現(xiàn)代微波測(cè)量技術(shù)(一)

1、專業(yè)選修課專業(yè)選修課（電子（電子科學(xué)與技術(shù)、物理科學(xué)與技術(shù)、物理電子學(xué)）電子學(xué)） 綜合性強(qiáng)，理論與綜合性強(qiáng)，理論與實(shí)踐結(jié)合，強(qiáng)調(diào)基實(shí)踐結(jié)合，強(qiáng)調(diào)基本概念與方法、技本概念與方法、技能掌握能掌握 課堂講學(xué)（課堂講學(xué)（30學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)） 講授討論講授討論 先導(dǎo)課程：電磁場(chǎng)與先導(dǎo)課程：電磁場(chǎng)與波、微波技術(shù)基礎(chǔ)、波、微波技術(shù)基礎(chǔ)、電子測(cè)量技術(shù)電子測(cè)量技術(shù) 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 微波信號(hào)頻率與頻譜測(cè)量微波信號(hào)頻率與頻譜測(cè)量 微波信號(hào)功率測(cè)量微波信號(hào)功率測(cè)量 微波信號(hào)噪聲測(cè)量微波信號(hào)噪聲測(cè)量 網(wǎng)絡(luò)反射參量測(cè)量網(wǎng)絡(luò)反射參量測(cè)量 網(wǎng)絡(luò)傳輸參量測(cè)量網(wǎng)絡(luò)傳輸參量測(cè)量 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的全面測(cè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的全面測(cè)定 微波信號(hào)時(shí)域

2、測(cè)量微波信號(hào)時(shí)域測(cè)量 綜合性微波測(cè)試實(shí)例綜合性微波測(cè)試實(shí)例單重入式微波諧振腔設(shè)計(jì)與參數(shù)測(cè)試單重入式微波諧振腔設(shè)計(jì)與參數(shù)測(cè)試腔體濾波器的仿真、優(yōu)化及測(cè)試腔體濾波器的仿真、優(yōu)化及測(cè)試阻抗阻抗頻率頻率功率功率表征微波信號(hào)的三個(gè)重要基本參數(shù)表征微波信號(hào)的三個(gè)重要基本參數(shù) 測(cè)量測(cè)量測(cè)量測(cè)量測(cè)量測(cè)量 低頻電子電路低頻電子電路22VPVII RR電壓電壓電流電流微波測(cè)量與低頻電子測(cè)量比較微波測(cè)量與低頻電子測(cè)量比較 微波傳輸線中微波傳輸線中 j zj tUAeeIl 電壓、電流參數(shù)使用不方便，特別是在非電壓、電流參數(shù)使用不方便，特別是在非TEM波傳輸線系統(tǒng)中電壓、電流的定義失去了波傳輸線系統(tǒng)中電壓、電流的定義

3、失去了唯一性，如唯一性，如單導(dǎo)體單導(dǎo)體傳輸線波導(dǎo)模式電壓，模傳輸線波導(dǎo)模式電壓，模式電流。式電流。fcT 而在而在TEM波傳輸線系統(tǒng)波傳輸線系統(tǒng)工作于主模且在工作于主模且在行波行波條件下，行波電壓條件下，行波電壓V、電流、電流I和傳輸功率和傳輸功率P仍滿足與低頻電路相同關(guān)系式。仍滿足與低頻電路相同關(guān)系式。60lncrbZa典型代表同軸線典型代表同軸線 測(cè)量環(huán)境測(cè)量環(huán)境 測(cè)量環(huán)境是指測(cè)量過(guò)程中人員、對(duì)象和儀器系統(tǒng)所測(cè)量環(huán)境是指測(cè)量過(guò)程中人員、對(duì)象和儀器系統(tǒng)所處空間的處空間的一切物理和化學(xué)條件一切物理和化學(xué)條件的總和。的總和。 測(cè)量環(huán)境包括測(cè)量環(huán)境包括溫度、濕度、力場(chǎng)、電磁場(chǎng)、輻射、溫度、濕度、力

4、場(chǎng)、電磁場(chǎng)、輻射、化學(xué)氣霧和粉塵，霉菌以及有關(guān)電磁量化學(xué)氣霧和粉塵，霉菌以及有關(guān)電磁量（工作電壓、（工作電壓、源阻抗、負(fù)載阻抗、地磁場(chǎng)、雷電等）的數(shù)值、范圍源阻抗、負(fù)載阻抗、地磁場(chǎng)、雷電等）的數(shù)值、范圍及其變化。及其變化。 環(huán)境對(duì)測(cè)量的影響環(huán)境對(duì)測(cè)量的影響 環(huán)境對(duì)被測(cè)對(duì)象的影響：環(huán)境對(duì)被測(cè)對(duì)象的影響：某些被測(cè)對(duì)象客體（如器件、電路或某些被測(cè)對(duì)象客體（如器件、電路或系統(tǒng)）的性能特性對(duì)環(huán)境變化較為敏感或非常敏感，因此，原系統(tǒng)）的性能特性對(duì)環(huán)境變化較為敏感或非常敏感，因此，原則上測(cè)量應(yīng)在被測(cè)對(duì)象的正?；蝾~定工作條件下進(jìn)行。則上測(cè)量應(yīng)在被測(cè)對(duì)象的正?；蝾~定工作條件下進(jìn)行。 環(huán)境對(duì)儀器系統(tǒng)的影響環(huán)境對(duì)儀

5、器系統(tǒng)的影響：環(huán)境可能直接或間接地影響到儀器系環(huán)境可能直接或間接地影響到儀器系統(tǒng)本身的某個(gè)工作特性，進(jìn)而影響測(cè)量結(jié)果，造成測(cè)量誤差。統(tǒng)本身的某個(gè)工作特性，進(jìn)而影響測(cè)量結(jié)果，造成測(cè)量誤差。特別是某些測(cè)量器具的量程廣、頻段寬，而內(nèi)部的元器件數(shù)目特別是某些測(cè)量器具的量程廣、頻段寬，而內(nèi)部的元器件數(shù)目甚多，且對(duì)外界影響相當(dāng)敏感，錯(cuò)綜復(fù)雜的影響量所產(chǎn)生的不甚多，且對(duì)外界影響相當(dāng)敏感，錯(cuò)綜復(fù)雜的影響量所產(chǎn)生的不良效應(yīng)有時(shí)會(huì)成為測(cè)量的嚴(yán)重問(wèn)題。良效應(yīng)有時(shí)會(huì)成為測(cè)量的嚴(yán)重問(wèn)題。 環(huán)境對(duì)測(cè)量人員的影響：環(huán)境對(duì)測(cè)量人員的影響：高溫、嚴(yán)寒、潮濕、悶氣、嘈雜、高溫、嚴(yán)寒、潮濕、悶氣、嘈雜、照明不適當(dāng)?shù)炔涣脊ぷ鳝h(huán)境，會(huì)

6、對(duì)測(cè)量人員的身心產(chǎn)生不良照明不適當(dāng)?shù)炔涣脊ぷ鳝h(huán)境，會(huì)對(duì)測(cè)量人員的身心產(chǎn)生不良影響，從而引起不同程度的人身誤差乃至差錯(cuò)。影響，從而引起不同程度的人身誤差乃至差錯(cuò)。海拔海拔溫度溫度濕度濕度測(cè)量誤差的定義測(cè)量誤差的定義 測(cè)量誤差測(cè)量誤差的基本概念的基本概念 測(cè)量的目的測(cè)量的目的: 獲得被測(cè)量的獲得被測(cè)量的真值真值。真值真值: 在一定的時(shí)間和空間環(huán)境條件下，被測(cè)量本身所在一定的時(shí)間和空間環(huán)境條件下，被測(cè)量本身所 具有的真實(shí)數(shù)值。具有的真實(shí)數(shù)值。測(cè)量誤差測(cè)量誤差 : 0-xx A 測(cè)量誤差的來(lái)源測(cè)量誤差的來(lái)源 （2）影響誤差）影響誤差 由于各種環(huán)境因素（溫度、濕度、振動(dòng)、電源電壓、由于各種環(huán)境因素（溫度

