研一課程考試課件微波測(cè)量基礎(chǔ)

1、第1章緒論微波測(cè)量基礎(chǔ)課程目的本課程從微波工程的基本概念出發(fā)，介紹微波工程中常見的元器件及其參數(shù)，介紹以微波作為信息載體的系統(tǒng)（主要是系統(tǒng)、微波通訊系統(tǒng)以及微波遙感系統(tǒng)）中所涉及的概念、參數(shù)以及在測(cè)量中所需掌握的基本知識(shí)，重點(diǎn)講解微波測(cè)量通用儀器頻譜儀和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的原理與應(yīng)用。本課程主要即將從事微波領(lǐng)域研究的同學(xué)，增加同學(xué)們對(duì)微波系統(tǒng)及其組成的感性認(rèn)識(shí)，使同學(xué)們了解微波測(cè)試的基本原理，進(jìn)而掌握微波測(cè)量的常用方法及儀器，為日后的微波系統(tǒng)設(shè)計(jì)與 調(diào)試打下基礎(chǔ)。第1章緒論微波測(cè)量基礎(chǔ)課程內(nèi)容第一章 緒論介紹測(cè)量的基本概念；以第二章 微波基本參數(shù)及測(cè)量儀器方程為，展開微波測(cè)量的討論。微波測(cè)量的基本

2、參數(shù)及相關(guān)儀器介紹：頻率頻率計(jì)/頻譜儀；功率功率計(jì)/頻譜儀；駐波測(cè)量線/矢網(wǎng)；相移矢網(wǎng)；阻抗標(biāo)網(wǎng)/矢網(wǎng)；S參數(shù)標(biāo)網(wǎng)/矢網(wǎng)；噪聲系數(shù)噪聲系 數(shù)儀/頻譜儀/矢網(wǎng)；頻率穩(wěn)定度與相位噪聲信號(hào)源分析儀。第三章 頻譜測(cè)量基礎(chǔ)頻譜測(cè)量的基本原理及相關(guān)儀器應(yīng)用：信號(hào)時(shí)域頻域關(guān)系，頻譜測(cè)量，頻譜儀原理及應(yīng)用。 第四章 網(wǎng)絡(luò)分析儀原理及應(yīng)用傳輸線理論與S參數(shù)及相關(guān)測(cè)量儀器應(yīng)用：網(wǎng)絡(luò)測(cè)量，標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀原理及應(yīng)用，矢量網(wǎng) 絡(luò)分析儀原理及應(yīng)用。第五章 微波系統(tǒng)重要部組件測(cè)試主要微波器件的測(cè)量參數(shù)及測(cè)量方率放大器測(cè)試，低噪聲放大器測(cè)試，混頻器測(cè)試，耦合器、雙工器等微波無源器件測(cè)試。第六章 天線測(cè)量天線的基本測(cè)量參數(shù)及測(cè)

3、量方法：近場(chǎng)測(cè)試，遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試。第1章緒論主要參考書：(1) Richard Collier，Doug Skinner，Microwave Measurements，3rdedition，2007.(2)(3)(4)(5)David M. Pozar，Microwave Engineering，3rd edition, 2004.董樹義，近代微波測(cè)量技術(shù)，北京理工大學(xué)，1990. 湯世賢，微波測(cè)量, 北京理工大學(xué)，1991.戴晴，黃紀(jì)軍，莫錦軍，現(xiàn)代微波與天線測(cè)量技術(shù)，2008.網(wǎng)絡(luò)：Agilent, R&S, 泰克公司。第1章緒論上課方式：1、授課；2、請(qǐng)Agilent, R&S

4、, 泰克公司的3、課堂小實(shí)驗(yàn)。介紹；方式：1、課堂：20%；2、作業(yè)：30%；3、期終期終：50%。采用閉卷的形式。第1章緒論1.1測(cè)量及其意義測(cè)量與電子測(cè)量1.1.1測(cè)量是通過實(shí)驗(yàn)方法對(duì)客觀事物取得定量信息即數(shù)量概念的過程。 人們通過對(duì)客觀事物的大量觀察和測(cè)量形成定性和定量的認(rèn)識(shí)， 歸納、 建立起各種定理和定律， 而后又通過測(cè)量來驗(yàn)證這些認(rèn)識(shí)、 定理和定律是否符合實(shí)際情況， 經(jīng)過如此反復(fù)實(shí)踐， 逐步認(rèn)識(shí)事物的客觀規(guī)律， 并用以解釋和改造世界。 因此可以說， 測(cè)量是人類認(rèn)識(shí)和改造世界的一種不可或缺的。第1章緒論科學(xué)家門捷列夫曾說：“沒有測(cè)量， 就沒有科學(xué)”， “測(cè)量是認(rèn)識(shí)自然界的主要工具”，“

