率的可调范围为：10Hz ~100KHz。

其输出幅度可由“模拟输出幅度调节”旋钮控制，可调范围为：0V~5V。

（注意：使用P2输出信号时，需将“扫频开关S3”拨至“OFF”状态。

）大家可进行如下操作，以便于熟悉信号源功能的使用：开总开关、各模块开关！！（1）实验系统加电，将“扫频开关S3”拨至“OFF”状态，按下波形切换按钮S4，如选择输出正弦波，则对应指示灯“SIN”亮。

（2）用示波器进行观察测试点TP2或端口P2，可观测到正弦波。

（3）调节信号幅度调节旋钮W1，可在示波器上观察到信号幅度的变化；按击“频率调节ROL1”可选择频率步进档位，再旋转ROL1可改变频率值，在示波器上观察到信号频率的变化。

扫频信号源电路图与工作原理最简单的扫频信号源就是用一个选定的周期性的信号控制压空振荡器，使其频率按照控制信号的周期发射相应的变化。

控制信号有可能是正弦波，也可能是锯齿波，还有可能是三角波，波形根据需要而定。

压控振荡器也没有什么特别的地方，就是将振荡器的选频电路中的器件换成电压控制性即可，目前常用的做法是将ＬＣ选频电路中的Ｃ换成变容二极管，改变二极管的结电压，二极管的电容发生变化，于是振荡频率也就会发生相应的变化，成为压控振荡器。

下图便是一个很实用的电路。

图中的电路参数适合工作于２００－５００ＭＨｚ，若是５００ＭＨｚ以上频率可将６．８Ｐ电容换成３．３Ｐ，８００ＭＨｚ以上则应换成２Ｐ。

至于变容管上串联的电容可根据调制信号的属性在较大范围内内选择。

假如调制信号为视频，上图便成了一个很实用的调频电视调制器。

假如调制信号为锯齿波，则成为扫频信号发生器。

但是，这样的扫频信号发生器的用途很有限，因为扫频的宽度太小。

要想获得较宽的扫源，用这样一个简单的振荡器是很难实现的。

对于频率可调的ＬＣ谐振回路，可调范围是很有限的。

在较低频率时，如中波收音机，最高频率可以做到最低频率的３倍多一些。

在频率较高时，分布电容的影响较大，这个倍数逐渐减小，所以用一个振荡器做出来的可变频率现对范围很有限。

相对范围不容易增加，绝对范围是可以增加的，例如１０００－２０００ＭＨｚ的振荡器，最低频率１０００ＭＨｚ，最高频率２０００ＭＨｚ，有１０００ＭＨｚ的可调范围，却是很容易实现。

因此，若是用一个固定的１０００ＭＨｚ振荡器，与１０００－２０００ＭＨｚ的可变频率振荡器混频，非常容易获得０－１０００ＭＨｚ的差频，如下图所示。

说起来容易，想起来更容易，倘若真的需要这样一套装置，设计制作的工作量也还是不小的。

对于产品设计，这点儿工作量倒不算什么，但对于爱好者实验来说有点儿不合算。

好在有不少成品可以利用，例如电视机的ＵＨＦ本振，起码能保证（４７０＋３８）ＭＨｚ────（８６０＋３８）ＭＨｚ的电控可调范围；卫星接收机的调谐解调器本振频率绝对可调范围更大，大部分能保证（８５０＋４８０）ＭＨｚ────（２２５０＋４８０）ＭＨｚ的电控可调范围。