波形路由器跟猫的区别

应用指南任意波形/函数发生器为AM/FM无线电测试和校正提供通用方便的解决方案2www.
tektronix.
com/signal_generators任意波形/函数发生器为AM/FM无线电测试和校正提供通用方便的解决方案应用指南图1.
TDS2000B系列示波器和AFG3252信号源.
测试、校正和调试传统AM/FM无线电是任何电子器件技术人员需要拥有的一项基本技能.
不管是作为教室练习,还是在商用维修站中进行维修,这些任务都要求有效掌握DC和AC电子器件基础知识和RF行为.
同样重要的是,这些程序要求全面了解用于整个行业中无线电工作和许多其它应用的核心测量工具:信号发生器和示波器1.
图1说明了使用这些工具的典型测量设置.
在本应用指南中,我们将考察这两个工具怎样在从音频频段到FM频谱(88-108MHz)的频率中为无线电测量提供支持.
在我们的实例中,信号发生器将是任意波形/函数发生器,这是一种为无线电工作提供了所需带宽的通用仪器.
示波器是数字存储示波器,拥有完善的触发功能,当然也拥有足够的带宽,可以准确地捕获无线电RF段和IF频段中的信号.
任意波形/函数发生器本文中的应用实例将使用任意波形/函数发生器(AFG)作为输入信号源.
AFG采用强大的结构,依靠直接数字合成技术,生成几乎任何波形形状和噪声信号等等.
大多数传统函数发生器采用模拟振荡器生成许多固定的波形类型:正弦波、方波、锯齿波等等.
相比之下,AFG存储和读取波形样点,在非常宽的频率范围内复现低失真信号.
本应用指南中使用的具体仪器是泰克AFG3252.
它有两个独立输出,支持的正弦波频率范围高达240MHz.
AFG3252包括所有常用的预置函数发生器波形及许多其它波形.
此外,其存储器支持用户自定义的任意形状的波形.
仪器还提供内置频率扫描和其它功能,简化了无线电测试和调试任务.
1还应使用DC电压/电流测量仪表,但这里的测量不要求使用这些仪表.
www.
tektronix.
com/signal_generators3任意波形/函数发生器为AM/FM无线电测试和校正提供通用方便的解决方案应用指南图2.
超外差无线电接收机.
FM段FMRF放大器FM混频器第一个FMIF放大器第二个FMIF放大器FM检波器FM振荡器音频放大器AM振荡器AM混频器第一个AMIF放大器第二个AMIF放大器AM检波器AM段示波器示波器将采用泰克TDS2024B,这种数字存储示波器(DSO)提供了200MHz的带宽,足以满足AM/FM无线电应用.
尽管TDS2024B拥有四条输入通道,但两通道仪器同样能够完成这一工作.
在后面的部分应用实例中,还将使用TDS2024B的独立触发输入.
示波器配备为TDS2000B系列设计的低电容(17pF)无源P2220探头.
被测的无线电电路图2说明了本应用介绍的超外差无线电的方框图.
无线电是ElencoTM电子公司以工具箱形式提供的AM/FM-108K型号的接收机.
下面各个实例中的电路和测量原理适用于几乎任何晶体管化的AM/FM无线电接收机.
为简单起见,本方框图和后面的讨论假设采用非立体声无线电,可以切换到AM频段或FM频段,对每类广播只有一个音频输出.
超外差无线电的工作方式是通过外差流程把进入的信号频率转换成较低的频率.
接收机把内置本振的信号与天线的进入信号混合在一起.
两个不同频率被复用,生成两个新信号,一个位于两个原始信号的频率和上,另一个位于两个信号的频率差上.
得到的信号差现在称为IF,它继续通过无线电电路,进行滤波、放大和解调,以生成最终音频输出.
我们的无线电实例(及大多数其它消费者AM无线电)的AM段的中频是455kHz.
大多数AM接收机的中频是10.
7MHz.
下面的应用实例将考察超外差接收机的部分关键测试步骤.
每个步骤都是常用的无线电测量项目,可以全面利用AFG和示波器的优势.
4www.
tektronix.
com/signal_generators任意波形/函数发生器为AM/FM无线电测试和校正提供通用方便的解决方案应用指南图3.
IF带宽测量的设置配置情况.
任意波形/函数发生器触发数字存储示波器(DSO)第一个AMIF放大器第二个AMIF放大器注:所有建议的AFG幅度值都是使用上面的具体无线电频段和模型根据经验确定的.