5、科學(xué)是從測(cè)量開始的?！庇茖W(xué)家開爾文也指出“科學(xué)即測(cè)量”?？茖W(xué)家門捷列夫英國科學(xué)家開爾文科學(xué)發(fā)展的歷史也證明： 科學(xué)的進(jìn)步， 生產(chǎn)的發(fā)展， 與測(cè)量理論、 技術(shù)、依賴、 相互促進(jìn)的。的發(fā)展和進(jìn)步是相互參考：電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)，西電，張永瑞第1章緒論在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的推動(dòng)下，最初作為測(cè)量器具的儀器已發(fā)展成一門較為完整的學(xué)科，并在和科技發(fā)展中發(fā)揮著日益重要的作用?？偨Y(jié)其作用稱：儀器儀表是科學(xué)研究的“先行官”，工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”，軍事上的“戰(zhàn)斗力”，活動(dòng)中的“物化”。第1章緒論在王大珩心目學(xué)儀器一直是一個(gè)備受關(guān)注的話題。他曾數(shù)次會(huì)同其他科學(xué)家有關(guān)部門，提出我國應(yīng)增強(qiáng)對(duì)科學(xué)儀器的研發(fā)力度，振興儀

6、器儀表工業(yè)。他說：“儀器儀表往往被看做科研和工業(yè)生產(chǎn)的配角，然而它早已成為我國科技發(fā)展和提升工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的組成部分，作用舉足輕重。事實(shí)證明，發(fā)展的咽喉，部分地被卡在儀中國科技實(shí)力與器儀表這一關(guān)上。”參考：科學(xué)第1章緒論王大珩指出，發(fā)展儀器首先必須澄清一個(gè)概念，“儀器”不是“”。不過，人們經(jīng)常認(rèn)為儀器只是機(jī)械，儀器工業(yè)是機(jī)械工業(yè)的一個(gè)組成部分。這種概念或許是由于把儀器工業(yè)歸口機(jī)械部管理而導(dǎo)致的。同時(shí)，在學(xué)科上，儀器科技僅是機(jī)械學(xué)科的一個(gè)分支。由此，人們?cè)诤荛L一段時(shí)間里對(duì)儀器的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了誤區(qū)，導(dǎo)致這一領(lǐng)域發(fā)展嚴(yán)重滯后。王大珩說，“事實(shí)上，儀器與有很大差異。是改造世界的工具，以認(rèn)識(shí)世界為基礎(chǔ)；而儀器

7、的發(fā)展是建立在認(rèn)識(shí)世界的基礎(chǔ)之上的。正確的概念應(yīng)當(dāng)是：儀器是認(rèn)識(shí)世界的工生產(chǎn)過程的工具?！本撸歉脑焓澜绲墓ぞ?。儀器是認(rèn)識(shí)未知世界的科學(xué)工具，也是“從這個(gè)角度看，儀器屬于頭?！蓖醮箸裾J(rèn)為，我們應(yīng)當(dāng)把儀器和科學(xué)，它是認(rèn)識(shí)世界的原始信息數(shù)據(jù)的源放到同等地位上，把儀器工業(yè)與機(jī)械工業(yè)同等。儀器是機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、光學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、材料科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科和先進(jìn)技術(shù)綜合作用下的高技術(shù)產(chǎn)物。參考：科學(xué)第1章緒論1.1.2電子測(cè)量電子測(cè)量泛指以電子技術(shù)為基本的一種測(cè)量技術(shù)。 它是測(cè)量學(xué)和電子學(xué)相互結(jié)合的產(chǎn)物。 電子測(cè)量除具體運(yùn)用電子科學(xué)的原理、 方法和設(shè)備對(duì)各種電量、 電信號(hào)及電路元器件的特性和參

8、數(shù)進(jìn)量外， 還可通過各種敏感器件和傳感裝置對(duì)非電量進(jìn)量， 這種測(cè)量方法往往更加方便、 快捷、 準(zhǔn)確， 有時(shí)是用其他測(cè)量方法所不能替代的。因此， 電子測(cè)量不僅用于電學(xué)各專業(yè)， 也廣泛用于物理學(xué)、化學(xué)、 光學(xué)、 機(jī)械學(xué)、 材料學(xué)、 生物學(xué)、 醫(yī)學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域及生產(chǎn)、 國防、 交通、 通信、 商業(yè)貿(mào)易、活的各個(gè)方面。環(huán)境保護(hù)乃至日常生第1章緒論近幾十年來計(jì)算技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展為電子測(cè)量和測(cè)量儀器增添了巨大活力。 電子計(jì)算機(jī)尤其是微型計(jì)算機(jī)與電子測(cè)量儀器相結(jié)合，了一代嶄新的儀器和測(cè)試系統(tǒng)， 即人們通常所說的“智能儀器”和“自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)”， 它們能夠?qū)θ舾呻妳?shù)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量、 自動(dòng)量程選擇、 數(shù)據(jù)

