完整word版,北郵電磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)微波實(shí)驗(yàn)單元項(xiàng)目

1、電磁場(chǎng)與微波技術(shù)測(cè)量與仿真亜7題 姓 學(xué) 班 學(xué)目名院級(jí)口號(hào)5.3微波實(shí)驗(yàn)單元項(xiàng)目電子工程學(xué)院201220122015年 5月微波實(shí)驗(yàn)單元項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)頻譜分析儀的使用1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解頻譜分析儀的工作原理，熟悉它的使用方法2. 了解微波信號(hào)發(fā)生器的使用方法2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. 頻譜分析儀2. 微波信號(hào)發(fā)生器3. 實(shí)驗(yàn)原理頻譜分析儀是研究電信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)的儀器,主要的功能是在頻域里顯示輸入信號(hào)的頻CRT同步的掃描固然有助於寬頻帶信號(hào)的偵測(cè)，將增加雜訊底層值（Noise Floor），降低量測(cè)靈敏度，對(duì)于譜特性。輸入信號(hào)經(jīng)衰減器直接外加到混波器，可調(diào)變的本地振蕩器經(jīng)與產(chǎn)生器產(chǎn)生隨時(shí)間作線性變化的振蕩

2、頻率，經(jīng)混波器與輸入信號(hào)混波降頻后的中頻信號(hào)（IF）再放大，濾波與檢波傳送到CRT的垂直方向板，因此在 CRT的縱軸顯示信號(hào)振幅與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。較低的 RBW固然有助於不同頻率信號(hào)的分辨與量測(cè)，低的RBW將濾除較高頻率的信號(hào)成份，導(dǎo)致信號(hào)顯示時(shí)產(chǎn)生失真， 失真值與設(shè)定的 RBW密切相關(guān)，較高的RBW偵測(cè)低強(qiáng)度的信號(hào)易產(chǎn)生阻礙，因此適當(dāng)?shù)腞BW寬度是正確使用頻譜分析儀重要的概念。4. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4.1單載波信號(hào)的頻譜測(cè)量4.1.1實(shí)驗(yàn)操作步驟1.按照下圖連接測(cè)試微波信號(hào)發(fā)生器頻譜分析儀900MHz、10dBm)2. 設(shè)置微波信號(hào)發(fā)生器輸出指定頻率和功率的單載波信號(hào)（3. 設(shè)置頻譜分析儀的中心頻率

3、為微波信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，設(shè)置合適的掃描帶寬，適當(dāng)調(diào)整參考電平使頻譜圖顯示在合適的位置。I.1:J一 -f-|-11=L亠一if VAlik4.用峰值搜索功能測(cè)量信號(hào)的頻率和電平，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄到表4.1中5.用差值光標(biāo)功能測(cè)量信號(hào)和噪聲的相對(duì)電平（信噪比），同時(shí)記錄頻譜分析儀的分辨率和帶寬設(shè)置4.1.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄頻率設(shè)置（MHz）850900950表4.1單載波信號(hào)的頻譜測(cè)量電平設(shè)置（dBm）-10-15-20實(shí)測(cè)頻率（MHz）850.312900.28950.80實(shí)測(cè)電平（dBm）-10.7-16.1-22.2信噪比（dB/RBW）88.1983.6088.314.2帶載波信號(hào)的雜散測(cè)量

4、421實(shí)驗(yàn)操作步驟1.設(shè)置微波信號(hào)發(fā)生器輸出制定頻率和功率的正弦波（850MHz、-20dBm)2.設(shè)置頻譜分析儀的中心頻率為微波信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，設(shè)置合適的掃描帶寬，適當(dāng)調(diào)整參考電平使頻譜圖顯示在合適的位置。3.用頻譜分析儀測(cè)量輸出信號(hào)的頻率和電平，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄到表4.2中4.增加頻譜分析儀的掃描帶寬，如100MHz,用手動(dòng)設(shè)置功能適當(dāng)減小頻譜分析儀的分辨率帶寬，觀察頻譜圖的變化，直到觀測(cè)到雜散信號(hào)為止。1 L1111111i1!111 =111i/r=-w-HH:I_ _N F 一一一 11-J _ _ -._L_J_ 丄 L111J1ii4111i1 1111fl1-114T一|:R

