微波測(cè)量概述及信號(hào)源測(cè)量技術(shù)：2微波信號(hào)源工作原理第2章

1、1 理 工 大 學(xué) 通 信 工 程 學(xué) 院理 工 大 學(xué) 通 信 工 程 學(xué) 院 2 1.1.微波信號(hào)源的分類微波信號(hào)源的分類 2.2.鎖相環(huán)的基本概念鎖相環(huán)的基本概念 3.3.頻率合成器的基本原理頻率合成器的基本原理 4.4.頻率合成器的常用技術(shù)方案頻率合成器的常用技術(shù)方案 5.5.鎖相頻率合成器的設(shè)計(jì)鎖相頻率合成器的設(shè)計(jì) 6.6.模擬式微波掃頻信號(hào)源模擬式微波掃頻信號(hào)源 7.7.微波合成掃頻信號(hào)源微波合成掃頻信號(hào)源 8.8.頻率捷變信號(hào)發(fā)生器基本工作原理頻率捷變信號(hào)發(fā)生器基本工作原理 9.9.微波信號(hào)源的性能指標(biāo)微波信號(hào)源的性能指標(biāo) 10. 10. 微波信號(hào)發(fā)生器典型產(chǎn)品微波信號(hào)發(fā)生器典型

2、產(chǎn)品 3 信號(hào)發(fā)生器的的基本功能信號(hào)發(fā)生器的的基本功能 連續(xù)波輸出功能連續(xù)波輸出功能單一頻率指定幅度的正弦波輸出；單一頻率指定幅度的正弦波輸出； 頻率掃描輸出功能頻率掃描輸出功能輸出頻率按給定的規(guī)律（線性、對(duì)數(shù)）輸出頻率按給定的規(guī)律（線性、對(duì)數(shù)） 不斷變化，變化方式包括連續(xù)、步進(jìn)、列表等；不斷變化，變化方式包括連續(xù)、步進(jìn)、列表等； 功率掃描輸出功能功率掃描輸出功能輸出信號(hào)幅度按指定的規(guī)律變化；輸出信號(hào)幅度按指定的規(guī)律變化； 調(diào)制信號(hào)輸出功能調(diào)制信號(hào)輸出功能輸出已調(diào)射頻載波信號(hào)，調(diào)制方式有兩輸出已調(diào)射頻載波信號(hào)，調(diào)制方式有兩 大類：模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。模擬調(diào)制包括幅度調(diào)制、頻率調(diào)制、大類：模擬調(diào)

3、制和數(shù)字調(diào)制。模擬調(diào)制包括幅度調(diào)制、頻率調(diào)制、 相位調(diào)制、脈沖調(diào)制。數(shù)字調(diào)制包括相位調(diào)制、脈沖調(diào)制。數(shù)字調(diào)制包括ASKASK、FSKFSK、PSKPSK、QAMQAM等；等； 復(fù)雜調(diào)制序列、載波序列輸出功能復(fù)雜調(diào)制序列、載波序列輸出功能輸出多觸發(fā)方式、多調(diào)輸出多觸發(fā)方式、多調(diào) 制方式、多載波頻率、多載波功率的多參數(shù)跳變序列信號(hào)，是一種制方式、多載波頻率、多載波功率的多參數(shù)跳變序列信號(hào)，是一種 復(fù)雜的自定義列表信號(hào)輸出。復(fù)雜的自定義列表信號(hào)輸出。 一、主要功能和技術(shù)指標(biāo)一、主要功能和技術(shù)指標(biāo) 4 p 頻率特性 p 功率特性 p 掃描特性 p 頻譜特性 p 調(diào)制特性 p 其它特性 信號(hào)發(fā)生器的的主