9、和處理、 數(shù)據(jù)傳輸、 誤差修正、自檢自校、 故障診斷及測(cè)試等， 不僅改變了若干傳統(tǒng)測(cè)量的概念， 更對(duì)整個(gè)電子技術(shù)和其他科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用?，F(xiàn)在， 電子測(cè)量技術(shù)(包括測(cè)量理論、 測(cè)量方法、 測(cè)量儀器裝置等)已成為電子科學(xué)領(lǐng)域重要且發(fā)展迅速的分支學(xué)科。第1章緒論1.2微波測(cè)量的內(nèi)容和特點(diǎn)1.2.1微波測(cè)量的內(nèi)容微波測(cè)量是電子測(cè)量的一個(gè)門類。它包括：1. 電能量測(cè)量電能量測(cè)量包括對(duì)各種頻率、 波形下的電壓、 電流、 功率等的測(cè)量。2. 電信號(hào)特性測(cè)量電信號(hào)特性測(cè)量可分為時(shí)域特性測(cè)量、 頻域特性測(cè)量和數(shù)據(jù)測(cè)量， 具體包括對(duì)波形、 頻率、 周期、 相位、 失真度、 調(diào)幅度、 調(diào)頻指數(shù)、 群遲延

10、、 信號(hào)帶寬以及數(shù)字信號(hào)的邏輯狀態(tài)等的測(cè)量。3. 電路元件參數(shù)測(cè)量電路元件參數(shù)測(cè)量包括對(duì)電阻、 電感、 電容、 阻抗、 品質(zhì)因數(shù)及電子器件參數(shù)等的測(cè)量。第1章緒論4. 電子設(shè)備的性能測(cè)量電子設(shè)備的性能測(cè)量包括對(duì)增益、 衰減、 靈敏度、 頻率特性、噪聲指數(shù)等的測(cè)量。上述各項(xiàng)測(cè)量內(nèi)容中， 尤以對(duì)頻率、 時(shí)間、 電壓、 相位、 阻抗等基本電參數(shù)的測(cè)量更為重要， 它們往往是其他參數(shù)測(cè)量的基礎(chǔ)。例如， 放大器的增益測(cè)量實(shí)際上就是對(duì)其輸入、 輸出端電壓的測(cè)量， 再相比取對(duì)數(shù)得到增益分貝數(shù)； 脈沖信號(hào)波形參數(shù)的測(cè)量可歸結(jié)為對(duì)電壓和時(shí)間的測(cè)量； 許多情況下電流測(cè)量是不方便的， 常以電壓測(cè)量來代替。 同時(shí)， 由

11、于時(shí)間和頻率測(cè)量具有其他測(cè)量所不可比擬的精確性， 因此人們?cè)絹碓疥P(guān)注把對(duì)其他待測(cè)量的測(cè)量轉(zhuǎn)換成對(duì)時(shí)間或頻率的測(cè)量的方法和技術(shù)。第1章緒論1.2.2微波測(cè)量的特點(diǎn)(1) 測(cè)量頻率范圍寬；(2) 測(cè)量量程寬；(3) 測(cè)量準(zhǔn)確度高低相差懸殊；(4) 測(cè)量速度快；(5) 易于實(shí)現(xiàn)測(cè)試智能化和測(cè)試自動(dòng)化；(6) 影響因素眾多， 誤差處理復(fù)雜；(7) 測(cè)量儀器多價(jià)格昂貴，使用相對(duì)復(fù)雜，對(duì)操作高。要求較第1章緒論第1章緒論發(fā)射機(jī)/激勵(lì)器/信號(hào)處理器第1章緒論第1章緒論第1章緒論第1章緒論第1章緒論第1章緒論AgilentPNA-X網(wǎng)絡(luò)分析儀廣泛應(yīng)用第1章緒論1.3微波測(cè)量方法的分類一個(gè)物理量的測(cè)量可以通過不

12、同的方法實(shí)現(xiàn)。 測(cè)量方法選擇得正確與否直接關(guān)系到測(cè)量結(jié)果的賴程度， 也關(guān)系到測(cè)量工作的性和可行性。 不當(dāng)或錯(cuò)誤的測(cè)量方法除了得不到正確的測(cè)量結(jié)果外， 甚至?xí)p壞測(cè)量儀器和被測(cè)量設(shè)備。 有了先進(jìn)精密的測(cè)量儀器設(shè)備， 并不等于就一定能獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。 必須根據(jù)不同的測(cè)量對(duì)象、 測(cè)量要求和測(cè)量條件， 選擇正確的測(cè)量方法、 合適的測(cè)量儀器，實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)， 進(jìn)行正確、 細(xì)心的操作， 才能得到理想的測(cè)量結(jié)果。第1章緒論按被測(cè)量的性質(zhì)分類：1) 時(shí)域測(cè)量時(shí)域測(cè)量也稱做瞬態(tài)測(cè)量， 主要測(cè)量被測(cè)量隨時(shí)間的變化規(guī)律。 典型的例子為用示波器觀察脈沖信號(hào)的上升沿、 下降沿、平頂降落等脈沖參數(shù)以及動(dòng)態(tài)電路的暫態(tài)過程