5、:W 三=H1 hJJ -1iI1歸J山'11j11 1hli1' - 11n6ia11 1十-IIbr11fl !111r1 11r I I '* IT id1 !1； 1"luvrvir.itiv'1 i血血1J111! S $- If5.在頻譜圖中確定最大雜散信號(hào)，用差值光標(biāo)功能測(cè)量信號(hào)和最大雜散信號(hào)的相對(duì)電平（雜散抑制度）4.2.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及圖像信號(hào)頻率（MHz）信號(hào)電平（dBm）雜散抑制度（dB）850-10.7-50.5表4.2雜散波測(cè)量900-16.1-55.2950-22.2-53.6423實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析雜散信號(hào)產(chǎn)生原因：過(guò)度激勵(lì)分析

6、儀的輸入可能會(huì)導(dǎo)致雜散信號(hào)。4.3相位噪聲測(cè)量850MHz、-lOdBm)4.3.1實(shí)驗(yàn)操作步驟1. 設(shè)置微波信號(hào)發(fā)生器輸出指定頻率和功率的單載波信號(hào)（50KHZ,設(shè)2. 設(shè)置頻譜分析儀的中心頻率為微波信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，設(shè)置掃描帶寬為置合適的分辨率帶寬和視頻帶寬，適當(dāng)調(diào)整參考電平使頻譜圖顯示在合適的位置L_ JL* n FH/ I0I-I'aIE L !ifH):十 E ftj=. r 亠aL./ - e， p y r Lr JI fl ”-J ! r 1 S.-_廠u-Ji -斗-=一- 佃.I ?! SI E -Jw用峰值搜索功能測(cè)量信號(hào)的頻率和電平，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄到表3.IE

7、r護(hù)簡(jiǎn)%Ff護(hù)4.3中4.用差值光標(biāo)和噪聲光標(biāo)功能測(cè)量偏離信號(hào)10KHZ的相位噪聲，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄到表4.3中5.將掃描帶寬設(shè)置為 500KHZ,設(shè)置合適的分辨率帶寬和掃描帶寬，利用同樣的方法測(cè)量偏6.離信號(hào)100KHZ的相位噪聲，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄到表4.3中改變輸出頻率，重復(fù)以上測(cè)量，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄到表4.3中4.3.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表4.3相位噪聲測(cè)量信號(hào)頻率（MHz）信號(hào)電平（dBm）相位噪聲（dB/Hz）偏離10KHz偏離100KHz850（ -10 dBm）-10.9-24.43-42.2900（ -15 dBm）-16.2-31.61-59.6950（ -20 dBm）-23.44-40.0

8、5-66.94.4幅頻特性測(cè)量4.4.1實(shí)驗(yàn)操作步驟850MHz、-20dBm）1. 設(shè)置微波信號(hào)發(fā)生器輸出指定頻率和功率的單載波信號(hào)（2. 設(shè)置頻譜分析儀的中心頻率為微波信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，設(shè)置合適的掃描帶寬（如 100MHZ），適當(dāng)調(diào)整參考電平，是頻譜圖顯示在合適位置。3. 設(shè)置頻譜分析儀的軌跡為最大保持值。4. 按照一定的步進(jìn)（如 0.1MHZ），用手動(dòng)旋鈕在指定頻率范圍內(nèi)（如 830-870MHZ）調(diào)整微 波信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，觀察頻譜分析儀現(xiàn)實(shí)的幅頻特性曲線。4.4。4.4。5. 用峰值搜索功能測(cè)量輸出信號(hào)在指定頻帶內(nèi)的最高電平，測(cè)試數(shù)據(jù)并記錄到表中6. 用差值光標(biāo)功能測(cè)量輸出信

9、號(hào)在指定頻帶內(nèi)的幅頻特性，測(cè)試數(shù)據(jù)并記錄到表中7. 改變測(cè)試頻率范圍，重復(fù)以上測(cè)量。4.4.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及圖像表4.4幅頻特性測(cè)量頻率范圍（MHz）最高電平（dBm）幅頻特性/dBp-p/帶寬850 ± 20-20.971.3/40=0.033900 ± 20-20.881.1/40=0.028950 ± 20-18.41.50/40=0.03754.5衰減器的特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)按照上圖連接測(cè)試。4.5.1衰減器測(cè)量4.5.1.1實(shí)驗(yàn)操作步驟1. 設(shè)置微波信號(hào)發(fā)生器輸出指定頻率和功率的單載波信號(hào)（如850MHz、-20dBm ）。2. 將輸入輸出電纜短接。用頻譜分析儀