7、、濕度、振動(dòng)、電源電壓、電磁場(chǎng)等）與測(cè)量要求的條件不一致而引起的誤差。電磁場(chǎng)等）與測(cè)量要求的條件不一致而引起的誤差。 （1 1）儀器誤差）儀器誤差 由于測(cè)量?jī)x器及其附件的設(shè)計(jì)、制造、檢定等由于測(cè)量?jī)x器及其附件的設(shè)計(jì)、制造、檢定等不完善，以及儀器使用過(guò)程中老化、磨損、疲勞等不完善，以及儀器使用過(guò)程中老化、磨損、疲勞等因素而使儀器帶有的誤差。因素而使儀器帶有的誤差。 測(cè)量誤差的來(lái)源測(cè)量誤差的來(lái)源 （3）理論誤差和方法誤差）理論誤差和方法誤差 由于測(cè)量原理、近似公式、測(cè)量方法不合理而造成由于測(cè)量原理、近似公式、測(cè)量方法不合理而造成的誤差。的誤差。 （4）人身誤差）人身誤差 由于測(cè)量人員感官的分辨能力

8、、反應(yīng)速度、視覺(jué)疲由于測(cè)量人員感官的分辨能力、反應(yīng)速度、視覺(jué)疲勞、固有習(xí)慣、缺乏責(zé)任心等原因，而在測(cè)量中使用操勞、固有習(xí)慣、缺乏責(zé)任心等原因，而在測(cè)量中使用操作不當(dāng)、現(xiàn)象判斷出錯(cuò)或數(shù)據(jù)讀取疏失等而引起的誤差。作不當(dāng)、現(xiàn)象判斷出錯(cuò)或數(shù)據(jù)讀取疏失等而引起的誤差。 （5）測(cè)量對(duì)象變化誤差：）測(cè)量對(duì)象變化誤差： 測(cè)量過(guò)程中由于測(cè)量對(duì)象變化而使得測(cè)量值不準(zhǔn)測(cè)量過(guò)程中由于測(cè)量對(duì)象變化而使得測(cè)量值不準(zhǔn) 確，如引起動(dòng)態(tài)誤差等。確，如引起動(dòng)態(tài)誤差等。 測(cè)量誤差的表示方法測(cè)量誤差的表示方法 測(cè)量誤差有測(cè)量誤差有絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差和和相對(duì)誤差相對(duì)誤差兩種表示方法。兩種表示方法。 由測(cè)量所得到的被測(cè)量值與其真值之差，稱

9、為絕由測(cè)量所得到的被測(cè)量值與其真值之差，稱為絕對(duì)誤差，對(duì)誤差， 有大小，又有符號(hào)和量綱。有大小，又有符號(hào)和量綱。 0 xxA xxA 與絕對(duì)誤差的絕對(duì)值大小相等，但符號(hào)相反的量與絕對(duì)誤差的絕對(duì)值大小相等，但符號(hào)相反的量值，稱為值，稱為修正值修正值 CxAx 測(cè)量?jī)x器的修正值可以通過(guò)上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的檢定給測(cè)量?jī)x器的修正值可以通過(guò)上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的檢定給出，修正值可以是數(shù)值表格、曲線或函數(shù)表達(dá)式等形出，修正值可以是數(shù)值表格、曲線或函數(shù)表達(dá)式等形式。式。 AxC相對(duì)誤差相對(duì)誤差 一個(gè)量的準(zhǔn)確程度，不僅與它的絕對(duì)誤差的大小，一個(gè)量的準(zhǔn)確程度，不僅與它的絕對(duì)誤差的大小，而且與這個(gè)量本身的大小有關(guān)。而且與這個(gè)量本身

10、的大小有關(guān)。 相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與被測(cè)量的真值之比相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與被測(cè)量的真值之比 01 0 0 %xA實(shí)際相對(duì)誤差實(shí)際相對(duì)誤差 示值相對(duì)誤差示值相對(duì)誤差 相對(duì)真誤差相對(duì)真誤差 100%xA1 0 0 %xx計(jì)量?jī)x器的示值與被測(cè)量（約定）真值之差計(jì)量?jī)x器的示值與被測(cè)量（約定）真值之差 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的傳遞測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的傳遞 計(jì)量是利用技術(shù)和法制手段實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)計(jì)量是利用技術(shù)和法制手段實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測(cè)量。確可靠的測(cè)量。 計(jì)量是一種特殊形式的測(cè)量，它把被測(cè)量與國(guó)家計(jì)量部門作計(jì)量是一種特殊形式的測(cè)量，它把被測(cè)量與國(guó)家計(jì)量部門作為基準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)的同類單位量進(jìn)行比較，以確定合格與否，并給為基

11、準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)的同類單位量進(jìn)行比較，以確定合格與否，并給出具有法律效力的出具有法律效力的檢定證書檢定證書。 計(jì)量的任務(wù)是確定測(cè)量結(jié)果的可靠性。計(jì)量的任務(wù)是確定測(cè)量結(jié)果的可靠性。 計(jì)量是測(cè)量的基礎(chǔ)和依據(jù)。計(jì)量是測(cè)量的基礎(chǔ)和依據(jù)。 沒(méi)有計(jì)量，也談不上測(cè)量。沒(méi)有計(jì)量，也談不上測(cè)量。 測(cè)量發(fā)展的客觀需要才出現(xiàn)了計(jì)量。測(cè)量發(fā)展的客觀需要才出現(xiàn)了計(jì)量。 測(cè)量是計(jì)量應(yīng)用的重要途徑。測(cè)量是計(jì)量應(yīng)用的重要途徑。 沒(méi)有測(cè)量，計(jì)量將失去價(jià)值沒(méi)有測(cè)量，計(jì)量將失去價(jià)值 為了保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須定期對(duì)為了保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須定期對(duì)儀器進(jìn)行檢定和校儀器進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)準(zhǔn)，這個(gè)過(guò)程就是計(jì)量。，這個(gè)過(guò)程就是計(jì)量。 基準(zhǔn)基準(zhǔn)

12、用來(lái)復(fù)現(xiàn)某一基本測(cè)量單位的量值，只用于鑒定各種量用來(lái)復(fù)現(xiàn)某一基本測(cè)量單位的量值，只用于鑒定各種量具的精度，不直接參加測(cè)量。具的精度，不直接參加測(cè)量。 根據(jù)工作基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)出不同等級(jí)的便于經(jīng)常使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)量根據(jù)工作基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)出不同等級(jí)的便于經(jīng)常使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)量具或儀器，簡(jiǎn)稱具或儀器，簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。 檢定：檢定： 是用高一等級(jí)準(zhǔn)確度的計(jì)量器具對(duì)低一等級(jí)的是用高一等級(jí)準(zhǔn)確度的計(jì)量器具對(duì)低一等級(jí)的計(jì)量器具進(jìn)行比較，以達(dá)到全面評(píng)定被檢計(jì)量器具的計(jì)量器具進(jìn)行比較，以達(dá)到全面評(píng)定被檢計(jì)量器具的計(jì)量性能是否合格的目的。計(jì)量性能是否合格的目的。一般要求計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確一般要求計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度為被檢者的度為被檢者的1/

