最新仪器使用与系统测试解读课件PPT.ppt 51页

'仪器使用与系统测试解读 目录微波测试仪器使用注意事项常用射频系统的测试方法 微波测试仪器使用注意事项微波测试仪器的正确使用方法微波测试仪器的环境使用要求微波测试仪器的故障及损坏模式典型错误操作案例频谱分析仪微波功率计示波器测试电缆及连接器的连接方法 微波测试仪器的故障及损坏模式人为原因直接损坏或间接故障未按仪器操作规范要求的顺序开关或使用仪器仪器未正确接地，使用前未进行检查仪器带病工作，小毛病变成大问题使用方法错误及操作不当造成损坏 使用方法错误及操作不当造成损坏输入信号幅度过大或信号中包含较强直流信号，造成仪器的检波器、混频器、衰减器、放大器等烧毁或性能退化不注意仪器保护，极限使用甚至超限使用仪器 使用方法错误及操作不当造成损坏不了解仪器测试原理，未能正确选择合适的档位进行测量，仪器经常工作在过载状态下，造成性能退化粗暴操作，尤其在按键、连接器连接等过程中 典型错误操作案例……频谱仪案例1、2、3－直流信号进入频谱仪案例1：未设计输出隔直电容案例2：输出隔直电容短路案例3：使用未隔直探针或电缆测试，测试点存在直流电压或调试中不小心碰到测试点以外区域危害：烧毁输入衰减器及混频器解决措施测试前用万用表检查确认输出不存在直流使用隔直探针，并定期检查确保隔直 典型错误操作案例……频谱仪案例4－超量程使用为测试得到一个大信号近旁的小杂波信号强度，参考功率使用0dBm档测试+8dBm信号旁的杂波危害：混频、中频、视频单元均过载解决措施参考功率使用+10dBm档进行测试，减小RBW以从噪声中分辨出杂波信号，必要时减小VBW以提高测试精度 典型错误操作案例……频谱仪案例5－超量程使用为测试一个离大信号较远的小杂波信号强度，参考功率使用0dBm档测试+13dBm信号（在频谱仪屏幕显示外）的杂波危害：混频器过载解决措施参考功率使用+20dBm档进行测试，减小RBW以从噪声中分辨出杂波信号，必要时减小VBW以提高测试精度 典型错误操作案例……频谱仪案例6－超量程使用为测试100MHz、+13dBm信号的谐波功率，用-10dBm的参考功率档在200MHz中心频率50MHz带宽下测试危害：混频器过载解决措施参考功率使用+20dBm档进行测试，减小RBW以从噪声中分辨出谐波信号，必要时减小VBW以提高测试精度 典型错误操作案例……频谱仪案例7－超量程使用测试功率变化信号，在参考功率0dBm档测试完小信号后，未换挡就直接变成强信号，发现频谱仪过载后才更换档位危害：混频、中频、视频单元均过载解决措施加强工作责任心，首先更换参考功率档位，确认后再调整输出功率，必要时全部按最大输出功率的档位进行测试 典型错误操作案例……频谱仪案例8、9－超量程使用案例8：用参考功率0dBm档测试总功率达+13dBm宽谱调制信号案例9：用参考功率0dBm档测试脉冲功率为+10dBm窄脉冲调制信号危害：混频器、中频过载解决措施频谱仪输入信号功率档位应保证总合成功率或脉冲峰值功率不能超过参考功率参考功率使用+20dBm档测试 频谱仪使用提示瞬时信号幅度的少量过载对频谱仪不会立刻造成影响，但多次长时间过载会造成频谱仪特性恶化过载对输入混频器损害最大，会造成混频器插损增加，平坦度恶化，交调失真增大，使频谱仪在部分频率下功率测试不准、杂波增大、动态范围降低过载对中频接收机影响稍小，主要是造成中频混频器插损增加，频谱仪表现为动态范围降低过载会造成视频单元的漏电流和零漂电压特性恶化，造成频谱仪的本底噪声恶化、对数线性度下降、功率检测误差增加 频谱仪使用提示直流信号对频谱仪危害极大，测试时系统必须隔直。频谱仪一般是衰减器以10dB步进进行参考功率换档，故1dBm档与10dBm档对输入混频器和中频接收机是没有区别的，信号测试灵敏度和准确度都一样，但视频接收机是以满格作为视频饱和，因此从保护频谱仪考虑，建议参考功率只设置为0、10、20、30dBm档。此外小于0dBm时衰减器已不再减小，噪声本底不降，不会提高灵敏度，因此一般不要将频谱仪参考功率降低到0dBm以下。 