10、測(cè)量衰減器的輸入信號(hào)電平，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄到表格 中。3. 接入被測(cè)衰減器。用頻譜分析儀測(cè)量衰減器的輸出信號(hào)電平，計(jì)算衰減器的衰減量以及與標(biāo)稱值得誤差，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄到表格1中。4.5 中。4. 改變微波信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，重復(fù)以上測(cè)量，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄到表格4.5.1.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表4.5衰減器的衰減量測(cè)量測(cè)試頻率（MHz）輸入信號(hào)電平（dBm）輸出信號(hào)電平（dBm）衰減量（dBm）標(biāo)稱誤差（dB）850-10-21.211.21.2900-15-26.111.11.1950 I -20-33.413.43.4分析：因?yàn)槲覀儽敬螌?shí)驗(yàn)使用的衰減器是 PIN衰減器，上面標(biāo)明的衰減量為 >=10d

11、B,而實(shí)際上要 求用的衰減器其衰減量為 10dB,因此在計(jì)算標(biāo)稱誤差的時(shí)候，是以標(biāo)準(zhǔn)衰減量10dB來(lái)計(jì)算的?？梢?jiàn)：誤差在允許的范圍內(nèi)可以被接受。4.5.2幅頻特性測(cè)量 4.5.2.1實(shí)驗(yàn)操作步驟1. 設(shè)置微波信號(hào)發(fā)生器輸出指定頻率和功率的單載波信號(hào)（如850MHz、-20dBm ）。2. 將輸入和輸出電纜短接。用頻譜分析儀測(cè)量并記錄衰減器的輸入信號(hào)電平。3. 接入被測(cè)衰減器。設(shè)置頻譜分析儀的中心頻率為指定頻率（如850MHZ），設(shè)置合適的掃描 帶寬（如100MHZ），適當(dāng)調(diào)整參考電平使頻譜圖顯示在合適的位置。4. 設(shè)置頻譜分析儀的軌跡為最大保持功能（Trace->Trace type M

12、ax hold）.5. 按照一定的步進(jìn)（如 0.1MHZ），用手動(dòng)旋鈕在指定的頻率范圍內(nèi)（如 830870MHZ），調(diào)整 微波信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，在頻譜分析儀上顯示幅頻特性曲線。6. 根據(jù)頻譜分析儀顯示的幅頻特性曲線，測(cè)量并計(jì)算衰減器在指定頻帶內(nèi)的最小衰減和幅頻特性，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄到表4.6中。4.522實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表4.6衰減器的幅頻特性測(cè)量頻率范圍（MHz）最小衰減量/dbm幅頻特性（dBpp/帶寬）830870-20.81.32/40=0.033880920-26.81.06/40=0.027930970-32.51.49/40=0.0374.6定性耦合器特性測(cè)量4.6.1耦合度測(cè)量 4

13、.6.1.1實(shí)驗(yàn)操作步驟（1）按照如圖所示連接測(cè)試系統(tǒng)匹Kfttt«鬧|細(xì)震生VI850MHz、-20dBm）1的輸入信號(hào)電平,（2）設(shè)置微波信號(hào)發(fā)生器輸出制定功率和頻率的單載波信號(hào)（如（3 ）將輸入和輸出電纜相接。用頻譜分析儀測(cè)量定向耦合器輸入端口 測(cè)試數(shù)據(jù)記錄到表 4.7中（4） 接入被測(cè)定向耦合器（注意輸出端口接匹配負(fù)載）。用頻譜分析儀測(cè)量定向耦合器耦合 端口 3的輸出信號(hào)電平，計(jì)算定向耦合器的耦合度，測(cè)試數(shù)據(jù)列入表4.7中（5） 改變測(cè)試頻率，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，測(cè)試數(shù)據(jù)列入表4.7中461.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表4.7定向耦合器的耦合度測(cè)量測(cè)試頻率（MHZ850900950端口 1輸入

14、功率（dBm-10-15-20端口 3輸入功率（dBm-20.3-27.9-34.15耦合度（dB）10.312.914.15分析：由表4.7可以看出測(cè)試頻率改變時(shí)，耦合度有一定變化，說(shuō)明耦合度 與頻率有關(guān)。4.6.2插入損耗測(cè)量 4.6.2.1實(shí)驗(yàn)操作步驟1. 按照如圖所示連接測(cè)試系統(tǒng)850MHz、-20dBm）1的輸入信號(hào)電平，測(cè)試2. 設(shè)置微波信號(hào)發(fā)生器輸出制定功率和頻率的單載波信號(hào)（如3. 將輸入和輸出電纜相接。用頻譜分析儀測(cè)量定向耦合器輸入端口數(shù)據(jù)記錄到表4.8中4. 入被測(cè)定向耦合器（注意端口3接匹配負(fù)載）。用頻譜分析儀測(cè)量定向耦合器耦合端口2的輸出信號(hào)電平，計(jì)算定向耦合器的插入損