当然在测试其它类型的无线电设备时,有必要试验这些值.
关键在于根据被测设备的实际需求优化AFG设置.
AM段中频(IF)带宽测量这一测试的目的是确认IF放大器电路可以传送455kHzIF信号,而没有明显衰减.
这一测试还确定"3dB"点,即信号幅度下降3dB的455kHz任意一侧的频率.
测试设置如图3所示.
我们简化了示意图,故意省掉了本测试中没有涉及的组件和连接.
AFG把IF信号输入TP-AFG上的电路,也就是第一个IF放大器晶体管的输出.
示波器从TP-DSO中提取得到的信号,也就是第二个IF放大器的输出.
通过扫描两个"边界"频率之间的AFG频率,我们可以确定后一个放大器的有效频响.
常见作法是通过一个.
001F电容器把信号源输出耦合到无线电测试点.
这可以防止DC电流在任何方向上流动,包括从信号源流到无线电电路,或从无线电流回信号源.
但是,这个步骤是可选的.
www.
tektronix.
com/signal_generators5任意波形/函数发生器为AM/FM无线电测试和校正提供通用方便的解决方案应用指南表1.
开始频率430kHz结束频率480kHz幅度在上一个步骤中根据经验确定扫描2.
5秒返回2.
5秒按"More"(显示下一套参数)保持0(零)秒类型线性按"More"(显示最后一套参数)模式重复信号源内部跳变沿正除信号路径I/O连接外,把AFG前面板上的OutputTTL信号直接连接到示波器的ExternalTrigger输入上.
这可以使示波器的采集与AFG信号同步,即使在测试过程中信号频率发生变化.
当然,示波器通过一只探头连接到TP-DSO上,如泰克P2220.
探头的输入电容应很小,避免"解调谐"TR-IF2,也就是第二个AMIF放大器的输出变压器.
P2220的输入电容为17pF.
建立基线波形在AFG上选择一个正弦波形,把模式设置成"Continuous",把输出频率设置成455kHz.
打开无线电电路电源,调节AFG输出幅度,直到示波器上的波形对具体被测无线电达到推荐值.
在我们的无线电实例中,根据经验确定的值,也就是第二个IF放大器的输出是4Vp-p.
可能必需同时调节TR-IF2,以在提高AFG幅度时保持最大输出.
得到的波形是第二个IF放大器在455kHz时的基线响应.
设置频率扫描这个测量的关键在于使用一个频率范围驱动IF电路,捕获其变化的幅度响应.
AFG的扫描功能可以轻松实现这一点.
它可以编程,在两个端点之间平滑连续地改变输出频率.
在AFG上把运行模式设置成"Sweep",对表1中汇总的参数编程.
这个指令顺序告诉AFG在2.
5秒内从430kHz到480kHz向上扫描频率,然后在下一个2.
5时间增量中向回扫描到430kHz.
"返回"扫描是冗余的;它单纯地复制向上扫描的结果.
通过在一个视图中显示相关参数,如开始频率和结束频率、幅度和扫描时间,AFG3252简化了整个设置程序.
用户只需按一个按钮,就可以显示下一个逻辑参数集.
此外,仪器显示将生成的波形图像,如图4所示.
图4.
初始IF带宽测量的AFG设置.
6www.
tektronix.
com/signal_generators任意波形/函数发生器为AM/FM无线电测试和校正提供通用方便的解决方案应用指南设置采集,捕获波形在示波器上,按"Acquire",然后按相应的软按钮,选择"PeakDetect".
PeakDetect模式将提供包络式显示,其理解起来比由离散波形周期组成的显示要容易.
触发设置至关重要.
仪器评估输入信号,运行一个采集(使用SingleSequence模式),捕获感兴趣的数据,即正弦波的一次向上频率扫描.
忽略返回扫描.
按"TriggerMenu"按钮,设置下面的参数(表2).
类型边沿跳变沿上升信号源外部模式单一耦合DC表2.
标称触发电平是8mV,但可能需要对一定的无线电模型根据经验确定这个值.
然后,把Sec/Div设置成250ms,把输入通道的Volts/Div设置成500mV或根据经验确定的相应值.
通过这些设置,可以捕获和显示从430kHz到480kHz的整个频率扫描.
按Run/Stop采集信号,然后确定触发点位置(在屏幕最左侧用箭头表示).
事实上,这会把430kHz扫描结束点放在显示画面的左侧.