频谱仪使用提示一般频谱仪的标称最大输入功率为30dBm，但信号功率达到23dBm以上时就应当加入衰减器进行保护。测试信号最大输出可达+23dBm以上的功放等电路时，即使在小信号输出状态下也不得使用频谱仪直接测量，必须加衰减器保护。一般频谱仪输入混频器在0～3、3～6.5GHz分两段宽带工作，在6.5GHz以上采用BW约200MHz左右的YIG跟踪滤波器，因此与显示带宽处于同一频带内的所有信号都会进入混频器，故功率档应当以频带内的最大功率进行设置，如果你搞不清楚，那就以频谱仪全部带宽内的总信号合成功率为准来设置参考功率。 频谱仪使用提示频谱仪的输入衰减器和混频器对静电和交流电也很敏感，使用时必须可靠接地或与系统共地。频谱仪的状态设置也对系统测试结果和可靠应用有很大的影响，主要有：在交调测试状态参考功率设置、准确频率测试设置、BW和RBW设置、扫描速度设置、RBW和VBW设置、检波器类型设置、MAXHOLD、触发测试设置、相噪测试设置等等。这些很多都需要对频谱仪的测试原理和使用方法有较深入了解才能灵活掌握和应用，因此经常使用频谱仪的测试人员应注意加强对自己所使用的频谱仪原理及操作的学习。 频谱仪损坏记录2001：R3465A烧毁衰减器，可能原因：加入直流电压或接地不良感应110V交流电烧毁2002：R3465A烧毁混频器，原因：雷击突然停电2003：AV4032B显示器及电源故障，可能原因：环境过于潮湿2003：R3465A再次烧毁混频器，原因：接地不良感应110V交流电烧毁2004：HP8563E因故障进行维修2004～2005：R3465A又多次出现混频器故障，多次进行维修，最终无法修复，被迫退库2005：HP8562E、HP8563E先后烧毁混频器和衰减器，总维修费用近10万2005：E4445A因硬盘程序错误和电池耗尽维修2006：AV4032B显示故障进行维修 典型错误操作案例……功率计案例10、11－直流进入探头案例10：未设计输出隔直电容案例11：输出隔直电容短路危害：烧毁检波头解决措施测试前先用万用表检测确保输出信号无直流成分检波头前加入保护用衰减器 典型错误操作案例……功率计案例12－大信号烧毁检波头使用功率计测试功放，当输出为小信号时，取下了保护衰减器进行测试，过程中还进行了调试，后发现功率计探头损坏。原因：调试过程加入了瞬时强信号或自激解决措施测试功放等强信号输出电路，当其最大输出功率接近或超过检波头最大功率，即使在小信号输出状态下也不得使用探头直接测量，必须加衰减器保护。功率计探头的保护应按照系统输出级最大饱和输出功率来作为参考。 典型错误操作案例……功率计案例13－带电插拔功率计探头测试小信号功率，更换探头，功率计未关电即拔下了功率探头，在准备再装新探头时被制止危害：烧毁检波探头解决措施功率计、频谱仪、噪声测试仪等探头都是有源探头，禁止带电插拔。更换探头前仪器应关机，更换好探头后再开机，更换探头后仪器需要重新校正。 功率计使用提示直流信号对功率计探头危害极大，测试时系统必须隔直。测试功放等强信号输出电路，当其最大输出功率接近或超过检波头最大功率，即使在小信号输出状态下也不得使用探头直接测量，必须加衰减器保护。功率计探头的保护措施必须能承受系统出现误操作、自激等极端情况下输出级的最大输出功率。瞬时最大功率也不能超过探头连续波承受功率。更换探头必须在关机下进行。检波探头对静电和交流电也很敏感，使用时必须可靠接地或与系统共地。 典型错误操作案例……示波器案例14－在50欧状态下测试直流信号案例15－用示波器探头当万用表测量电源电压危害：烧毁前级放大器解决措施测试前检查确认示波器的输入阻抗使用万用表进行直流电压测量 示波器使用提示不同示波器允许的最大输入信号范围不同，一般不要超过以下范围：50：最大输入2.5V（5Vp-p）超过时应使用单独的50负载高阻x1：最大输入15V高阻x10：最大输入100V尽量减少50测量，经常进行50测量时应采用BNC三通和50负载在高阻下测量。进行50测量完成后应及时恢复为高阻状态。高阻输入测量前必须检查以确保示波器所使用测试通道不是处于50测量状态。示波器主要用于瞬态测量，除非必要不要将其当万用表使用来测试电源电压。 