13、3到到1/10。 比對(duì)：比對(duì)： 在規(guī)定條件下，對(duì)相同準(zhǔn)確度等級(jí)的同類基在規(guī)定條件下，對(duì)相同準(zhǔn)確度等級(jí)的同類基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)或工作計(jì)量器之間的量值進(jìn)行比較，其目的準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)或工作計(jì)量器之間的量值進(jìn)行比較，其目的是考核量值的一致性。是考核量值的一致性。 校準(zhǔn)：校準(zhǔn)： 校準(zhǔn)是指被校的計(jì)量器具與高一等級(jí)的計(jì)量標(biāo)校準(zhǔn)是指被校的計(jì)量器具與高一等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)相比較，以確定被校計(jì)量器具的示值誤差（有時(shí)也準(zhǔn)相比較，以確定被校計(jì)量器具的示值誤差（有時(shí)也包括確定被校器具的其他計(jì)量性能）的全部工作。包括確定被校器具的其他計(jì)量性能）的全部工作。 量值的傳遞：量值的傳遞： 指一個(gè)物理量單位通過(guò)各級(jí)基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)指一個(gè)物理量單位通過(guò)各

14、級(jí)基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的輔助手段準(zhǔn)確地傳遞到日常工作中所使用的及相應(yīng)的輔助手段準(zhǔn)確地傳遞到日常工作中所使用的測(cè)量?jī)x器、量具，以保證量值統(tǒng)一的全過(guò)程。測(cè)量?jī)x器、量具，以保證量值統(tǒng)一的全過(guò)程。 例：以太陽(yáng)為基準(zhǔn)，時(shí)間測(cè)量的精確度例：以太陽(yáng)為基準(zhǔn)，時(shí)間測(cè)量的精確度1 1天內(nèi)可達(dá)到天內(nèi)可達(dá)到1 1秒鐘。而目前銫原子鐘的計(jì)時(shí)精確度在三百萬(wàn)年內(nèi)秒鐘。而目前銫原子鐘的計(jì)時(shí)精確度在三百萬(wàn)年內(nèi)也不超過(guò)也不超過(guò)1 1秒。秒。 一個(gè)時(shí)期的一個(gè)時(shí)期的測(cè)量基準(zhǔn)測(cè)量基準(zhǔn)反映當(dāng)時(shí)的人類認(rèn)識(shí)水平和科反映當(dāng)時(shí)的人類認(rèn)識(shí)水平和科學(xué)水平。學(xué)水平。 北京時(shí)間從何而來(lái)？北京時(shí)間從何而來(lái)？ 時(shí)間是一個(gè)基本物理量，時(shí)間是一個(gè)基本物理量，任何一

15、個(gè)大國(guó)都擁有自己任何一個(gè)大國(guó)都擁有自己獨(dú)立的，并力圖保持同時(shí)代最好水平的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和服獨(dú)立的，并力圖保持同時(shí)代最好水平的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)系統(tǒng)。務(wù)系統(tǒng)。 n 轉(zhuǎn)動(dòng)體的自由旋轉(zhuǎn)地球自轉(zhuǎn)（世界時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)體的自由旋轉(zhuǎn)地球自轉(zhuǎn)（世界時(shí)，msms級(jí)）級(jí)）n 天體開普勒運(yùn)動(dòng)地球公轉(zhuǎn)（歷書時(shí)，精度不高）天體開普勒運(yùn)動(dòng)地球公轉(zhuǎn)（歷書時(shí)，精度不高）n 原子諧波振蕩運(yùn)動(dòng)銫原子鐘（原子諧波振蕩運(yùn)動(dòng)銫原子鐘（19671967年年1010月，國(guó)際月，國(guó)際時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)）時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)） 微波測(cè)試注意事項(xiàng)微波測(cè)試注意事項(xiàng)微波測(cè)試儀器有兩個(gè)特點(diǎn)：微波測(cè)試儀器有兩個(gè)特點(diǎn)： 1、價(jià)格昂貴；、價(jià)格昂貴； 2、種類多。、種類多。 對(duì)于微波測(cè)試儀器來(lái)說(shuō)

16、，經(jīng)常是動(dòng)輒幾十萬(wàn)甚至上對(duì)于微波測(cè)試儀器來(lái)說(shuō)，經(jīng)常是動(dòng)輒幾十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)元。因此，百萬(wàn)元。因此，在操作的過(guò)程中在操作的過(guò)程中 （1）必須要注意電網(wǎng)的安全性）必須要注意電網(wǎng)的安全性 （2）保證設(shè)備接地良好）保證設(shè)備接地良好 （3）絕對(duì)禁止儀器的帶電連接操作（必要時(shí)除外）絕對(duì)禁止儀器的帶電連接操作（必要時(shí)除外） （4）禁止調(diào)試時(shí)帶電焊接）禁止調(diào)試時(shí)帶電焊接 在微波測(cè)試儀器當(dāng)中，有許多針對(duì)各種技術(shù)指標(biāo)的在微波測(cè)試儀器當(dāng)中，有許多針對(duì)各種技術(shù)指標(biāo)的專用測(cè)試儀器；另外，一臺(tái)測(cè)試儀器通常也只能覆蓋專用測(cè)試儀器；另外，一臺(tái)測(cè)試儀器通常也只能覆蓋某一個(gè)頻率范圍。所以往往是對(duì)于某一個(gè)頻率范圍。所以往往是對(duì)于不同

17、頻段不同頻段的產(chǎn)品或的產(chǎn)品或者是者是不同的指標(biāo)不同的指標(biāo)，就需要不同的微波測(cè)試儀器。，就需要不同的微波測(cè)試儀器。常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介 網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀分為網(wǎng)絡(luò)分析儀分為標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀和和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主要用來(lái)測(cè)試如頻響、增益、插損、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主要用來(lái)測(cè)試如頻響、增益、插損、帶外抑制、帶外抑制、VSWRVSWR、S S參數(shù)（包括幅值和相位）、阻抗、參數(shù)（包括幅值和相位）、阻抗、插入相移、群延時(shí)等指標(biāo)；而插入相移、群延時(shí)等指標(biāo)；而標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀則只能測(cè)標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀則只能測(cè)試上述指標(biāo)中與相位無(wú)關(guān)的參數(shù)試上述指標(biāo)中與

18、相位無(wú)關(guān)的參數(shù)。常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介 頻譜分析儀頻譜分析儀 頻譜分析儀主要用來(lái)分析和測(cè)試信號(hào)的頻譜、相頻譜分析儀主要用來(lái)分析和測(cè)試信號(hào)的頻譜、相位噪聲、雜波以及諧波等。位噪聲、雜波以及諧波等。Agilent 8560-series Agilent PSA-series 常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介 噪聲系數(shù)測(cè)試儀噪聲系數(shù)測(cè)試儀噪聲系數(shù)測(cè)試儀是進(jìn)行噪聲系數(shù)測(cè)試的專用儀器。噪聲系數(shù)測(cè)試儀是進(jìn)行噪聲系數(shù)測(cè)試的專用儀器。常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介 功率計(jì)功率計(jì)分為連續(xù)波功率計(jì)和峰值功率計(jì)。分為連續(xù)波功率計(jì)和峰值功率計(jì)。HP8991A峰值功率計(jì)峰值功率計(jì)E4