把波形包络确定在垂直方向中心,然后继续操作.
结果应类似于图5所示的结果.
这个波形包络的形状有待解释.
输入波形包含着从430kHz到480kHz的频率.
包络表示IF放大器不能(在设计上)同等地放大所有这些频率.
明显高于或低于455kHz扫描中心点的频率会稳定地下落到比指定中间频率低的幅度上.
分析结果看一下图5,波形包络的下半部分是中心线上方的信息的镜像图,在分析中不需要考虑它.
按照惯例,-3dB点定义为信号幅度是其峰值70.
7%的频率.
因此,计算带宽的第一步是测量峰值幅度.
为此,只需设置包络顶部的电压光标1.
峰值电压值出现在屏幕的右侧.
把这个值乘以.
707,获得-3dB幅度,把电压光标2设置成这个值.
IF带宽是光标2与波形包络相交的两个点之间的跨度.
低3dB拐角图5.
IF带宽测量的响应包络.
光标1光标2带宽高3dB拐角www.
tektronix.
com/signal_generators7任意波形/函数发生器为AM/FM无线电测试和校正提供通用方便的解决方案应用指南由于整个扫描包含总共50kHz的频率(430kHz-480kHz),其分布在10个水平时间格中,因此每个格线格对应5kHz,每个小分格等于1kHz.
所以,通过数光标2与波形包络的交点之间的分格数量,然后乘以1kHz,可以计算得出IF带宽.
在本例中,AM段的IF带宽约为23kHz.
FM段IF带宽测量IF带宽测量的程序与AM无线电段非常相似,但频率和幅度参数不同.
在本例中,我们将在每个FMIF放大器上进行测量.
图6是简化的示意图,重点是由放大器有源部分组成的单个NPN晶体管.
从本质上看,我们正在测量这个晶体管基底与集电极的联接.
当然,周围电容器和变压器在确定净频响中发挥着主要作用.
FM无线电段的IF频率是10.
7MHz.
在理想条件下,第一个FMIF放大器的带宽应该落在300kHz-500kHz范围内,但实际结果可能会由于以前设置步骤中的质量而变化,如AC增益、无线电检波器校正等等.
我们再次使用AFG的扫描功能,简化检定过程.
仪器自动扫描用户自定义的两个频率端点,其必须涵盖高于放大器预计带宽的跨度.
表1中的AFG设置也适用于FMIF测量,但必须改变频率,以涵盖FM范围.
由于IF带宽可以略高于理想值,因此可能需要根据经验相应地确定开始频率和结束频率.
-开始频率:10.
1MHz-结束频率:11.
1MHz示波器的Volts/Div应设置成20mV,时基应设置成与涉及的频率对应的值.
AFG的TTLOut触发器应连接到示波器的ExternalTrigger输入上.
FMIF带宽测量程序中的其余步骤与上面介绍的AM段中使用的程序完全相同;详情请参阅前面的讨论.
在本例中,每格的频率是100kHz,而不是前面测量中使用的5kHz.
图6.
FM中间频率放大器阶段,其中显示了测试点.
到示波器输入第一个FMIF放大器从AFG8www.
tektronix.
com/signal_generators任意波形/函数发生器为AM/FM无线电测试和校正提供通用方便的解决方案应用指南图7.
FM无线电最终RF校正的测试点.
到示波器输入从AFGFMIF放大器音量控制音频放大器表3.
调制类型FMFM信号源内部FM频率1.
000kHz调制形状正弦偏差22.
500kHzFM段最终RF校正如图7所示,连接测试设备.
注意这个示意图涵盖了无线电的两个不同段:带有FMRF放大器的天线输入,及到音频放大器的最终FM段输出.
事实上,我们把信号源直接连接到天线上,从而仿真FM广播.
把AFG的频率设置成大约90MHz(FM频段的低端是88MHz),输出幅度设置成50mV.
按前面板"Modulation"按钮,出现一个菜单,控制内部生成的调制格式,这些调制格式可以单独应用到每条通道的信号中.
许多信号源要求第二台发生器增加调制,但本应用中使用的AFG带有内置调制发生器,简化了这一设置.
表3汇总了应该使用的调制设置.
与以前一样,只需在前面板上按几个按钮,就可以简便地进入所有设置.
屏幕上出现波形的符号图形,包括调制效应,如图8所示.
图8.
