常用測量儀器的使用

1、常用測量儀器的使用及微波基礎(chǔ)知識簡介一、微波簡介什么是微波？ VHF（甚高頻）頻率:30300MHz；波K；:10-lm 業(yè)毫米波 頻率:3003000GHz；波長|GHz)波怪(cm)F減段133；01230 524157. 548i. 5 . 75獺段口d Q 匚3. 75 . 4CjJ. S3KjM段12. 5 82 41. 67贈段18 & 51.671. 13Ka波段26. 5401.130. 75主要的器件功能及參數(shù)開關(guān)：利用偏壓使半導(dǎo)體元件工作于正向 或反向狀態(tài)，構(gòu)成開關(guān)。按功能分為：通斷開關(guān)，控制傳輸系統(tǒng)中微波 信號的通斷，如：單刀單擲；轉(zhuǎn)換開關(guān)： 控制信號在兩個或多個傳輸系統(tǒng)

2、中轉(zhuǎn)換。 如：單刀雙擲或單刀多擲。參數(shù):插入損耗、駐波、隔離度、開關(guān)吋間主要的器件功能及參數(shù)衰減器；用電信號的控制衰減量，與開關(guān) 電路不同，開關(guān)電路的信號是從一個極值 跳變到另一個極致，己實現(xiàn)開關(guān)電路的通、 斷；而電調(diào)衰減器中，電控信號大多為連 續(xù)可變，以實現(xiàn)衰減量的連續(xù)可調(diào)。參數(shù)：衰減量（各狀態(tài)的損耗）及誤差量、 駐波主要的器件功能及參數(shù)移相器：加入控制信號使網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸 出信號之間產(chǎn)生相位移動。指標(biāo)：相移量極其誤差量、駐波、開關(guān)速 度、承受功率和插入損耗；主要的器件功能及參數(shù)限幅器：對小功率信號幾乎無衰減地通過, 而對大功率信號卻產(chǎn)生大的衰減，信號愈 強(qiáng)衰減越大。參數(shù)：插損、承受功率、駐

3、波、恢復(fù)時間、 限幅電平參數(shù)的定義及單位插損、隔離度、衰減：輸出信號相對輸入 信號的減少程度；單位dB駐波：最大電壓(電流)與最小電壓(電 流)之比，無單位物理義反射系數(shù)：反射功率與入射功率之比=(VSWR-1)/ (VSWR+1)開關(guān)時間：開關(guān)從開到關(guān)，以及從關(guān)到開 所需時間單位：ns,ps參數(shù)的定義及單位功率容量：單位:W或dBm限幅電平：大功率條件下限幅器輸出的電 平，單位mW或dBm恢復(fù)時間：大功率脈沖停止以后限幅器的 插入損耗恢復(fù)到低電平插入損耗的3dB以內(nèi) 所需時間，單位ns經(jīng)常測量的參數(shù)及其含義二端口微波網(wǎng)絡(luò) al和bl分別為端口 1的歸一化入射屯壓波 和反射電壓波；a2和b2分

4、別為端口2的歸 一化入射電壓波和反射電壓波二端口微波網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出Z間的關(guān)系町以衷示為-式（1）稱做散射方程，叫散射矩陣或散射參數(shù)。-由式（1）可以得出二端口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)為：.Sll=,即當(dāng)端口2匹配時（ZL=ZO）,端口 1的反射系數(shù);.S22=,即艸端口 1匹配時（ZS = ZO）,端口2的反射系數(shù):即當(dāng)端口 1匹配時，端口,即當(dāng)端口2匹配時，端口 S12 =2到端口 1的傳輸系數(shù);-S21 =1到端口 2的傳輸系數(shù)。通過上向的分析我們可以看出，微波網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)具冇確 定的物理意義。實際上，我們以往所經(jīng)常使用的如Z參數(shù)、 Y參數(shù)和H參數(shù)等均可以通過計算與S參數(shù)互相換算。但在 微波頻率上，

5、只冇S參數(shù)是可以測量出來的，這樣也就解 決了微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的測量問題。輸入、輸岀反射損耗及電壓駐波比（VSWR） 反射損耗（LR）是在輸入信號保持不變 的情況下，從短路器反射的電壓與從被測 負(fù)載反射的電壓值比，并用dB表示。 LR=20log式中，p為被測負(fù)載的反射系數(shù)。如何實現(xiàn)以上所提及參數(shù)的測量矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀：S參數(shù)（即散射參數(shù)）功率系統(tǒng)的搭建及注意事項開關(guān)時間的測量及如何搭建系統(tǒng)限幅電平/大功率狀態(tài)下產(chǎn)品的損耗品或者足不同的指標(biāo)，就需要不同的微波測試儀器。所以往往是如r5前頻按制農(nóng)常故測芳籍裟鳥喲理嵌淵撫割席瞌奮詁雛Ldl節(jié)捫%需 應(yīng)絕對禁I上儀器的帶電連接操作和調(diào)試時的帶電悍接。在微波測

6、試儀網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀町以分成標(biāo)量 網(wǎng)絡(luò)分析儀和矢量網(wǎng)絡(luò)分 析儀。欠量網(wǎng)絡(luò)分析儀主耍用來 測試如、增益、插損、帶 外抑制、X/SWR、S參數(shù) （包括幅值和相位）、阻 抗、插入相移、群延時等 指標(biāo)；而標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀 則只能測試上述指標(biāo)中與 相位無關(guān)的參數(shù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析的校準(zhǔn)步驟 STEP1.0PEN - STEP2.SHORT STEP3.LOAD STEP4.THROUGH具體操作步驟詳見資料功率系統(tǒng)的搭建、測試及注意事項承受功率測試框圖注意事項：被測件和功放之間一定間隔離器衰減器衰減量需能夠保證其泄露功率不會損傷功 率計探頭接產(chǎn)品之前需功率條件符合要求，并且功方輸出 穩(wěn)定；接產(chǎn)品時注意產(chǎn)品的