19、418B連續(xù)波功連續(xù)波功率計(jì)率計(jì)思考題：二者能否混用？思考題：二者能否混用？常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介 頻率計(jì)（波長(zhǎng)計(jì)）頻率計(jì)（波長(zhǎng)計(jì)）用來(lái)準(zhǔn)確地測(cè)量信號(hào)的頻率值。用來(lái)準(zhǔn)確地測(cè)量信號(hào)的頻率值。Agilent 53181A計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)器及Agilent 5361B脈沖脈沖/CW計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介 頻率計(jì)（波長(zhǎng)計(jì)）頻率計(jì)（波長(zhǎng)計(jì)）用來(lái)準(zhǔn)確地測(cè)量信號(hào)的頻率值。用來(lái)準(zhǔn)確地測(cè)量信號(hào)的頻率值。f常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介 信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器可以產(chǎn)生可以產(chǎn)生CW及各種調(diào)制的微波信號(hào)，分為及各種調(diào)制的微波信號(hào)，分為模擬和模擬和矢量信號(hào)發(fā)生器。矢量

20、信號(hào)發(fā)生器。常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介 示波器示波器 高實(shí)時(shí)帶寬數(shù)字存儲(chǔ)示波器高實(shí)時(shí)帶寬數(shù)字存儲(chǔ)示波器TD6604數(shù)字存儲(chǔ)示數(shù)字存儲(chǔ)示波器，輸入阻抗波器，輸入阻抗50,模擬帶寬模擬帶寬6GHz（實(shí)時(shí)帶寬）（實(shí)時(shí)帶寬）Lecroy已有模擬帶已有模擬帶寬寬65GHz產(chǎn)品（實(shí)產(chǎn)品（實(shí)時(shí)帶寬）時(shí)帶寬）常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介 示波器示波器 低端數(shù)字存儲(chǔ)示波器低端數(shù)字存儲(chǔ)示波器如如TDS 3000系列系列模擬帶寬模擬帶寬300MHz （輸入阻抗（輸入阻抗-50/1M）波形測(cè)試波形測(cè)試功率測(cè)試功率測(cè)試檢波器常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介 示波器帶寬的重要性示波器帶寬

21、的重要性-最值錢的指最值錢的指標(biāo)標(biāo) 問(wèn)題：?jiǎn)栴}： 對(duì)于對(duì)于5MHz5MHz的的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)需要用多少帶寬的示波器需要用多少帶寬的示波器 常見(jiàn)回答：常見(jiàn)回答：100MHz100MHz足夠了，帶寬是被測(cè)信號(hào)頻率的足夠了，帶寬是被測(cè)信號(hào)頻率的3-53-5倍倍 考慮即可。考慮即可。 （1 1）被測(cè)信號(hào)是方波還是正弦波）被測(cè)信號(hào)是方波還是正弦波 （2 2）如是方波，上升沿是多少？）如是方波，上升沿是多少？LecroyLecroy帶寬為帶寬為200MHz200MHz，1GHz1GHz，6GHz6GHz測(cè)量結(jié)果測(cè)量結(jié)果 tr=1.7ns tr=873ps實(shí)時(shí)采樣技術(shù)實(shí)時(shí)采樣技術(shù)等效采樣技術(shù)等效采樣技術(shù)常

22、用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介 相位噪聲測(cè)試系統(tǒng)相位噪聲測(cè)試系統(tǒng) 相噪測(cè)試系統(tǒng)是專門用來(lái)測(cè)試微波信號(hào)相噪測(cè)試系統(tǒng)是專門用來(lái)測(cè)試微波信號(hào)相位噪聲相位噪聲指指標(biāo)的設(shè)備。標(biāo)的設(shè)備。常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介 相位噪聲測(cè)試系統(tǒng)相位噪聲測(cè)試系統(tǒng) 相噪測(cè)試系統(tǒng)是專門用來(lái)測(cè)試微波信號(hào)相噪測(cè)試系統(tǒng)是專門用來(lái)測(cè)試微波信號(hào)相位噪聲相位噪聲指指標(biāo)的設(shè)備。標(biāo)的設(shè)備。Agilent E5500A-series 相位噪聲測(cè)相位噪聲測(cè)試系統(tǒng)試系統(tǒng) 常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介常用微波測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介 矢量信號(hào)分析儀矢量信號(hào)分析儀矢量信號(hào)分析儀具有頻域、相位域、時(shí)域和調(diào)制域矢量信號(hào)分析儀具有頻域、相位域、時(shí)域和調(diào)制

23、域（調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相）分析能力；具有猝發(fā)信號(hào)和瞬（調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相）分析能力；具有猝發(fā)信號(hào)和瞬變信號(hào)分析以及瞬時(shí)功率測(cè)量的能力；具有眼圖、星變信號(hào)分析以及瞬時(shí)功率測(cè)量的能力；具有眼圖、星座圖和矢量（即坐標(biāo)圖）等顯示形式，可用于采用數(shù)座圖和矢量（即坐標(biāo)圖）等顯示形式，可用于采用數(shù)字調(diào)制體制的設(shè)備和系統(tǒng)的測(cè)試。字調(diào)制體制的設(shè)備和系統(tǒng)的測(cè)試。Agilent 89441A及及Agilent 89640A矢量信號(hào)分析儀矢量信號(hào)分析儀 國(guó)內(nèi)微波測(cè)量?jī)x器與現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)微波測(cè)量?jī)x器與現(xiàn)狀 沿海企業(yè)與科技沿海企業(yè)與科技 20052005年第年第4 4期期目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主要的微波測(cè)量?jī)x器廠家有：目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主要的微

24、波測(cè)量?jī)x器廠家有： 美國(guó)美國(guó) 安捷倫（安捷倫（AgilentAgilent）原來(lái)惠普（原來(lái)惠普（HPHP） 日本日本 安立（安立（AnritsuAnritsu）公司）公司 德國(guó)德國(guó) 羅德施瓦茨（羅德施瓦茨（Rohde & Schwarz)Rohde & Schwarz)公司公司 國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)- -中電中電4141所所2002中國(guó)銷售額中國(guó)銷售額 2014？公司公司AgilentAnritsuRohde&Schwarz41所所美國(guó)嘉兆美國(guó)嘉兆IFR億元億元25.010.010.015.0 差距：差距：技術(shù)指標(biāo)與性能，品牌，技術(shù)服務(wù)，價(jià)格技術(shù)指標(biāo)與性能，品牌，技術(shù)服務(wù)，價(jià)格 頻

25、譜拓寬頻譜拓寬-THz-THz 微波測(cè)量?jī)x器的數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化微波測(cè)量?jī)x器的數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化 微波測(cè)量?jī)x器的寬頻帶、多信息、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化微波測(cè)量?jī)x器的寬頻帶、多信息、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化 時(shí)域測(cè)量與時(shí)頻分析時(shí)域測(cè)量與時(shí)頻分析 時(shí)域、頻域、調(diào)制域、時(shí)頻域時(shí)域、頻域、調(diào)制域、時(shí)頻域 網(wǎng)絡(luò)儀器聯(lián)網(wǎng)與共享應(yīng)用軟件（網(wǎng)絡(luò)儀器聯(lián)網(wǎng)與共享應(yīng)用軟件（LANLAN接口）接口）Agilent VEE proLabView 虛擬儀器設(shè)計(jì)與開發(fā)虛擬儀器設(shè)計(jì)與開發(fā) 現(xiàn)代微波測(cè)量技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代微波測(cè)量技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 虛擬儀器虛擬儀器 虛擬儀器（虛擬儀器（Virtual Instrument簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱VI）是計(jì)算機(jī)技