4、要技術(shù)指標(biāo)信號(hào)發(fā)生器的的主要技術(shù)指標(biāo) 一、主要功能和技術(shù)指標(biāo)一、主要功能和技術(shù)指標(biāo) 5 頻率特性頻率特性 頻率范圍頻率范圍 Frequency Range 指信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的載波頻率范圍，該范圍既可連續(xù)亦可由若干頻段 或一系列離散頻率來覆蓋。例如250MHz1GHz，1Hz100kHz等。 頻率分辨力頻率分辨力Frequency Resolution 指信號(hào)發(fā)生器在有效頻率范圍內(nèi)可得到并可重復(fù)產(chǎn)生的頻率最小增量。例 如1MHz，1kHz，1Hz，1mHz等。（頻率分辨率） 頻率準(zhǔn)確度頻率準(zhǔn)確度 Frequency Accuracy 信號(hào)發(fā)生器頻率指示值和相應(yīng)的真值的接近程度。分為絕對(duì)準(zhǔn)確度和

5、相對(duì) 準(zhǔn)確度。絕對(duì)準(zhǔn)確度是輸出頻率誤差的實(shí)際大小，一般以kHz、MHz等表示； 相對(duì)準(zhǔn)確度是輸出頻率誤差與理想輸出頻率的比值，一般以10的冪次方表示 ，如110-6，110-8等。 頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間 frequency switching time 信號(hào)源從一個(gè)輸出頻率過渡到另一個(gè)輸出頻率所需要的時(shí)間。 一、主要功能和技術(shù)指標(biāo)一、主要功能和技術(shù)指標(biāo) 6 舉例舉例 準(zhǔn)確度= 載波頻率x老化率x校準(zhǔn)時(shí)間 當(dāng)：載波頻率=1GHz 老化率=0.152ppm/年 校準(zhǔn)時(shí)間=1年 準(zhǔn)確度= 152Hz 頻率 不確定性 頻率特性頻率特性 頻率范圍 250kHz4GHz 頻率分辨力 1mHz 頻率轉(zhuǎn)換

6、時(shí)間 15dBm15dBm 相位噪聲：相位噪聲：-95dBc/Hz10kH60dB:60dB 超高速功率捷變超高速功率捷變: :200ns200ns 低相位噪聲低相位噪聲:-115dBc/Hz10kHz:-115dBc/Hz10kHz，10GHz(10GHz(典型值典型值) ) 優(yōu)異的頻譜純度優(yōu)異的頻譜純度 高性能調(diào)制高性能調(diào)制:FM:FM、MM、AMAM、PulsePulse、I/QI/Q 多參數(shù)復(fù)雜調(diào)制捷變多參數(shù)復(fù)雜調(diào)制捷變 支持內(nèi)部捷變序列、連續(xù)波、上變頻、外部直接控制等多種模式選支持內(nèi)部捷變序列、連續(xù)波、上變頻、外部直接控制等多種模式選 擇擇 上變頻支持上變頻支持83MHz/3GHz8

7、3MHz/3GHz中頻中頻(100MHz(100MHz帶寬帶寬) )輸入輸入 外部直接控制包括外部直接頻率控制與外部序列控制兩種方式外部直接控制包括外部直接頻率控制與外部序列控制兩種方式 中英文菜單，易于使用中英文菜單，易于使用 103 l信號(hào)源是微波電路測(cè)試中的重要儀表，信號(hào)源需合成信號(hào)源是微波電路測(cè)試中的重要儀表，信號(hào)源需合成 輸出各種激勵(lì)信號(hào)來驗(yàn)證各種電路的性能參數(shù)。包含正輸出各種激勵(lì)信號(hào)來驗(yàn)證各種電路的性能參數(shù)。包含正 弦波點(diǎn)頻信號(hào)，調(diào)制信號(hào)，掃描信號(hào)等。弦波點(diǎn)頻信號(hào)，調(diào)制信號(hào)，掃描信號(hào)等。 lAgilent PSGAgilent PSG系列信號(hào)可滿足系列信號(hào)可滿足325GHz325G