示波器使用提示AC输入应确保AC+DC峰值不要超过输入范围。不同探头测试频率不同，不要在低频示波器上使用高频示波器探头。同一探头在不同衰减位上其工作频率也不同，如Tek的某型号探头，x10工作时为100MHz，而x1时仅为13MHz。示波器测试中尽可能使用x10探头进行测量，同轴输入主要用于测量50欧信号。尽量减少单独使用测试通道输入触发信号，可以使用示波器专门的触发输入。数字示波器零点随温度和时间会发生变化，应定期允许校正程序。 测试电缆及连接器的连接方法测试电缆连接方法要保证中心芯线间不发生相对转动错误的电缆连接方法连接到仪器上，电缆线与接头同时转动与转接头连接时转动转接头 常用射频系统的测试方法频域测量……优点是精度高频域传输特性测量频域信号谱分析测量时域测量……瞬态特性直观调制域测量……目前在我们这使用较少常用射频系统测试要求 频域传输特性测量适用于幅频、相频、传输反射等的测试测试仪器矢量网络分析仪、标量网络分析仪、噪声测试仪等典型测试项目放大器、滤波器、衰减器、移相器、开关、变频电路等的静态特性测试，功率输出测试局限性不能发现放大电路中可能存在的不稳定不能测试衰减器、移相器、开关等的瞬态特性由于是扫频测试，AGC放大器AGC起控后宽带的幅频和相频特性测试结果可能是错误的噪声测试仪对窄带电路不能正确测试 频域信号谱分析测量适用于频谱、调制、交调、相噪以及频率、功率等特性的测试测试仪器频谱分析仪典型测试项目频率源测试与信号源配合进行幅频传输特性测试局限性幅频特性测试与网络分析仪相比精度低、测试速度慢信号的相位特性丢失，无法测量发射特性对时域瞬态响应测试不直观，响应时间等参数无法精确测试 时域瞬态特性测量适用于脉冲响应(上升、下降、延迟)、信号解调、信号完整性等瞬态响应特性的测试测试仪器示波器、幅度检波器、相位检波器等 常用射频系统的测试要求射频传输系统测试一般主要是测量频域传输特性，但使用谱分析可以发现和解决系统中存在或潜在的问题，因此对于研制和小批量生产阶段的产品，应当使用频谱仪对测试结果进行验证。测试传输系统的瞬态响应时，在研制阶段使用频谱仪可以辅助评估和分析瞬态响应过程中对传输系统的影响。 常用射频系统的测试要求射频频率源测试一般主要是测量频谱特性，但使用示波器对锁相环路、开关、调制器等进行瞬态特性测量，可以发现和解决系统中存在或潜在的设计缺陷。 常用射频系统的测试要求射频接收机测试由于系统的复杂性，往往采用信号源加频谱仪的方法进行测量，但此方法由于测试速度问题频率分辨率往往较低，对带外抑制度、带内平坦度、带宽测试可能出现测试误差，必须引起重视。 常用射频系统的测试要求其它容易忽视的测试问题细心的测试也许会让你发现意想不到的问题，这已有很多经验和教训。产品研制过程详细的测试数据记录会对你今后改进设计和其它新设计提供最好的素材。尽管用户可能不要求，但也必须对电源电流和控制端控制电路进行测试和记录，尤其是研制阶段，它可能是你以后对解决系统故障和改进系统性能的重要测试依据。 常用射频系统的测试要求其它容易忽视的测试问题不能忽视对电源电压、输入信号幅度、控制信号幅度等的宽容度进行测试，尤其在产品研制阶段，也许这些小问题决定了你最终的成败。要从为用户着想的角度出发，即使用户未要求的一个指标存在问题，也必须仔细分析、测试和评估解决的可能性和风险程度，这是对用户负责，也是为自己负责。也许就因为这个指标，用户最终可能无法实现自己的设计。 3.3牛顿第二定律的应用第三章牛顿运动定律——————传送带 一、交流探究：、滑动摩擦力的方向与物体的方向相反，静摩擦力的方向与物体的方向相反。从作用效果来看，摩擦力既可以是也可以是。、相对运动相对运动趋势动力阻力 一、互助探究：质点在水平传送带上运动的可能情景：【探究1】传送带静止质点以一定的初速度v从左端滑上传送带，那么质点相对传送带向右运动，摩擦力方向，则质点做运动。左匀减速直线 【探究2】传送带以初速度v0顺时针转动质点轻放于传送带的左端，质点相对传送带向运动，摩擦力方向，若质点的速度达到v0时，质点的位移x=，当x≥LAB时，质点一直向右作运动；当x＜LAB时，质点先后。