26、術(shù)同儀器技術(shù)深層次結(jié)合產(chǎn)是計(jì)算機(jī)技術(shù)同儀器技術(shù)深層次結(jié)合產(chǎn)生的全新概念的儀器，是對(duì)傳統(tǒng)儀器概生的全新概念的儀器，是對(duì)傳統(tǒng)儀器概念的重大突破，是儀器領(lǐng)域內(nèi)的一次革念的重大突破，是儀器領(lǐng)域內(nèi)的一次革命。虛擬儀器是繼第一代儀器命。虛擬儀器是繼第一代儀器模擬式模擬式儀表儀表、第二代儀器、第二代儀器分立元件式儀表分立元件式儀表、第三代儀器第三代儀器數(shù)字式儀表數(shù)字式儀表、第四代儀、第四代儀器器智能化儀器智能化儀器之后的新一代儀器。之后的新一代儀器。 虛擬儀器虛擬儀器是一種功能意義上的儀器，是具有是一種功能意義上的儀器，是具有儀器功能的軟硬件組合，它并不強(qiáng)調(diào)物理上的實(shí)儀器功能的軟硬件組合，它并不強(qiáng)調(diào)物理上的

27、實(shí)現(xiàn)形式?，F(xiàn)形式。 虛擬儀器是通過(guò)應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜?jì)算機(jī)與功虛擬儀器是通過(guò)應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜?jì)算機(jī)與功能模塊硬件結(jié)合起來(lái)，充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大能模塊硬件結(jié)合起來(lái)，充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，在基本儀器設(shè)備配件的支持下，的數(shù)據(jù)處理能力，在基本儀器設(shè)備配件的支持下，利用軟件完成資料的采集，控制，資料分析和處利用軟件完成資料的采集，控制，資料分析和處理以及測(cè)試結(jié)果顯示的測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)。理以及測(cè)試結(jié)果顯示的測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)。 虛擬儀器虛擬儀器傳統(tǒng)儀器傳統(tǒng)儀器開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用低開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用低開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用高開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用高技術(shù)更新周期短（技術(shù)更新周期短（0.5-10.5-1年）年）技術(shù)更新周期長(zhǎng)（技術(shù)更

28、新周期長(zhǎng)（3-53-5年年）軟件是關(guān)鍵軟件是關(guān)鍵硬件是關(guān)鍵硬件是關(guān)鍵價(jià)格低價(jià)格低價(jià)格昂貴價(jià)格昂貴開放靈活與計(jì)算機(jī)同步，可開放靈活與計(jì)算機(jī)同步，可重復(fù)用和重配置重復(fù)用和重配置固定固定可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各儀器可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各儀器只可連有限的設(shè)備只可連有限的設(shè)備自動(dòng)、智能化、遠(yuǎn)距離傳輸自動(dòng)、智能化、遠(yuǎn)距離傳輸功能單一，操作不便功能單一，操作不便虛似儀器和傳統(tǒng)儀器的比較虛似儀器和傳統(tǒng)儀器的比較 第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 微波測(cè)量用信號(hào)源主要指產(chǎn)生微波測(cè)量用信號(hào)源主要指產(chǎn)生微波正弦振蕩微波正弦振蕩的各的各種微波信號(hào)發(fā)生器。種微波信號(hào)發(fā)生器。 頻率可調(diào)（頻段，頻率精度，穩(wěn)定度，頻譜純度）頻率可調(diào)

29、（頻段，頻率精度，穩(wěn)定度，頻譜純度） 一定輸出功率（穩(wěn)定度，阻抗，駐波）一定輸出功率（穩(wěn)定度，阻抗，駐波） 調(diào)制特性（脈沖、調(diào)幅、調(diào)頻）調(diào)制特性（脈沖、調(diào)幅、調(diào)頻） 第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 真空真空固態(tài)固態(tài)頻率合成源頻率合成源掃頻源掃頻源 第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 毫米波倍頻源毫米波倍頻源50-75GHz60-90GHz75-110GHz90-140GHz110-170GHz325-500GHzCW Source Specifications.AmplitudeDUTSource protected from accidental transmission from DU

30、TWhat is P out?VoltageFrequencyHow accurate is this number?What is P out?maxminlRange (-136dBm to +13dBm)lAccuracy (+/- 0.5dB)lResolution (0.02dB)lSwitching Speed (25ms)lReverse Power Protection第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 微波三極管燈塔管振蕩器微波三極管燈塔管振蕩器12fLC陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極柵極柵極第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 微波三極管的主要特征是利用微波三極管的主要特征是利用靜電控制原

31、理靜電控制原理控控制交變電子流的大小，來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)產(chǎn)生和放大的功制交變電子流的大小，來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)產(chǎn)生和放大的功能。能。這種控制是借助改變控制柵極電壓，影響陰極這種控制是借助改變控制柵極電壓，影響陰極附近的電場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。附近的電場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 電極上所加的交變電壓的周期比電子由一個(gè)電電極上所加的交變電壓的周期比電子由一個(gè)電極進(jìn)行到另一個(gè)電極所需的時(shí)間極進(jìn)行到另一個(gè)電極所需的時(shí)間大的多的情形下大的多的情形下進(jìn)行的。進(jìn)行的。 真空三極管的振蕩頻率：極間電容及引線電感的存在最高真空三極管的振蕩頻率：極間電容及引線電感的存在最高 不能無(wú)限提高不能無(wú)限提高 振蕩頻率振蕩頻率 電子渡越時(shí)間效應(yīng)電子渡越時(shí)間效應(yīng) 第

32、一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 反射速調(diào)管反射速調(diào)管 利用電子渡越利用電子渡越時(shí)間效應(yīng)與交變電時(shí)間效應(yīng)與交變電磁場(chǎng)相互作用并交磁場(chǎng)相互作用并交換能量。換能量。同軸式或重入式諧振腔同軸式或重入式諧振腔機(jī)械調(diào)諧，改變腔體尺寸，電壓調(diào)諧困難機(jī)械調(diào)諧，改變腔體尺寸，電壓調(diào)諧困難速度調(diào)制速度調(diào)制群聚群聚諧波諧波諧振腔（決定需要頻率分量）諧振腔（決定需要頻率分量）第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 返波振蕩器信號(hào)源返波振蕩器信號(hào)源返波管返波管第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 電子槍電子槍 微波信號(hào)的能量來(lái)源微波信號(hào)的能量來(lái)源聚焦裝置聚焦裝置 約束電子束的發(fā)散約束電子束的發(fā)散慢波系統(tǒng)慢波系統(tǒng) 減慢電磁波

33、速度減慢電磁波速度收集極收集極 用以形成回路，回收電子用以形成回路，回收電子epVV 返波管工作于返波模式返波管工作于返波模式相速與群速方向相反。相速與群速方向相反。 返波管的主要特點(diǎn)是在返波管的主要特點(diǎn)是在很寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)很寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)的連續(xù)的快速電調(diào)快速電調(diào)，可達(dá)，可達(dá)幾個(gè)倍頻程幾個(gè)倍頻程eVpVgV空間諧波概念空間諧波概念第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 固態(tài)微波三極管振蕩器固態(tài)微波三極管振蕩器集電極接地電容集電極接地電容抽頭式三點(diǎn)振蕩抽頭式三點(diǎn)振蕩線路線路第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 固態(tài)微波二極管振蕩器固態(tài)微波二極管振蕩器體效應(yīng)管不同于一般體效應(yīng)管不同于一般pn