7、方向，禁止接反o限幅電平、恢復(fù)時間的測試及注意事項注意事項： 衰減器選擇既要保護(hù)探頭，又要能夠正確測量指標(biāo)。功率計_用來測量功率的大小信號發(fā)生器一町以產(chǎn)生CW及各種調(diào)制的微波信號uoouoooia=J 丿DCTl-al-ol-owIao&QBnu* a*、a *i K嚴(yán)SSJ = = 二 uc限碼電平：大功率條件下限幅器輸出的電平，單位mW或dBm 恢復(fù)時間:大功率脈沖停止以后限幅器的插入損耗恢復(fù)到低電平插 入隕耗的3dB以內(nèi)所需時間沖位皿功率計一用來測量功率的大小信號發(fā)生器一町以產(chǎn)生CW及各種調(diào)制的微波信號UOOUOOO藝 WLM.二 UG匚廠mFMN開關(guān)時間測試及系統(tǒng)搭建主要的器件功能及參

8、數(shù)放大器:對信號進(jìn)行放大參數(shù)：增益及增益平坦度；輸出ldB壓縮點(diǎn) 功率；噪聲系數(shù)放大器及參數(shù)在各種各樣的微波電路屮，放人器是相對最具有代表性的。因此，我 們作為重點(diǎn)對其進(jìn)行介紹，而對丁英它的電路，則只介紹英特殊的性 能指標(biāo)，同樣的內(nèi)容不再重復(fù)。頻率范圍：flf2增益(G)： G = Pout/Pin噪聲系數(shù)(NF)：式屮NX是出現(xiàn)在放人器的輸出端，曲放人器內(nèi)部產(chǎn)牛的噪聲。NF=10logF B卩NF=10log ()所以，噪聲系數(shù)NF就代表了放人器自身噪聲貢獻(xiàn)的人小物理意義：信號通過放人器信號/噪聲比變壞的倍數(shù)。 ldB壓縮點(diǎn)輸出功率(P-1)： 隨著輸入功率的增加，當(dāng)放大器的增益被壓縮了id

9、B時 的輸出功率，即為1 dB爪縮點(diǎn)輸出功率。 是表示個放大器的卄線性特性和輸出能力的項 重要指標(biāo)。Output Power (dBm) z JCompression/ (slope = small-signal gain)Saturated output power /Input Power (dBm)互調(diào)分量和交叉點(diǎn)如圖43所示，、頻率為fl和f2的兩個等幅信號同時加在放 大器的輸入端時，山于放大器非線性的影響，在輸出端將 出現(xiàn)互調(diào)失真的成份。其中f2fl為二階互調(diào)分量，而 2flf2為三階互調(diào)分量。INPUT FOWCH IN dOm EACH TONE (fvFUFJDAMENTAL

10、“、. 3RD-OROER PRODUCTS 5, 3；1 SLOFCf 一邑s圖是基波分量和 邙介互調(diào)分量與輸入功率之間的關(guān)系曲線。將它們線 性延長的交點(diǎn)，即為二階交叉點(diǎn)（IP3） o若IP3已知，那么我們就可 以準(zhǔn)確地預(yù)知三階互調(diào)失真的人小。圖44基波分量、三階互調(diào)分量和三階交叉點(diǎn)P - IM .(9)IP； = P +2無急定性放大器電路必須謠垃的旨要條件之一，因為 射頻電路在某些工作頻率和工作條件下有產(chǎn) 生振蕩的傾向絕對穩(wěn)定指在選定的頻率和偏置條件下，放 大器都處于穩(wěn)定狀態(tài)條件KR測試中的表現(xiàn)為：電流經(jīng)常變化、增益忽高 忽低，駐波曲線異樣突起，測不出噪聲 測量方法：不加外部信號的情況下

11、，產(chǎn)品產(chǎn) 生頻譜分量噪聲系數(shù)測試儀一用來測量NF的大小O E O E (Z E口匚口 口匚 D口 噪聲系數(shù)測試儀的校準(zhǔn) 1 .將固態(tài)噪聲源的兩端口與噪聲系數(shù)分析儀連接C 2按下綠色的PRESET鍵，進(jìn)入校準(zhǔn)之前的參數(shù)值設(shè)置狀 態(tài)。-I慕下FREQUENCY鍵，在了菜單下設(shè)置起（START）、 終止（STOg）頻率。-4按下AVERAGE鍵，在了菜單下設(shè)置AVERAGE POINTS, 一般設(shè)為 11。 5按下ENR鍵，在子菜單下選擇FILL FROM SNS,待 SNS值瀆完。-6.SNS值讀完Z肩，按下CALIBRATE鍵，進(jìn)入校準(zhǔn)狀態(tài), 等待校準(zhǔn)完畢。 7MARKER點(diǎn)的打開，按卜MARKER鍵，在子菜單下選 擇，將所選中的MARKER點(diǎn)的狀態(tài)設(shè)為NORMAL,輸入 MARKER點(diǎn)的頻率即可。 8當(dāng)以上步驟逐-完成Z肩，斷開固