13、等。2) 頻域測(cè)量頻域測(cè)量也稱為穩(wěn)態(tài)測(cè)量， 主要目的是獲取待測(cè)量與頻率之間的關(guān)系， 例如用頻譜分析儀分析信號(hào)的頻譜和測(cè)量放大器的幅頻特性、 相頻特性等。第1章緒論3) 數(shù)據(jù)域測(cè)量數(shù)據(jù)域測(cè)量也稱為邏輯量測(cè)量， 主要是用邏輯分析儀等設(shè)備對(duì)數(shù)字量或電路的邏輯狀態(tài)進(jìn)量。 數(shù)據(jù)域測(cè)量可以同時(shí)觀察多條數(shù)據(jù)通道上的邏輯狀態(tài)， 或者顯示某條數(shù)據(jù)線上的時(shí)序波形， 還可以借助計(jì)算機(jī)分析大規(guī)模集成電路的邏輯功能等。 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展需要， 數(shù)據(jù)域測(cè)量及其測(cè)量智能化、 自動(dòng)化顯得愈來愈重要。4) 隨機(jī)測(cè)量隨機(jī)測(cè)量又叫做統(tǒng)計(jì)測(cè)量， 主要是對(duì)各類噪聲信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量和統(tǒng)計(jì)分析。 這是一項(xiàng)較新的測(cè)量技術(shù)， 尤其在通信領(lǐng)

14、域有著廣泛應(yīng)用。第1章緒論測(cè)量方法的選擇原則在選擇測(cè)量方法時(shí)， 要綜合考慮下列主要因素： 被測(cè)量本身的特性； 所要求的測(cè)量準(zhǔn)確度； 現(xiàn)有測(cè)量設(shè)備；測(cè)量環(huán)境等。第1章緒論1.4微波測(cè)量儀器的功能、 分類和主要性能指標(biāo)測(cè)量儀器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成可供直接觀察的指示值或等效信息的器具， 包括各類指示儀器、 比較儀器、感器和變送器等。儀器、 傳利用電子技術(shù)對(duì)微波系統(tǒng)、部組件、器件、材料等各種待測(cè)量進(jìn)量的設(shè)備， 統(tǒng)稱為微波測(cè)量儀器。 為了正確地選擇測(cè)量方法、 使用測(cè)量儀器和評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果， 本節(jié)將對(duì)微波測(cè)量儀器的主要功能、 主要性能指標(biāo)和分類作一概括介紹。第1章緒論1.4.1測(cè)量儀器的功能各類測(cè)量儀器一般具有

15、物理量的變換、 信號(hào)的傳輸和測(cè)量結(jié)果的顯示等三種最基本的功能。1. 變換功能；2. 傳輸功能；3. 顯示功能；第1章緒論1.4.2測(cè)量儀器的分類按其功能可分為下面幾類。1. 電平測(cè)量儀器電平測(cè)量儀器包括各種模擬式電壓表、 毫伏表、 數(shù)字式電壓表、 電壓標(biāo)準(zhǔn)等。2. 電路參數(shù)測(cè)量儀器電路參數(shù)測(cè)量儀器包括各類電橋、 Q表、 RLC測(cè)試儀、 晶體管或集成電路參數(shù)測(cè)試儀、 圖示儀等。第1章緒論3. 頻率、 時(shí)間、 相位測(cè)量儀器頻率、 時(shí)間、 相位測(cè)量儀器主要包括電子計(jì)數(shù)式頻率計(jì)、石英鐘、 數(shù)字式相位計(jì)、 波長計(jì)等。4. 波形測(cè)量儀器波形測(cè)量儀器主要指各類示波器， 如通用示波器、 多蹤示波器、 多掃描示

16、波器、 取樣示波器， 以及記憶和數(shù)字等。5. 信號(hào)分析儀器示波器信號(hào)分析儀器包括失真度儀、 諧波分析儀、 頻譜分析儀等。第1章緒論6. 模擬電路特性測(cè)試儀器模擬電路特性測(cè)試儀器包括掃頻儀、 噪聲系數(shù)測(cè)試儀、 網(wǎng)絡(luò)特性分析儀等。7. 數(shù)字電路特性測(cè)試儀器數(shù)字電路特性測(cè)試儀器主要指邏輯分析儀。 這類儀器內(nèi)部多帶有微處理器或通過接口總線與外部計(jì)算機(jī)相聯(lián)， 是數(shù)據(jù)域測(cè)量中不可缺少的設(shè)備。8. 測(cè)試用信號(hào)源測(cè)試用信號(hào)源包括各類低頻和高頻信號(hào)發(fā)生器、 脈沖信號(hào)發(fā)生器、 函數(shù)發(fā)生器、 掃頻和噪聲信號(hào)發(fā)生器等。 由于它們的主要功能是作為測(cè)試用信號(hào)源， 因此又稱供給量儀器。第1章緒論1.4.3測(cè)量儀器的主要性能