8、Hz頻段內(nèi)信號(hào)合成頻段內(nèi)信號(hào)合成 需求。一體化的毫米波信號(hào)源輸出頻率范圍達(dá)到需求。一體化的毫米波信號(hào)源輸出頻率范圍達(dá)到67GHz 67GHz ， Agilent E8257D PSGAgilent E8257D PSG信號(hào)源輸出頻率范圍為信號(hào)源輸出頻率范圍為250kHz-250kHz- 67GHz67GHz，具有相位噪聲指標(biāo)高，功率精度高等優(yōu)點(diǎn)。，具有相位噪聲指標(biāo)高，功率精度高等優(yōu)點(diǎn)。 Agilent E8267DAgilent E8267D矢量信號(hào)源輸出頻率范圍為矢量信號(hào)源輸出頻率范圍為44GHz44GHz，具，具 備備IQIQ矢量調(diào)制能力，可輸出矢量調(diào)制能力，可輸出44GHz44GHz頻段

9、內(nèi)的任意調(diào)制信頻段內(nèi)的任意調(diào)制信 號(hào)，如數(shù)字調(diào)制信號(hào)，雷達(dá)信號(hào)等。通過外置倍頻器，號(hào)，如數(shù)字調(diào)制信號(hào)，雷達(dá)信號(hào)等。通過外置倍頻器， 可將可將PSGPSG輸出頻段擴(kuò)展為輸出頻段擴(kuò)展為325GHz325GHz。圖。圖1 1為為Agilent PSGAgilent PSG信信 號(hào)源配置框圖號(hào)源配置框圖 毫米波信號(hào)源毫米波信號(hào)源 104 波段波段8mm7mm6mm5mm3mm2mm 頻率范圍頻率范圍26.5-4033-5040-6050-7575-110110-170 穩(wěn)幅輸出功率穩(wěn)幅輸出功率+5dBm+2dBm+2dBm+2dBm0dBm-5dBm 平坦度平坦度1.5dB1.5dB1.5dB1.5d

10、B1.5dB2dB Agilent公司和41所均推出 毫米波倍頻源模塊 26.5GHz-170GHz六波段 毫米波擴(kuò)頻部件 105 波段6mm5mm3mm2mm 頻率范圍40-6050-7575-110110-170 諧波次數(shù)10141820 變頻損耗20dB25dB32dB38dB 毫米波擴(kuò)頻部件 106 1. 1. 什么叫信號(hào)源？在微波測(cè)量中信號(hào)源有哪些作用？什么叫信號(hào)源？在微波測(cè)量中信號(hào)源有哪些作用？ 2. 2. 微波信號(hào)源的主要性能指標(biāo)有那些微波信號(hào)源的主要性能指標(biāo)有那些? ?各有什么含義？各有什么含義？ 3. 3. 簡(jiǎn)述掃頻信號(hào)發(fā)生器的工作原理？簡(jiǎn)述掃頻信號(hào)發(fā)生器的工作原理？ 4.

11、4. 頻率合成方式有哪幾種頻率合成方式有哪幾種? ?簡(jiǎn)述直接頻率合成的原理。簡(jiǎn)述直接頻率合成的原理。 5. 5. 鎖相環(huán)有哪幾個(gè)基本組成部分鎖相環(huán)有哪幾個(gè)基本組成部分? ?各起什么作用？各起什么作用？ 6. 6. 利用鎖相環(huán)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)基本頻率分頻利用鎖相環(huán)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)基本頻率分頻(/N)(/N)、倍頻、倍頻(N)(N)以及和以及和 的混頻。試畫出實(shí)現(xiàn)這些功能的原理方框圖。由此可得出什么結(jié)的混頻。試畫出實(shí)現(xiàn)這些功能的原理方框圖。由此可得出什么結(jié) 論？論？ 7. 7. 要求鎖相環(huán)頻率合成器輸出頻率范圍為要求鎖相環(huán)頻率合成器輸出頻率范圍為0.1-13000999.9Hz0.1-13000999.9Hz， 步進(jìn)頻率為步進(jìn)頻率為0.1Hz0.1Hz，基準(zhǔn)頻率，基準(zhǔn)頻率100kHz100kHz。試設(shè)計(jì)該頻率合成器的。試設(shè)計(jì)該頻率合成器的 原理框圖。原理框圖。 8. 8. 結(jié)合合成掃頻信號(hào)源工作框圖，說明微波合成掃頻信號(hào)源的結(jié)合合成掃頻信號(hào)