34、結(jié)型二結(jié)型二極管，它是在一整塊極管，它是在一整塊類類半導(dǎo)體化合物（如半導(dǎo)體化合物（如GaAsGaAs）的兩）的兩邊各安上一個(gè)歐姆式接觸電極邊各安上一個(gè)歐姆式接觸電極構(gòu)成。兩級(jí)間所加電壓超過(guò)某構(gòu)成。兩級(jí)間所加電壓超過(guò)某一閾值，電壓增加反而引起電一閾值，電壓增加反而引起電流下降。流下降。工作時(shí)所加偏壓應(yīng)處于負(fù)阻區(qū)工作時(shí)所加偏壓應(yīng)處于負(fù)阻區(qū)中央。中央。耿式管（耿式管（Gunn）雪崩管（雪崩管（IMPATT）I-V曲線上出現(xiàn)負(fù)阻區(qū)域曲線上出現(xiàn)負(fù)阻區(qū)域第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 3mm雪崩管振蕩器（雪崩管振蕩器（CW 100mW） （PW W級(jí)）級(jí)） 雪崩二極管的工作原理是基雪崩二極管的工作原理

35、是基于反向偏置的于反向偏置的pn結(jié)出現(xiàn)雪崩式結(jié)出現(xiàn)雪崩式擊穿產(chǎn)生大量游離電荷及這些擊穿產(chǎn)生大量游離電荷及這些電荷有結(jié)區(qū)向兩極漂移的渡越電荷有結(jié)區(qū)向兩極漂移的渡越時(shí)間的聯(lián)合作用產(chǎn)生負(fù)阻效應(yīng)。時(shí)間的聯(lián)合作用產(chǎn)生負(fù)阻效應(yīng)。 雪崩振蕩器能工作于連續(xù)波雪崩振蕩器能工作于連續(xù)波和和脈沖狀態(tài)，最大特點(diǎn)是能和和脈沖狀態(tài)，最大特點(diǎn)是能工作到很高的毫米波段且有相工作到很高的毫米波段且有相當(dāng)大的功率輸出，當(dāng)大的功率輸出，但噪聲較高，但噪聲較高，調(diào)諧范圍較窄。調(diào)諧范圍較窄。第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 振蕩條件分析振蕩條件分析耿氏管及雪崩管等負(fù)阻器件，只要裝配適當(dāng)?shù)墓⑹瞎芗把┍拦艿蓉?fù)阻器件，只要裝配適當(dāng)?shù)恼{(diào)調(diào)諧

36、回路諧回路并加上適當(dāng)?shù)闹绷髌珘?，便能產(chǎn)生振蕩。并加上適當(dāng)?shù)闹绷髌珘海隳墚a(chǎn)生振蕩。振幅穩(wěn)定或增長(zhǎng)的條件振幅穩(wěn)定或增長(zhǎng)的條件振蕩頻率振蕩頻率dddYGjB1()LLLLYGjBGjCL維持自激振蕩必須同時(shí)滿足維持自激振蕩必須同時(shí)滿足(負(fù)阻）負(fù)阻）0dLGG0dLBB第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 振蕩器調(diào)制問(wèn)題振蕩器調(diào)制問(wèn)題調(diào)頻、調(diào)幅、脈沖調(diào)頻、調(diào)幅、脈沖VoltageTimeCarrierModulationAM, PulseFMPMqV= A(t) sin (t)V= A(t) sin2 f(t) + (t)fVoltageTime第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 振蕩器調(diào)制問(wèn)題振蕩器

37、調(diào)制問(wèn)題調(diào)頻、調(diào)幅、脈沖調(diào)頻、調(diào)幅、脈沖VoltageTimeAM, PulseFMPMqV= A(t) sin (t)V= A(t) sin2 f(t) + (t)flFrequency DeviationlModulation FrequencyldcFMlAccuracylResolution第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 振蕩器調(diào)制問(wèn)題振蕩器調(diào)制問(wèn)題調(diào)頻、調(diào)幅、脈沖調(diào)頻、調(diào)幅、脈沖TimePulseOn/Off ratioRisetimeRate=1/TTWidthPowert1/t1/TPowerImportant Signal Generator Specs for Pulse

38、 ModulationlPulse widthlPulse periodlOn/Off ratiolRise timeAmplitudeFrequency PhaseBoth Amplitudeand Phase第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 適當(dāng)改變管子的偏壓可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)二極管的調(diào)頻適當(dāng)改變管子的偏壓可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)二極管的調(diào)頻影響輸出功率影響輸出功率直接采用直流偏壓上附加低頻信號(hào)來(lái)產(chǎn)生調(diào)幅直接采用直流偏壓上附加低頻信號(hào)來(lái)產(chǎn)生調(diào)幅不適用。不適用。輸出輸出PIN調(diào)制振蕩器可保持良好工作狀態(tài)。調(diào)制振蕩器可保持良好工作狀態(tài)。振蕩器調(diào)制問(wèn)題振蕩器調(diào)制問(wèn)題調(diào)頻、調(diào)幅

39、、脈沖調(diào)頻、調(diào)幅、脈沖第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 PIN調(diào)制器調(diào)制器P+IN+PIN Diode 它是由高摻雜的它是由高摻雜的P+區(qū)和區(qū)和N+區(qū)區(qū)加有一本征加有一本征I層所構(gòu)成，層所構(gòu)成，I層的厚層的厚度因用途而異，從用于微波控制度因用途而異，從用于微波控制電路的電路的10m以下到用于電力電以下到用于電力電子功率電路的幾百子功率電路的幾百m不等。由于不等。由于I層的電荷存儲(chǔ)導(dǎo)致的層的電荷存儲(chǔ)導(dǎo)致的I層電導(dǎo)調(diào)層電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使得制效應(yīng)使得PIN二極管廣泛應(yīng)用二極管廣泛應(yīng)用于微波控制電路如開關(guān)電路、移于微波控制電路如開關(guān)電路、移相器、限幅電路等。相器、限幅電路等。（與普與普通二極管比？通二極

40、管比？ ） 第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 PIN調(diào)制器（有直流偏置）調(diào)制器（有直流偏置）無(wú)直流偏置？無(wú)直流偏置？第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 PIN微波開關(guān)微波開關(guān)20ns/70ns，脈寬，脈寬/周期周期第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 微波管脈沖調(diào)制的實(shí)現(xiàn)？微波管脈沖調(diào)制的實(shí)現(xiàn)？第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 1-1 微波信號(hào)發(fā)生器主要性能指標(biāo)微波信號(hào)發(fā)生器主要性能指標(biāo)1、頻率特性、頻率特性頻率范圍頻率范圍頻率準(zhǔn)確度和分辨力頻率準(zhǔn)確度和分辨力實(shí)際頻率與標(biāo)稱頻率的差異；最實(shí)際頻率與標(biāo)稱頻率的差異；最 小頻率變化間隔小頻率變化間隔頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度頻率隨時(shí)間的起伏變化；長(zhǎng)期，

41、頻率隨時(shí)間的起伏變化；長(zhǎng)期，短期短期頻譜純度頻譜純度非諧波：非諧波： 無(wú)規(guī)則寄生伴隨頻率分量無(wú)規(guī)則寄生伴隨頻率分量諧波寄生：諧波寄生： 波形畸變?cè)斐傻谋额l伴隨分量波形畸變?cè)斐傻谋额l伴隨分量相位噪聲：相位噪聲： 隨機(jī)相位起伏造成的頻譜展寬隨機(jī)相位起伏造成的頻譜展寬。第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 VoltageFrequencyUncertaintyEXAMPLEAccuracy = =CW frequency = 1 GHz=aging rate = 0.152 ppm/year=time since last calibrated = 1 year fCWtagingcalt*fCWta