低范围FM校正程序使用的A/FG设置.
www.
tektronix.
com/signal_generators9任意波形/函数发生器为AM/FM无线电测试和校正提供通用方便的解决方案应用指南在连接激励源之后,使用无线电的调谐拨号盘,把接收频率调谐到90MHz,或直到可以听到1kHz声音.
把示波器的垂直增益设置成200mV/Div,水平扫描速率设置成500微秒;上升沿上的触发电平设置成280mV.
无线电信号可能会有噪声;选择HFReject可以减少噪声.
应使用AC耦合.
图7中的线圈L-FM1是一个可变电感器.
确定和设置最优值的最简单的方式是使用两个探测工具,一个是铜制工具,一个是铁制工具.
每种金属对电感器周围的场都有独特的耦合响应.
线圈和探测工具之间的交互对调节无线电输入段中的电抗元件(电感器和电容器)至关重要.
首先把铜制工具放在线圈L-FM1附近.
这会导致线圈的反应就象去掉了电感一样.
现在在示波器上观察结果.
如果信号幅度提高,线圈L-FM1的电感太高,必须降低电感.
然后把铁制工具放在L-FM1附近.
这会导致线圈的反应就象增加了电感一样.
现在在TP-DSO上监测示波器波形.
如果信号幅度提高,在本例中表明线圈L-FM1的电感太低.
相应地提高电感,重复"铜制工具"和"铁制工具"步骤,直到在存在任何一种金属的情况下示波器上的信号下降.
现在把AFG载频提高到大约106MHz,非常接近FM频段中的最大频率(108MHz).
重新调谐无线电,直到可以听见1kHz声音.
把铜制工具放在L-FM1附近.
如果TP-DSO上的信号幅度提高,那么必须调节(提高)C-FM1的电容.
C-FM1是一个联动双电容器,作为FM天线微调电容器使用.
图9.
在高范围(100MHz)RF校正过程中TP-DSO出现的波形.
轮流使用铜制工具和铁制工具,采用上面介绍的低范围FM调节使用的程序,但调节C-FM1,而不是线圈.
重复测试,直到TP-DSO上的信号幅度在存在任何一种金属时下降.
注意这些调节会影响RF阶段的增益.
从整体上看,校正保证RF阶段将正确跟踪FM振荡器阶段.
它还可以使用调谐拨号盘上的读数,改善对实际调谐频率的校正能力.
图9是在FM校正程序第二个高频部分期间出现的示波器画面.
这一步表明了进行试验的必要性.
为在特定条件下实现最佳结果,必须把载频设置成100MHz,必须提高输入幅度.
这些措施必不可少,以克服来自附近广播电台的干扰.
但是,提高幅度会导致放大器阶段过速驱动,导致图9中正弦波形上出现略微"平坦化的"顶部.
10www.
tektronix.
com/signal_generators任意波形/函数发生器为AM/FM无线电测试和校正提供通用方便的解决方案应用指南图10.
音频带宽测试使用的仪器配置.
任意波形/函数发生器数字存储示波器(DSO)到调制输入(后面板)触发图12.
AFG屏幕,显示调制载波的扫描音频信号.
图11.
AFG屏幕,显示了音频响应测试的载波信号设置.
FM接收机的音频性能任何消费者FM无线电的最终目的是为收听者提供音频.
一项最终测试将评估我们的无线电实例实现这一目标的能力.
音频频段一般视为涵盖20Hz-20kHz的范围.
我们将使用AFG象前面一样生成频率扫描,但有一点区别.
音频性能测试必须使用由音频信号调制的全频FM载波.
然后在音频范围内扫描这个信号.
如果使用单通道AFG,那么将需要第二台仪器,生成扫描的音频信号.
由于AFG3252内置第二条通道,因此可以使用与FM载波相同的仪器生成扫描的音频信号.
AFG和示波器与无线电的连接和前面完成的FM校正步骤相同.
AFG和示波器之间的连接如图10所示.
AFG设置图11显示了这一测试的AFG设置.
通道2生成100MHz的载频.
注意,调制源是"External",这不同于本文中前面介绍的程序.
偏差设置成22.
5kHz.
通道1将生成音频频率,使用内部扫描功能,在20Hz和20kHz之间改变信号.
图12显示了这个信号的设置.
一定要注意,扫描时间设置成1秒.
这一点至关重要,因为您需要在调谐到载频时收听扫描音频信号.
如果扫描时间太短,那么各个扫描周期的声音会变得不能分辨.