17、指標(biāo)1. 精度精度是指測(cè)量儀器的讀數(shù)(或測(cè)量結(jié)果)與被測(cè)量真值相一致的程度。 對(duì)精度目前還沒有一個(gè)公認(rèn)的定量的數(shù)學(xué)表達(dá)式， 因此常作為一個(gè)籠統(tǒng)的概念來使用， 其含義是： 精度高， 表明誤差?。?精度低， 表明誤差大。 因此， 精度不僅用來評(píng)價(jià)測(cè)量儀器的性能， 也是評(píng)定測(cè)量結(jié)果最主要、 最基本的指標(biāo)。 精度又可用精密度、 正確度和準(zhǔn)確度三個(gè)指標(biāo)加以表征。第1章緒論1) 精密度()Precision精密度說明儀表指示值的分散性， 表示在同一測(cè)量條件下對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)， 得到的測(cè)量結(jié)果的分散程度。它反映了隨機(jī)誤差的影響。 精密度高， 意味著隨機(jī)誤差小， 測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性好。 比如某電壓表的

18、精密度為0.1 V， 即表示用它對(duì)同一電壓進(jìn)于0.1 V。量時(shí)， 得到的各次測(cè)量值的分散程度不大第1章緒論2) 正確度()Accuracy正確度說明儀表指示值與真值的接近程度。 所謂真值， 是指待測(cè)量在待定狀態(tài)下所具有的真實(shí)值大小。 正確度反映了系統(tǒng)誤差(例如儀器中放大器的零點(diǎn)漂移、 接觸電位差等)的影響。正確度高， 則說明系統(tǒng)誤差小， 比如某電壓表的正確度是0.1 V， 則表明用該電壓表測(cè)量電壓時(shí)的指示值與真值之差不大于0.1 V。 我國電工儀表的分級(jí)就是按正確度來確定的。第1章緒論3) 準(zhǔn)確度()準(zhǔn)確度是精密度和正確度的綜合反映。 準(zhǔn)確度高， 說明精密度和正確度都高， 也就意味著系統(tǒng)誤差和

19、隨機(jī)誤差都小， 因而最終測(cè)量結(jié)果的度也高。在具體的測(cè)量實(shí)踐中， 可能會(huì)有這樣的情況： 正確度較高而精密度較低， 或者情況相反， 相當(dāng)精密但欠正確。 當(dāng)然， 理想的情況是既正確， 又精密， 即測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度高。 要獲得理想的結(jié)果， 應(yīng)滿足三個(gè)方面的條件， 即性能優(yōu)良的測(cè)量儀器、正確的測(cè)量方法和正確細(xì)心的測(cè)量操作。用射擊打靶說明既精密， 也正確， 即準(zhǔn)確度很高精密， 不正確， 精密度高而正確度差不精密， 正確，正確但欠精密不精密， 不正確， 準(zhǔn)確度很低第1章緒論2. 穩(wěn)定性穩(wěn)定性通常用穩(wěn)定度和影響量兩個(gè)參數(shù)來表征。穩(wěn)定度也稱穩(wěn)定誤差， 是指在規(guī)定的時(shí)間區(qū)間， 其他外界條件恒定不變的情況下， 儀器示

20、值變化的大小。 造成這種示值變化的主要是儀器內(nèi)部各元器件的特性、 參數(shù)不穩(wěn)定和老化等。 穩(wěn)定度可用示值絕對(duì)變化量與時(shí)間一起表示。第1章緒論3. 輸入阻抗測(cè)量儀表的輸入阻抗對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。低頻測(cè)量時(shí)，電壓表、 示波器等儀表并接于待測(cè)電路兩端， 測(cè)量儀表的接入改變了被測(cè)電路的阻抗特性， 這種現(xiàn)象稱為負(fù)載效應(yīng)。 為了減小測(cè)量儀表對(duì)待測(cè)電路的影響， 提高測(cè)量精度， 通常對(duì)這類測(cè)量儀表的輸入阻抗都有一定的要求。微波測(cè)量時(shí)，儀表的輸入阻抗通常為50歐姆，在高精度測(cè)量時(shí)，DUT與儀表間的連接對(duì)阻抗匹配的要求嚴(yán)格。第1章緒論為什么采用50特性阻抗？同軸電纜通常由內(nèi)導(dǎo)體、介質(zhì)、外導(dǎo)體和護(hù)套組成。特性阻抗是同軸

21、電纜最常被提到的指標(biāo)之一。最大功率傳輸、最小信號(hào)反射都取決于電纜的特性阻抗和系統(tǒng)中其他部件的匹配。如果阻抗完全匹配，則電纜的損耗只有傳輸線的衰減， 而不存在反射損耗。電纜的特性阻抗（Z0）與其護(hù)套D內(nèi)外導(dǎo)體的之比有關(guān)，同時(shí)也和填充介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。由于射頻能量在導(dǎo)體的傳輸過程中存在趨膚效應(yīng)，所以與阻抗相關(guān)的重要電纜內(nèi)導(dǎo)體的外徑和外導(dǎo)體的內(nèi)徑：是外導(dǎo)體內(nèi)徑D內(nèi)導(dǎo)體外徑d介質(zhì)138D60DZ(W) =´ lgZ(W) =´ ln00或d ´ kd ´ keessrre rD為外式中：Z 0 是同軸電纜的特性阻抗；是內(nèi)部填充介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)；ks是內(nèi)導(dǎo)體系