15、耗和傳輸損耗，測(cè)試數(shù)據(jù)列入表4.8中5. 變測(cè)試頻率，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，測(cè)試數(shù)據(jù)列入表4.8中462.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表4.8耦合度（dB）/耦合損耗（dB）測(cè)試頻率（MHZ850900950端口 1輸入功率（dBm-10-15-20端口 2輸入功率（dBm-12.1-17.7-24.8插入損耗（dB）2.12.74.8傳輸損耗（dB）1.62.474.63分析：由表4.8可知，頻率變化時(shí)，插入損耗有一定變化，說(shuō)明插入損耗與頻率 有關(guān)。4.6.3定向耦合器的隔離度測(cè)量4.6.3.1實(shí)驗(yàn)操作步驟1.按照如圖所示連接測(cè)試系統(tǒng)（測(cè)量端口2、3的隔離度）850MHz、-20dBm）3的輸入信號(hào)電平，測(cè)試2.

16、 設(shè)置微波信號(hào)發(fā)生器輸出制定功率和頻率的單載波信號(hào)（如3. 將輸入和輸出電纜相接。用頻譜分析儀測(cè)量定向耦合器輸入端口 數(shù)據(jù)記錄到表4.9中。用頻譜分析儀測(cè)量定向耦合器耦合端口2測(cè)試數(shù)據(jù)列入表4.9中4.9中4. 接入被測(cè)定向耦合器（注意端口 1接匹配負(fù)載） 的輸出信號(hào)電平，計(jì)算端口 2、3之間的隔離度，5. 改變測(cè)試頻率，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，測(cè)試數(shù)據(jù)列入表4.6.3.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表4.9定向耦合器隔離度測(cè)量測(cè)試頻率（mhz850900950耦合端口 3輸入功率（dBm-10-15-20耦合端口 2輸入功率（dBm-28.1-33.4-39.42、3端口隔離度（dB）18.118.419.44.7濾

17、波器特性及其測(cè)量4.7.1傳輸特性測(cè)量 4.7.1.1實(shí)驗(yàn)操作步驟1.按照?qǐng)D示連接測(cè)試系統(tǒng)2. 設(shè)置微波信號(hào)發(fā)生器輸出指定頻率和功率的單載波信號(hào)（如850MHz、-20dBm）.3. 將輸入和輸出電纜短接。用頻譜分析儀測(cè)量衰減器的輸入信號(hào)電平。4. 接入被測(cè)濾波器。設(shè)置頻譜分析儀的中心頻率為指定頻率（如880MHz），設(shè)置合適的掃描 帶寬（如80MHz），適當(dāng)調(diào)整參考電平使頻譜圖顯示在合適的位置。5. 按照一定的步進(jìn)（如 1MHz），用手動(dòng)旋鈕在指定的頻率范圍內(nèi)（如 840920MHz）調(diào)整微波信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，在頻譜分析儀上觀察掃描帶寬是否合適，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果適當(dāng)調(diào)整頻譜分析儀的掃描線。6. 設(shè)置頻譜分析儀的軌跡為最大值保持功能（Trace Trace Type- Max Hold）。830870MHz）調(diào)整根據(jù)觀測(cè)結(jié)果適當(dāng)調(diào)7. 按照一定的步進(jìn)（如 0.1MHz），用手動(dòng)旋鈕在指定的頻率范圍內(nèi)（如 微波信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，在頻譜分析儀上觀察掃描帶寬是否合適， 整頻譜分析儀的掃描線。3db帶寬、插入損8. 根據(jù)頻譜分析儀顯示的幅頻特性曲線，測(cè)量并計(jì)算濾波器的中心頻率、 耗、帶內(nèi)波動(dòng)。裙帶帶寬、帶外抑制度等指標(biāo)，測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)表格中。9. 將濾波器的輸入和輸出端口互換、重復(fù)上述測(cè)量。觀察幅頻特性曲線的變化并進(jìn)行分析。4.7.1.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及圖像中心頻率(M