右右v02/2ug匀加速直线加速匀速 【探究3】质点以初速度v向右滑上以速度v0运行的传送带：1、当传送带以速度v0顺时针转动：若v＝v0时，质点（“受”“不受”）摩擦力，做运动。若vv0时，质点（“受”“不受”）摩擦力，方向，其运动可能，也可能。2、当传送带以速度v0逆时针转动：质点（“受”“不受”）摩擦力，方向，其运动可能，也可能。不受匀速直线受向右一直加速先加速再匀速受向左一直减速先减速再匀速受向左一直减速先减速再反向加速 例1:如图所示为水平传送带装置，绷紧的皮带始终保持以υ=3m/s的速度移动，一质量m=0.5kg的物体（视为质点）。从离皮带很近处轻轻落到一端A处。若物体与皮带间的动摩擦因素µ=0.1。AB两端间的距离为L=2.5m。试求：物体从A运动到B的过程所需的时间为多少？AB精讲细练水平传送带 例2:如图所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速度Ｖ=2m/s沿顺时针方向匀速转动，传送带传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面,一物体以恒定的速率V’=4m/s沿直线向左滑上传送带,求物体的最终速度多大?AB水平传送带 斜面传送带例4:一传送带装置示意如图，传送带与地面倾角为37°，以4m/s的速度匀速运行,在传送带的低端A处无初速地放一个质量为0.5kg的物体,它与传送带间动摩擦因素μ=0.8,A、B间长度为25m,求：（1）说明物体的运动性质（相对地面）（2）物体从A到B的时间为多少？（sin37°＝0.6）37° 例5:如图所示，传送带与地面倾角为37°，从Ａ到Ｂ长度为16m，传送带以ｖ＝20m/s，的速率逆时针转动.在传送带上端Ａ无初速地放一个质量为ｍ＝0.5kg的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.5.求物体从Ａ运动到Ｂ所需时间是多少.（sin37°＝0.6）37°斜面传送带 练习1：图1，某工厂用传送带传送零件，设两轮圆心的距离为S，传送带与零件的动摩擦因数为，传送带的速度为V，在传送带的最左端P处，轻放一质量为m的零件，并且被传送到右端的Q处,设零件运动一段与传送带无相对滑动，则传送零件所需的时间为多少? 练习2：如图2所示，传送端的带与地面的倾角=370，从A端到B长度为16m，传送带以v＝10m/s的速度沿逆时针方向转动，在传送带上端A处无初速地放置一个质量为0.5kg的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为=0.5，求物体从A端运动到B端所需的时间是多少？ 练习3：如下图所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速度v1沿逆时针方向运动，传送带左端有一与传送带等高的光滑水平面，一物体以恒定的速度v2沿直线向右滑上传送带后，经过一段时间后又返回光滑水平面上，其速率为v3，下列说法正确的是（）A.若v1v2，则v3＝v2C.不管v2多大，总有v3＝v2D.若v1＝v2，才有v3＝v1 练习4：如图所示,传送带与地面倾角θ=37°,从A到B长度为16m,传送带以v0=10m/s的速率逆时针转动.在传送带上端A无初速地放一个质量为m=0.5kg的物体,它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5.求物体从A运动到B需要的时间.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2) 总结提高1、受力分析：传送带模型中要注意摩擦力的突变（发生在V物与V传相同的时刻）滑动摩擦力消失滑动摩擦力突变为静摩擦力滑动摩擦力改变方向2、运动分析注意参考系的选择，传送带模型中选择地面为参考系；判断共速以后是与传送带保持相对静止作匀速运动还是继续加速运动？判断传送带长度——临界之前是否滑出？3、画图受力分析图；运动草图；V-t图'