22、數(shù)，和內(nèi)導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)有關(guān)。d為內(nèi)導(dǎo)體外徑；導(dǎo)體內(nèi)徑；ks = 0.97單股內(nèi)導(dǎo)體： ks = 17芯內(nèi)導(dǎo)體： ks = 0.93919芯內(nèi)導(dǎo)體：第1章緒論為什么采用50特性阻抗？3077同軸電纜損耗與阻抗的關(guān)系同軸電纜承受功率與阻抗的關(guān)系為了兼顧最小的損耗和最大的功率容量，應(yīng)該在77和30之間找一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)值。二者的算術(shù)平均值為53.5，而幾何平均值為48.06；選取50作為同軸電纜特性阻抗的標(biāo)準(zhǔn)值，是為了二者兼顧。第1章緒論4. 靈敏度靈敏度表示測(cè)量儀表對(duì)被測(cè)量變化的敏感程度， 一般定義為測(cè)量儀表指示值(指針的偏轉(zhuǎn)角度、 數(shù)碼的變化、 位移的大小等)增量y與被測(cè)量增量x之比。可見， 分辨力的值

23、愈小， 其靈敏度愈高。 由于各種干擾和人的感覺的分辨能力等因素的影響， 不必也不應(yīng)該苛求儀器有過高的靈敏度。 否則， 將導(dǎo)致測(cè)量儀器成本過高以及實(shí)絕對(duì)誤差的1/3。際測(cè)量操作。 通常規(guī)定分辨力為第1章緒論5. 線性度線性度是測(cè)量儀表的輸入、 輸出特性之一， 表示儀表的輸出量(示值)隨輸入量(被測(cè)量)變化的規(guī)律。 若儀表的輸出為y， 輸入為x， 則兩者關(guān)系用函數(shù)y=f(x)表示。 如果y=f(x)為yx平面上過原點(diǎn)的直線， 則稱之為線性刻度特性， 否則稱為非線性刻度特性。 由于各類測(cè)量儀器的原理各異， 因此不同的測(cè)量儀器可能呈現(xiàn)不同的刻度特性。第1章緒論6. 動(dòng)態(tài)特性測(cè)量儀表的動(dòng)態(tài)特性表示儀表的

24、輸出響應(yīng)隨輸入變化的能力。最后指出， 上述測(cè)量儀器的幾個(gè)特性是就一般而論的， 并非所有儀器都用上述特性加以。有些測(cè)量儀器除了上述指標(biāo)特性外，還有其他技術(shù)要求， 這些具體問題將在后面有關(guān)章節(jié)中加以說明。第1章緒論15計(jì)量的基本概念1.5.1計(jì)量的定義和意義計(jì)量是利用技術(shù)和實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測(cè)量。為使在不同的地方，用不同的測(cè)量同一量時(shí)，所得的結(jié)果一致，就要求統(tǒng)一的量器具。、基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)計(jì)量的三個(gè)主要特征：統(tǒng)一性、準(zhǔn)確性和性。9計(jì)量是一種特殊形式的測(cè)量，它把被測(cè)量與計(jì)量部門與否，作為基準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)的同類量進(jìn)行比較，以確定并給出具有法律效力的檢定。9計(jì)量包含了為達(dá)到統(tǒng)一和準(zhǔn)確一致所進(jìn)行的全部活動(dòng)，

25、如的統(tǒng)一、基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的建立、進(jìn)行量值傳遞、計(jì)量監(jiān)督管理、測(cè)量方法及其的研究等。第1章緒論計(jì)量與測(cè)量的關(guān)系計(jì)量工作是 生產(chǎn)、科學(xué) 和技術(shù)監(jiān)督的中一項(xiàng)極為重防建設(shè)以及要的技術(shù)基礎(chǔ)工作，它在工農(nóng)業(yè)生活等各個(gè)方面起著技術(shù)保證技術(shù)作用、國。¾測(cè)量發(fā)展的客觀需要才出現(xiàn)了計(jì)量。¾測(cè)量是計(jì)量應(yīng)用的重要途徑。¾沒有測(cè)量，計(jì)量將失去價(jià)值。¾計(jì)量的任務(wù)是確定測(cè)量結(jié)果的可靠性。¾計(jì)量是測(cè)量的基礎(chǔ)和依據(jù)。¾沒有計(jì)量，也談不上測(cè)量。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 準(zhǔn)，這個(gè)過程就是計(jì)量。計(jì)量和測(cè)量相互配合，才能在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。第1章緒