42、gingcaltAccuracy = 152 Hz+ _1、頻率特性、頻率特性+ _Agilent E8257D Analog Signal GeneratorlPhase NoiselResidual FMlSpuriousCW Source Specifications.Spectral Puritynon-harmonic spur65dBcharmonic spur30dBcCW outputResidual FM is the integrated phase noise over 300 Hz - 3 kHz BWphase noise 0.5 f0 f0 2f0sub-harmo

43、nics第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 vo(t)= a1 sin(wt) + a2 sin2(wt) + a3 sin3(wt) + . = a2/2 + a1 sin(wt) + 3a3/4 sin(wt)+ a2/2 sin(2wt) + a3/4 sin(3wt) + .frequencyPower Spectral DensityCW outputmeasured as dBc/HzCh1 PM PSD1k10k100kTRACE A:A Marker 10 000 Hz75 dBc/Hz-125 dBc/HzLogMag 5 dBc/div-105 dBc/Hz第一章第一章 微

44、波信號(hào)源微波信號(hào)源 第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 1-1 微波信號(hào)發(fā)生器主要性能指標(biāo)微波信號(hào)發(fā)生器主要性能指標(biāo)2、輸出特性、輸出特性輸出功率輸出功率輸出阻抗輸出阻抗駐波比駐波比輸出功率的讀數(shù)是指接額定匹配負(fù)載時(shí)的輸出功率，實(shí)際輸出功率還與源、輸出功率的讀數(shù)是指接額定匹配負(fù)載時(shí)的輸出功率，實(shí)際輸出功率還與源、負(fù)載阻抗匹配有關(guān)負(fù)載阻抗匹配有關(guān)VoltageFrequencyHow accurate is this number?What is P out?maxmin第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 2、輸出特性輸出特性Sweeper Specifications.Frequency 頻率

45、掃描頻率掃描lramp sweepaccuracysweep timeresolutionlstep sweepaccuracynumber of pointsswitching timetimefrequencyf2t2t1f1t4t3t1t2f4f3f1f2frequencySweeper Specifications.AmplitudeFrequency SweeplLevel AccuracylFlatnesslSource Match (SWR)Power SweeplPower Sweep RangelPower Slope RangelSource Match (SWR)flat

46、ness speclevel accuracy specf1f2frequencypowerpowerP2P1power sweep ranget1t2第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 1-1 微波信號(hào)發(fā)生器主要性能指標(biāo)微波信號(hào)發(fā)生器主要性能指標(biāo)補(bǔ)充：屏蔽的嚴(yán)密性補(bǔ)充：屏蔽的嚴(yán)密性135dBm0.032pW（步進(jìn)衰減器（步進(jìn)衰減器-專門選件）專門選件） 信號(hào)發(fā)生器的所有高頻部分都必須有嚴(yán)格的屏蔽措施，保證信號(hào)發(fā)生器的所有高頻部分都必須有嚴(yán)格的屏蔽措施，保證達(dá)到輸出端口的的信號(hào)為確實(shí)為經(jīng)過(guò)衰減器輸出，達(dá)到輸出端口的的信號(hào)為確實(shí)為經(jīng)過(guò)衰減器輸出，而無(wú)其他耦而無(wú)其他耦合通道泄漏進(jìn)入。合通道泄漏進(jìn)入

47、。（包括信號(hào)源本身內(nèi)部各種途徑耦合）（包括信號(hào)源本身內(nèi)部各種途徑耦合） 外來(lái)電磁干擾也可耦合直接進(jìn)入到輸出端口或測(cè)試接收機(jī)電外來(lái)電磁干擾也可耦合直接進(jìn)入到輸出端口或測(cè)試接收機(jī)電路。路。測(cè)試須在屏蔽室進(jìn)行。測(cè)試須在屏蔽室進(jìn)行。第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 1-1 微波信號(hào)發(fā)生器主要性能指標(biāo)微波信號(hào)發(fā)生器主要性能指標(biāo)3、調(diào)制特性、調(diào)制特性調(diào)制種類調(diào)制種類調(diào)制信號(hào)特性調(diào)制信號(hào)特性調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)調(diào)制失真調(diào)制失真第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 補(bǔ)充：補(bǔ)充： 微波信號(hào)發(fā)生器的穩(wěn)幅與穩(wěn)頻微波信號(hào)發(fā)生器的穩(wěn)幅與穩(wěn)頻1、自動(dòng)穩(wěn)幅、自動(dòng)穩(wěn)幅輸出端口匹配和方向性很高定向耦合器輸出端口匹配和方向性很高定向

48、耦合器補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性 定向耦合器是微波測(cè)量和其它微波系統(tǒng)中的常用元定向耦合器是微波測(cè)量和其它微波系統(tǒng)中的常用元件，件，是近代掃頻反射計(jì)的核心部件是近代掃頻反射計(jì)的核心部件。它是一種有方向。它是一種有方向性的微波功率分配器件。性的微波功率分配器件。第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性 第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 常見(jiàn)類型有：波導(dǎo)、同軸線、帶狀線及微帶線等。定常見(jiàn)類型有：波導(dǎo)、同軸線、帶狀線及微帶線等。定向耦合器包含主線和副線兩部分，在主線中傳輸?shù)奈⑾蝰詈掀靼骶€和副線兩部分，在主線

49、中傳輸?shù)奈⒉üβ式?jīng)過(guò)小孔或間隙耦合元件，將一部分功率耦合波功率經(jīng)過(guò)小孔或間隙耦合元件，將一部分功率耦合至副線中，由于波的干涉及疊加，使功率僅沿副線的至副線中，由于波的干涉及疊加，使功率僅沿副線的一個(gè)方向傳輸（稱為一個(gè)方向傳輸（稱為“正方向正方向”），而在另一方向幾），而在另一方向幾乎沒(méi)有（或極少）功率傳輸（稱為乎沒(méi)有（或極少）功率傳輸（稱為“反方向反方向”）。）。 常見(jiàn)的波導(dǎo)定向耦合器有波導(dǎo)十字孔定向耦合器、常見(jiàn)的波導(dǎo)定向耦合器有波導(dǎo)十字孔定向耦合器、波導(dǎo)雙定向耦合器波導(dǎo)雙定向耦合器 第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性 定向耦合器的

50、特性參量定向耦合器的特性參量（1）耦合度耦合度（2）方向性方向性（3）輸入駐波比輸入駐波比（4）帶寬范圍帶寬范圍 1110lg(dB)20lg(dB)33PUCPU 輸入至主線的功率輸入至主線的功率P1與副與副線中正向傳輸?shù)墓β示€中正向傳輸?shù)墓β蔖3之比稱之比稱為定向耦合器的耦合度為定向耦合器的耦合度C 第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性 定向耦合器的特性參量定向耦合器的特性參量（1）耦合度耦合度（2）方向性方向性（3）輸入駐波比輸入駐波比（4）帶寬范圍帶寬范圍 副線中正方向傳輸?shù)墓β矢本€中正方向傳輸?shù)墓β蔖3與反與反方向傳輸?shù)墓β?/p>

51、方向傳輸?shù)墓β蔖4之比稱為定向之比稱為定向耦合器的方向性耦合器的方向性D 3310lg(dB)20lg(dB)44PUDPU第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性 隔離度隔離度隔離度表示輸入至主線的功率隔離度表示輸入至主線的功率P1與副線反方向傳輸?shù)墓β逝c副線反方向傳輸?shù)墓β蔖4之比之比 1110lg(dB)20lg(dB)44PUDPU31110lg10lg10lg443PPPDDCPPP方向性隔離度耦合度方向性隔離度耦合度第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性 322bCbD

