1、掃頻儀工作原理
掃頻儀實(shí)質(zhì)上是掃頻信號(hào)源與示波器x-y方式的結(jié)合。其組成框圖及工作波形如圖1所示。
圖1 掃頻儀組成框圖及工作波形
掃頻信號(hào)源，即頻率受控振蕩器，在掃描信號(hào)u1控制下產(chǎn)生掃頻信號(hào)u3。
掃描信號(hào)源產(chǎn)生的掃描信號(hào)u1、掃頻起?？刂菩盘?hào)u2分別是掃頻信號(hào)源的頻率控制信號(hào)及停振控制信號(hào)，u1還是示波器的水平掃描信號(hào)。
當(dāng)掃頻信號(hào)u3為鋸齒波電壓時(shí)，由于正程掃描速度慢，回程掃描速度快，使得掃描正程、掃描回程得到的波形不重合而無法觀測(cè)，當(dāng)掃頻信號(hào)u3為正弦波電壓號(hào)，u3在掃描回程時(shí)停振，使顯示出的波形為被測(cè)波形和用作水平軸的水平回掃線的組合。
檢波探頭用于解調(diào)出經(jīng)過被測(cè)電路的掃頻信號(hào)的振幅（包絡(luò)）變化情況，得到被測(cè)電路的幅頻特性曲線。
頻標(biāo)形成電路用于產(chǎn)生進(jìn)行頻率標(biāo)度的頻標(biāo)信號(hào)，以便讀出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率值。
2、產(chǎn)生掃頻信號(hào)的方法
產(chǎn)生掃頻信號(hào)的方法很多，比較常用的是變?nèi)荻O管掃頻。圖2為變?nèi)荻O管掃頻振蕩器原理圖，其中vt1組成電容三點(diǎn)式振蕩器，變?nèi)荻O管vd1、vd2與l1、l2及vt1的結(jié)電容組成振蕩回路，c1為隔直電容，l3為高頻扼流圈。
調(diào)制信號(hào)經(jīng)l3同時(shí)加至變?nèi)莨躹d1、vd2的兩端，當(dāng)調(diào)制電壓隨時(shí)間作周期性變化時(shí)，vd1、vd2結(jié)電容的容量也隨之變化，從而使振蕩器產(chǎn)生掃頻信號(hào)。
圖2 變?nèi)荻O管掃頻振蕩器原理圖
變?nèi)荻O管
變?nèi)荻O管：又稱“可變電抗二極管”。是一種利用pn結(jié)電容（勢(shì)壘電容)與其反向偏置電壓vr的依賴關(guān)系及原理制成的二極管。所用材料多為硅或砷化鎵單晶，并采用外延工藝技術(shù)。反偏電壓愈大，則結(jié)電容愈小。主要參量是：零偏結(jié)電容、零偏壓優(yōu)值、反向擊穿電壓、中心反向偏壓、標(biāo)稱電容、電容變化范圍（以皮法為單位）以及截止頻率等，對(duì)于不同用途，應(yīng)選用不同c和vr特性的變?nèi)荻O管，如有專用于諧振電路調(diào)諧的電調(diào)變?nèi)荻O管、適用于參放的參放變?nèi)荻O管以及用于固體功率源中倍頻、移相的功率階躍變?nèi)荻O管等。
用于自動(dòng)頻率控制和調(diào)諧用的小功率二極管稱變?nèi)荻O管。通過施加反向電壓，使其pn結(jié)的靜電容量發(fā)生變化。因此，被使用于自動(dòng)頻率控制、掃描振蕩、調(diào)頻和調(diào)諧等用途。通常，雖然是采用硅的擴(kuò)散型二極管，但是也可采用合金擴(kuò)散型、外延結(jié)合型、雙重?cái)U(kuò)散型等特殊制作的二極管，因?yàn)檫@些二極管對(duì)于電壓而言，其靜電容量的變化率特別大。結(jié)電容隨反向偏置電壓vr變化，取代可變電容，用作調(diào)諧回路、振蕩電路、鎖相環(huán)路，常用于電視機(jī)高頻頭的頻道轉(zhuǎn)換和調(diào)諧電路，多以硅材料制作。
頻標(biāo)產(chǎn)生電路
掃頻儀采用在幅頻特性曲線上疊加頻標(biāo)的方法進(jìn)行頻率標(biāo)度，包括菱形頻標(biāo)和針形頻標(biāo)兩種，一般由差頻電路產(chǎn)生。
菱形頻標(biāo)
圖3(a)為菱形頻標(biāo)產(chǎn)生原理圖，它對(duì)掃頻信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的基波、諧波進(jìn)行混頻而得到“零差頻”的菱形頻標(biāo)，如圖3(b)所示。設(shè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率為fs，則諧波信號(hào)源輸出信號(hào)頻率為基波fs及各次諧波fs1、fs2、fs3、fs4、fs5、…。掃頻信號(hào)與諧波信號(hào)源輸出信號(hào)經(jīng)混頻器混頻后，再經(jīng)低通濾波輸出差頻信號(hào)，由此得到一系列零差點(diǎn)。
例如在f=fs1處差頻為零，而f在fs1點(diǎn)附近差頻越來越大，由于低通濾波器的選通性，在靠近零差點(diǎn)的幅度最大，兩邊信號(hào)幅度迅速衰減，于是在f=fs1處形成“菱形頻標(biāo)”。同理，在f=fs2、f=fs3……處也形成菱形頻標(biāo)。菱形頻標(biāo)與幅頻特性曲線疊加便出現(xiàn)圖3(b)所示的圖形，配合標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源可讀出頻標(biāo)的頻率值。
圖3 菱形頻標(biāo)產(chǎn)生原理
菱形頻標(biāo)是由低通濾波器對(duì)差頻信號(hào)的選擇性而形成的，其選擇性不可能無限高，故菱形頻標(biāo)總要占有一定的寬度，只有在特性曲線上占有的寬度相對(duì)較窄時(shí)，才能形成相對(duì)很細(xì)的可分辨的頻標(biāo)，否則頻標(biāo)相互靠近、連接、甚至局部疊加，難以確定頻率值。故菱形頻標(biāo)適于高頻測(cè)量。
bt-3c型頻率特性測(cè)試儀采用差頻法產(chǎn)生菱形頻標(biāo)，為了提高頻標(biāo)的準(zhǔn)確度，采用頻率分別為1mhz和10mhz的晶體振蕩器產(chǎn)生菱形頻標(biāo)。
針形頻標(biāo)
在低頻掃頻儀中常用針形頻標(biāo)，其產(chǎn)生方法與菱形頻標(biāo)相似。利用菱形差頻信號(hào)觸發(fā)單穩(wěn)觸發(fā)器，使之輸出一個(gè)窄脈沖，窄脈沖經(jīng)整形后再與幅頻特性曲線在y放大器中疊加，最后出現(xiàn)在幅頻特性曲線上。窄脈沖的寬度可由單穩(wěn)觸發(fā)器調(diào)節(jié)得很窄，所以產(chǎn)生的頻標(biāo)形似細(xì)針，稱之為針形頻標(biāo)，適用于低頻測(cè)量。例如，bt-4型低頻頻率特性測(cè)試儀即采用針形頻標(biāo)。