26、論1.5.2和制根據(jù)定義而令系數(shù)為1的量稱為。是表征測(cè)量結(jié)果的重要組成部分，又是對(duì)兩個(gè)同類量值進(jìn)行比較的基礎(chǔ)。1960年第十一屆國際計(jì)量大會(huì)上正式通過國際制SI。1984年2月決定我國法定計(jì)量頒布了中以國際民法定計(jì)量，制為基礎(chǔ)。第1章緒論國際制的基本量的名稱名稱符號(hào)長度米m質(zhì)量千克(公斤)kg時(shí)間秒s電流安培A熱力學(xué)溫度開爾文K物質(zhì)的量摩爾mol發(fā)光強(qiáng)度坎德拉cd第1章緒論國際制的輔助量的名稱名稱符號(hào)平面角弧度 (radian)rad立體角球面度 (steradian)sr第1章緒論國際制中具有專門名稱的導(dǎo)出量的名稱名稱符號(hào)其它表示實(shí)例頻率赫茲Hzs-1力；重力牛頓Nkg·m/s2，

27、壓強(qiáng)；應(yīng)力帕斯卡PaN/m2能量；功；熱量焦?fàn)朖N·m功率；輻射通量瓦特WJ/s電荷量庫侖CA·s電位；電壓；電動(dòng)勢(shì)伏特VW/A電容法拉FC/V電阻歐姆V/A電導(dǎo)西門子SA/V磁通量WbV·s磁通量密度；磁感應(yīng)強(qiáng)度特斯拉TWb/m2電感享利HWb/A攝氏溫度攝氏度光通量流明lmcd·sr光照度勒克斯lxlm/m2放射性活度貝可勒爾Bqs-1吸收劑量戈瑞GyJ/kg劑量當(dāng)量希沃特SvJ/kg第1章緒論選定的非國際制量的名稱名稱符號(hào)換算關(guān)系和說明時(shí)間分小時(shí)天(日)minh d1 min60 s1 h60 min3 600 s1 d24 h86 400 s平面

28、角角秒角分度( )( )(°)1(/648 000) rad (為圓周率) 160"(/10 800) rad1°60'(/180) rad旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)每分r/min1 r/min(1/60) s-1長度海里n1 n1 852m (只用于航程)速度節(jié)kn1 kn1 n/h(1 852/3 600) m/s (只用于航程)質(zhì)量噸原子質(zhì)量tu1 t1000kg1 u1.660 565 5×10-27kg體積升L,（l）1 L1dm10-3m3能電子伏eV1 eV1.602 189 2×10-19J級(jí)差分貝dB線密度特克斯tex1 tex1 g

29、/km第1章緒論用于十進(jìn)倍數(shù)和分?jǐn)?shù)的詞頭所表示的因數(shù)詞頭名稱詞頭符號(hào)1018艾可薩E1015拍它P1012太拉T109吉咖G106兆M103千k102百h101十da10-1分d10-2厘c10-3毫m10-6微10-9納諾n10-12皮可p10-15飛母托f10-18阿托第1章緒論由基本、 輔助和導(dǎo)出的完整體系稱為制。制隨基本的選擇而不同。 例如， 在確定厘米、 克、為厘米每秒(cm/s秒為基本后， 速度)， 密度為克每立方厘米(g/cm3)， 力的為達(dá)因(dyn)，厘米、 克、 秒一系， 稱為厘米克秒制。 國際制就是由前面列舉的7個(gè)基本及19個(gè)具有專門名稱的導(dǎo)出、 2個(gè)輔助的一種制， 國際

30、上規(guī)定以拉丁字母SI作為國際制的簡稱。第1章緒論1.5.3基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)1.基準(zhǔn)基準(zhǔn)用來復(fù)現(xiàn)某一基本測(cè)量度，不直接參加測(cè)量。的量值，只用于鑒定各種量具的精(1)一級(jí)基準(zhǔn)，又稱主基準(zhǔn)和具有最高水平的基準(zhǔn)。一個(gè)基準(zhǔn)只有一個(gè)。(2)基準(zhǔn)，又稱副基準(zhǔn)副基準(zhǔn)的量值精度由主基準(zhǔn)確定，用以代替主基準(zhǔn)向下傳遞或代替主基準(zhǔn)參加國際比對(duì)(3)三級(jí)基準(zhǔn)，又稱工作基準(zhǔn)工作基準(zhǔn)用來直接向下屬標(biāo)準(zhǔn)量具進(jìn)行量值傳遞，用以檢定下屬計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)量具的精確度。第1章緒論2.標(biāo)準(zhǔn)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，簡稱標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度等級(jí)在工作基準(zhǔn)之下，工作計(jì)量器具之上。按精度高低又分為一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)和三級(jí)

31、標(biāo)準(zhǔn)。通過這些標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常性地對(duì)日常工作儀器進(jìn)行檢定，確定其量值的精確度大小。除標(biāo)準(zhǔn)器具外，還有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。第1章緒論3.術(shù)語（1） 計(jì)量器具：凡是能用以直接或間接測(cè)出被測(cè)對(duì)象量值的量具、計(jì)量儀器和計(jì)量裝置都統(tǒng)稱為計(jì)量器具。計(jì)量器具按作用可分為計(jì)量基準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo) 準(zhǔn)和工作計(jì)量器具三類。（2） 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具：準(zhǔn)確度低于計(jì)量基準(zhǔn)，用于檢定計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)或工作計(jì)量器具的計(jì)量器具。（3） 工作計(jì)量器具：工作崗位上使用，不用于進(jìn)行量值傳遞，而是直接用來測(cè)量被測(cè)對(duì)象量值的計(jì)量器具。第1章緒論（4）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，其目的是量值的一致性。（5）檢定：是用高