在同时使用两条通道时,最好能够一目了然地查看同时影响两条通道的设置.
图13说明了这一测试中使用的两条通道的摘要屏幕.
www.
tektronix.
com/signal_generators11任意波形/函数发生器为AM/FM无线电测试和校正提供通用方便的解决方案应用指南通道1前面板输出必须以物理方式连接到通道2的后面板ExternalModulation输入.
1米或1米以下的常用50欧姆BNC电缆可以实现这一目标.
当然,两条通道必须使用各自的前面板按钮设置成"ON".
示波器设置在前面的测量中,我们使用了示波器的PeakDetect模式,同一方法将协助测量音频带宽.
类似的,SingleSequence功能可以简便地只采集测试所需的扫描周期.
触发器必须设置成仪器在每个扫描周期开始附近的相同点上触发.
如果扫描的音频信号是使用AFG3252的通道1生成的(如前所述),那么可以使用AFG3252的TriggerOut信号,直接触发示波器,得到确定性非常强的结果.
AFG3252TriggerOut以与图3所示的相同方式连接到示波器上.
可以使用基本上与IF带宽部分介绍的相同技术,直接从PeakDetect波形中了解无线电的整体音频性能.
使用电压光标,确定包络的上半部分的峰值幅度,然后把第二个光标设置在该值的.
707.
这是-3dB点.
如果FM无线电主要是为音收听乐设计的,那么波形包络的整个上方边界应落在-3dB光标上方,一直到20,000Hz.
如果无线电主要是为接收语音设计的,那么响应应在3000Hz以上的区域中逐渐停止.
图14表明我们使用的无线电实例属于后一种类别.
在知道音频扫描是线性的以后,可以估算任何格线格上的频率.
从左到右,10格中的每个格代表频率提高2kHz.
因此,-3dB点发生在峰值后大约两格的地方.
无线电带宽约为4kHz,为理解语音、而又不会产生额外的噪声提供了理想方案.
总结在提供了必要的频率范围(高达108MHz)及内置调制功能的多功能信号源的帮助下,设置或调试FM无线电的任务变得轻松得多.
多通道信号源可以加快开发测试信号的速度,包括音频带宽、RF灵敏度和IF校正.
简便易用性是受到无线电设施人员、技术人员和服务人员广泛欢迎的另一个因素.
快速进入经常使用的控制功能和菜单,可以提高工作效率.
可以存储的预置设置可以节约时间.
强大的解决方案是各种AM和FM无线电应用中的核心工具,如本文中使用的泰克AFG3252.
图13.
可以在一个屏幕上同时查看载波信号和音频信号.
图14.
音频响应包络.
版权2006,泰克公司.
泰克公司保留所有权利.
泰克公司的产品受美国和国外专利权保护,包括已发布和尚未发布的产品.
以往出版的相关资料信息由本出版物的信息代替.
泰克公司保留更改产品规格和定价的权利.
TEKTRONIX和TEK是泰克有限公司的注册商标.
所有其他相关商标名称是各自公司的服务商标或注册商标.
12/06FLG/WOW75C-20333-0如需更多产品信息,请访问泰克公司网站www.
tektronix.
com上海市浦东新区川桥路1227号邮编:201206电话:(8621)50312000传真:(8621)58993156泰克上海办事处上海市静安区延安中路841号东方海外大厦18楼1802-06室邮编:200040电话:(8621)62896908传真:(8621)62897267泰克广州办事处广州市环市东路403号广州国际电子大厦2807A室邮编:510095电话:(8620)87322008传真:(8620)87322108泰克武汉办事处武汉市武昌区民主路788号白玫瑰大酒店924室邮编:430071电话:(8627)87812760/2831传真:(8627)87305230泰克深圳办事处深圳市罗湖区深南东路5002号信兴广场地王商业大厦G1-02室邮编:518008电话:(86755)82460909传真:(86755)82461539泰克西安办事处西安市东大街西安凯悦(阿房宫)饭店345室邮编:710001电话:(8629)87231794传真:(8629)87218549泰克成都办事处成都市人民南路一段86号城市之心23层D-F座邮编:610016电话:(8628)86203028传真:(8628)86203038泰克科技(中国)有限公司泰克香港办事处香港铜锣湾希慎道33号利园3501室电话:(852)25856688传真:(852)25986260泰克北京办事处北京市海淀区花园路4号通恒大厦1楼101室邮编:100088电话:(8610)62351210/1230传真:(8610)62351236