52、a設(shè)設(shè) 幅度保持為常數(shù)，幅度保持為常數(shù)，22()KDbaCC 由端口由端口向左看，可等效為一信號(hào)源，向左看，可等效為一信號(hào)源，其輸出其輸出為為 ，反射系數(shù)為，反射系數(shù)為 3b3bKgebge22gegebbageKbCgeDC 等效源反射系數(shù)由等效源反射系數(shù)由方向性方向性（隔離度，（隔離度，耦合度）而定耦合度）而定第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性 22Lab 21gegeLbb ge很小很小 采用輸出采用輸出端口匹配良好端口匹配良好和和方向性很高方向性很高的定向耦合器作為取的定向耦合器作為取樣，可以大大改善信號(hào)源的匹配。樣，可以大

53、大改善信號(hào)源的匹配。第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 定向耦合器使用注意要點(diǎn)定向耦合器使用注意要點(diǎn) 定向耦合器的隔離端口一般都接有定向耦合器的隔離端口一般都接有匹配負(fù)載匹配負(fù)載，以吸收傳來(lái)，以吸收傳來(lái)的功率，避免產(chǎn)生反射波，否則由于不匹配而產(chǎn)生的反射波，的功率，避免產(chǎn)生反射波，否則由于不匹配而產(chǎn)生的反射波，會(huì)影響其它端口的功率分配，使定向耦合器的性能下降。會(huì)影響其它端口的功率分配，使定向耦合器的性能下降。思考：方向性系數(shù)（思考：方向性系數(shù)（10dB）對(duì)于功率、電壓駐波比、）對(duì)于功率、電壓駐波比、回波損耗測(cè)試結(jié)果誤差的定量分析？回波損耗測(cè)試結(jié)果誤差的定量分析？計(jì)算實(shí)例：計(jì)算實(shí)例：一個(gè)放大器輸出

54、功率一個(gè)放大器輸出功率100W，輸出阻抗，輸出阻抗50，送至一送至一大功率負(fù)載，負(fù)載駐波為大功率負(fù)載，負(fù)載駐波為1.5，現(xiàn)通過(guò)方向性系數(shù)分別為，現(xiàn)通過(guò)方向性系數(shù)分別為25dB和和40dB的雙定向耦合器測(cè)試反射、入射功率，以及駐波大小，則的雙定向耦合器測(cè)試反射、入射功率，以及駐波大小，則由由方向性方向性產(chǎn)生的誤差？產(chǎn)生的誤差？（不考慮功率計(jì)和路徑傳輸影響（不考慮功率計(jì)和路徑傳輸影響,入射及入射及反射耦合度均為反射耦合度均為C）第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 功率計(jì)功率計(jì)信號(hào)源信號(hào)源P1P2P3P4AB負(fù)載負(fù)載1.50.2 若理想定向耦合器，反射功率為若理想定向耦合器，反射功率為 4W-C設(shè)耦

55、合度為設(shè)耦合度為C真實(shí)反射功率主反射功率真實(shí)反射功率主反射功率方向性反射功率方向性反射功率 主反射功率入射功率（主反射功率入射功率（DC）第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 真實(shí)反射功率主反射功率真實(shí)反射功率主反射功率方向性反射功率方向性反射功率 主反射功率入射功率（主反射功率入射功率（DC） （4WC）（100WDC） （4WC）（）（0.316WC）50傳輸線系統(tǒng)中（端接匹配阻抗），電壓傳輸線系統(tǒng)中（端接匹配阻抗），電壓（幅值）（幅值）與功率關(guān)系式與功率關(guān)系式22 50VP 反射反射電壓最大同相疊加，最小反相疊加，電壓最大同相疊加，最小反相疊加，max205.62reflectedVmin

56、205.62reflectedVmax0.256max1.7min0.144min1.341.50.2 第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 總結(jié)：總結(jié)：方向性越好，測(cè)試精度越高方向性越好，測(cè)試精度越高方向性大小對(duì)正向與反向功率的測(cè)試不同影響方向性大小對(duì)正向與反向功率的測(cè)試不同影響負(fù)載駐波大小也對(duì)正向與反向功率的測(cè)試有不同影響負(fù)載駐波大小也對(duì)正向與反向功率的測(cè)試有不同影響問(wèn)題提出：?jiǎn)栴}提出：入射功率取樣對(duì)定耦方向性的要求？入射功率取樣對(duì)定耦方向性的要求？定耦耦合度取值是否越小越好？定耦耦合度取值是否越小越好？第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 微波信號(hào)發(fā)生器的穩(wěn)幅與穩(wěn)頻微波信號(hào)發(fā)生器的穩(wěn)幅與穩(wěn)頻

57、2、鎖相穩(wěn)頻、鎖相穩(wěn)頻基波鎖相環(huán)非連續(xù)基波鎖相環(huán)非連續(xù)穩(wěn)定度：穩(wěn)定度：10-610-9，頻率固，頻率固定，低頻定，低頻( )( )cos( )f tA ttt第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 微波信號(hào)發(fā)生器的穩(wěn)幅與穩(wěn)頻微波信號(hào)發(fā)生器的穩(wěn)幅與穩(wěn)頻2、鎖相穩(wěn)頻、鎖相穩(wěn)頻采樣式諧波鎖相環(huán)采樣式諧波鎖相環(huán)分立諧波點(diǎn)分立諧波點(diǎn)次數(shù)不能太高次數(shù)不能太高第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 微波信號(hào)發(fā)生器的穩(wěn)幅與穩(wěn)頻微波信號(hào)發(fā)生器的穩(wěn)幅與穩(wěn)頻2、鎖相穩(wěn)頻、鎖相穩(wěn)頻變頻鎖相環(huán)變頻鎖相環(huán)基本實(shí)現(xiàn)寬帶連續(xù)穩(wěn)頻基本實(shí)現(xiàn)寬帶連續(xù)穩(wěn)頻( )( )cos( )f tA ttt第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 1-2 微

58、波掃頻信號(hào)發(fā)生器微波掃頻信號(hào)發(fā)生器1、返波管掃頻振蕩器、返波管掃頻振蕩器電調(diào)諧電調(diào)諧，頻段較寬，短毫米，頻段較寬，短毫米波段仍在使用（波段仍在使用（75-110GHz甚至甚至400GHz）體積大，重量高，體積大，重量高，工作電壓高工作電壓高第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 1-2 微波掃頻信號(hào)發(fā)生器微波掃頻信號(hào)發(fā)生器2、固態(tài)掃頻振蕩器變?nèi)荻O管、固態(tài)掃頻振蕩器變?nèi)荻O管第一章第一章 微波信號(hào)源微波信號(hào)源 1-2 微波掃頻信號(hào)發(fā)生器微波掃頻信號(hào)發(fā)生器3、固態(tài)掃頻振蕩器、固態(tài)掃頻振蕩器YIG調(diào)諧振蕩器調(diào)諧振蕩器0(MHz)0.012(/)fHA m具有電磁諧振特性具有電磁諧振特性與小球尺寸無(wú)關(guān)，線性依賴與小球尺寸無(wú)關(guān)，線性依賴于直流磁場(chǎng)于直流磁場(chǎng)H0，與高頻電路，與高頻電路耦合后取決于管子的帶寬。耦合后取決于管子的帶寬。掃頻范圍寬，可達(dá)幾個(gè)倍頻程；掃頻范圍寬，可達(dá)幾個(gè)倍頻程；掃頻線性度好，不需要采用任何線性度措施，可優(yōu)于掃頻線性度好