32、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)量性能是否量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度為被檢者的1/3到1/10。的目的。一般要求計(jì)（6）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)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。（7）量值的傳遞： 指一個(gè)物理量通過各級(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測(cè)量儀器、量具，以保證量值統(tǒng)一的全過程。第1章緒論1.5.4測(cè)量基準(zhǔn)的權(quán)威性和相對(duì)性1.基準(zhǔn)的權(quán)威性z基準(zhǔn)的理論定義最嚴(yán)格的、制作工藝技術(shù)最先進(jìn)。z原器基準(zhǔn)自身也會(huì)隨時(shí)間、地點(diǎn)、環(huán)境條件而變化，甚至?xí)?損壞，

33、會(huì)失傳。z從現(xiàn)代科學(xué)的觀點(diǎn)來看，最好的基準(zhǔn)是原子基準(zhǔn)。2.基準(zhǔn)的相對(duì)性一個(gè)時(shí)期的測(cè)量基準(zhǔn)反映當(dāng)時(shí)的人類認(rèn)識(shí)水平和科學(xué)水平。第1章緒論1.5.5 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的傳遞中 國 計(jì)量 院中 國 測(cè)試 院標(biāo)物 中 心基 準(zhǔn)標(biāo) 準(zhǔn)級(jí) 級(jí) 級(jí)大 區(qū)計(jì) 量 中 心國家專業(yè)計(jì)量站行業(yè)計(jì)量中心國防計(jì)量中心省 級(jí) 計(jì) 量 所市 （ 地 ） 計(jì) 量 所工 作縣 （ 區(qū) ） 計(jì) 量 所標(biāo) 準(zhǔn)分站工 礦 企 業(yè) 、 商 店 、所 、 醫(yī) 院 、 學(xué) 校 等第1章緒論如前所述， 測(cè)量就是利用實(shí)驗(yàn)， 借助各種測(cè)量儀器、量具(它們作為和未知量比較的標(biāo)準(zhǔn))獲得未知量量值的過程。 顯然， 為了保證測(cè)量結(jié)果的統(tǒng)一、 準(zhǔn)確、 可靠， 必須

34、要求作為比較的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、 準(zhǔn)確、 可靠。 因此， 測(cè)量儀器、 量具在制造完畢時(shí)， 必須按照規(guī)定等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)(工作標(biāo)準(zhǔn))進(jìn)行校準(zhǔn)， 該標(biāo)準(zhǔn)又要定期地用更高等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢定， 一直到級(jí)工作基準(zhǔn)，如此逐級(jí)進(jìn)行。 同樣， 測(cè)量儀器、 量具在使用過程中也要按照法定規(guī)程(包括檢定方法、 檢定設(shè)備、 檢定步驟， 以及對(duì)受檢儀器、 量具給出誤差的方式等)， 定期由計(jì)量部門進(jìn)行檢定，并發(fā)給檢定。第1章緒論1.6 微波特點(diǎn)及微波測(cè)量技術(shù)發(fā)展1.6.1 微波及波段劃分微波是一種頻率非常高的電磁波。把波長從1米到1毫米范圍內(nèi)的電磁波稱為微波。微波波段對(duì)應(yīng)的頻率范圍為: 3×108Hz3×1011H

35、z。如下圖所示。無線電波光波宇宙射線可見光g 射線x射線射頻微波紅外線紫外線310331063109101210151018f (Hz)333310-1l (m) 10810510210-410-1010-7第1章緒論EM SpectrumMicrowave region:300 MHz 30 GHz. Millimeter wave:30 GHz 300 GHz.IEEE uses a different definition: 300 MHz 100 GHz微波波段劃分300波段波長范圍頻率范圍波段名稱分米波1m 10cm0.33GHz特高頻(UHF)厘米波10cm1cm330GHz超高頻

36、(SHF)毫米波1cm 1mm30300GHz極高頻(EHF)第1章緒論IEEE Standard Radar Band Nomenclature(*IEEE Std. 521-2002, IEEE Standard Letter Designations for Radar-Frequency Bands)DesignationFrequencyWavelengthHF3 - 30 MHz100 m - 10 mVHF30 - 300 MHz10 m - 1 mUHF300 - 1000 MHz100 cm - 30 cmL Band1 - 2 GHz30 cm - 15 cmS Band2 - 4 GHz15 cm - 7.5 cmC Band4 - 8 GHz7.5 cm - 3.75 cmX Band8 - 12 GHz3.75 cm - 2.50 cmKu Band12 - 18 GHz2.50 cm - 1.67 cmK Band18 - 27 GHz1.67 cm - 1.11 cmKa Band27 - 40 GHz1.11 cm - .75 cmV Band40 - 75 GHz7.5 mm - 4.0 mmW Band75 - 110 GHz4.0 mm - 2.7 mmmm Band110 - 300