近代微波測量思考題

1、思考題11、微波測量系統(tǒng)通常由哪幾部分組成？三部分：1）信號源,2）測量裝置,3）指示/顯示設(shè)備2、微波信號分析（測量）的基本對象是哪兩個？其他還有哪些？測量的基本對象是：1）頻率2）功率3）信號電平4）頻譜3、微波網(wǎng)絡(luò)的反射參數(shù)、傳輸參數(shù)有哪些？他們怎樣定義的？彼此間有何關(guān)系？4、何謂“三大誤差” ？各自的表現(xiàn)有何特點？怎樣減小或消除？1）系統(tǒng)誤差:由分析和測量的裝置的不理想引起,不隨時間變化，通過校準來消除2）隨機誤差： 來源于儀器的噪聲，開關(guān)重復(fù)性，連接器重復(fù)性,隨機時間變化，單峰性,對稱性，不能通過校準來 消除，可以通過統(tǒng)計平均來減少3）漂移誤差:校準后儀器或系統(tǒng)特性變化，由溫度變化引

2、起，可 以通過進一步校準消除5、微波信號源怎樣分類？振蕩器與信號發(fā)生器有何不同？功率信號發(fā)生器屬于前者還是后 者？微波信號源按照設(shè)計性能和用途的不同進行分類，信號發(fā)生器的核心部分是微波振蕩器，功率 信號發(fā)生器屬于信號發(fā)生器.6、普通三極管提高工作頻率時受到哪些因素的限制？1）極間電子渡越時間效應(yīng)2）極間電容及引線電感7、與燈塔管、金屬陶瓷管之類的“靜電控制式”三極管相比，反射速調(diào)管在原理上有何重 大的突破？利用控制反射極的負電壓正好使電子在反射場區(qū)內(nèi)往返的渡越時間正好等于N=（n+3/4）個 振蕩周期，則腔體所獲得的能量最大，振蕩最強，輸出功率達最大值。（利用電子在渡越時 間內(nèi)與交變電磁場相互

3、作用并交換能量以產(chǎn)生并維持微波振蕩的電子管）。8、反射速調(diào)管振蕩器的f0什么決定？為什么說它是一種VCO?試問：（1）將它作為點頻源 來使用時；（2）將其作為窄帶掃頻源使用時，怎樣選擇振蕩區(qū)、調(diào)制電壓的波形和幅度以及 反射極電壓一一Er之值？f0主要由腔體的尺寸決定，速調(diào)管的頻率大范圍改變只要靠改變腔體的尺寸；反射極電壓 也可對f0作小范圍調(diào)諧（一般只有數(shù)十兆赫），所以它是一種VCO。對點頻源來使用時，調(diào)制電壓的波形應(yīng)為方波，使電壓方波的一個波頂正好處在所選定的工 作頻區(qū)的中央，而另一個波頂則落在兩個相鄰振蕩頻區(qū)之間的空黨內(nèi)。Er= （n+3/4）9、Gunn氏管振蕩器及雪崩二極管振蕩器各有何

4、特點？ PIN管與普通二極管有何不同？怎樣 用它來進行調(diào)幅或電調(diào)衰減？耿氏二極管：作為連續(xù)波振蕩器雖然效率較低，但是由可調(diào)諧波頻率帶寬，噪聲低，頻率適 中等有點；雪崩二極管：能工作連續(xù)波和脈沖波狀態(tài)，最大特點：能工作到很高的毫米波頻 段而且有相當大的功率輸出，但比起耿氏管噪聲較高，調(diào)諧范圍較窄PIN管事一種特殊的 二極管，在P區(qū)和N區(qū)中間有一層極薄的幾乎為純半導(dǎo)體的I區(qū)（本征區(qū)），當在兩端加負 壓時，管子具有很大的電阻，同時具有低電容，低損耗和高耐壓。加正壓時，管子變成很低 電阻，其電阻值隨正向偏流愈大而愈小，最低能小于1歐，而接近短路。當管子零偏時，由于其阻值甚高，對通過它的傳向負載的傳輸功

5、率幾乎不發(fā)生影響，即其 實衰減接近于零；隨著加入管子的正偏流不斷加大，管子愈益接近短路；由它反射的功率愈 大，通過它輸出的功率便愈小，即傳輸衰減愈大。10、微波信號發(fā)生器的主要性能指標是哪些？頻率范圍，頻率準確度與穩(wěn)定度，頻率分辨率，頻率切換時間，頻譜純度，載波的相對諧波 含量，載波的相對分諧波含量，單邊帶相位噪聲，輸出電平（輸出功率），功率穩(wěn)定度、平 坦度和準確度，功率穩(wěn)定度，功率平坦度，功率準確度，掃頻寬度，點頻準確度（單頻頻率 誤差），掃頻準確度，掃描時間，剩余調(diào)頻，頻標誤差。11、比較變?nèi)莨芎蚘IG調(diào)諧各有何優(yōu)點？12、微波掃頻信號發(fā)生器主要由哪幾部分組成？掃頻信號源、測量裝置、檢測指

6、示設(shè)備。13、微波測量信號源應(yīng)具備哪些性能特性？14、降低微波信號源的輸出駐波系數(shù)主要采取哪幾種技術(shù)或措施，并比較它們的主要優(yōu)缺點？15、給出一種VCO鎖相振蕩源的原理方框圖，并描述其工作原理。解:將被穩(wěn)頻的震蕩器的一部分輸出，與一個頻率高度穩(wěn)定的參考信號一同加到鑒相器，比較 其相位，鑒相器輸出的誤差信號加到壓控振蕩器作為頻率微調(diào)電壓，構(gòu)成一個封閉的自動控制 環(huán)路.16、給出一種微波信號源自動電平控制（ALC）穩(wěn)幅裝置的原理方框圖，并簡要說明工作原 理及采用該裝置所帶來的好處。工作原理:將振蕩器輸出取出一部分，經(jīng)檢波后的電壓,Vd加到差分放大器的一個輸入端與另 一個輸出端所加到的穩(wěn)定參考電壓V

7、r相比較，把差分放大器的輸出電流用來控制PIN調(diào)制器 的衰減，以達到糾正幅度變動的目的，采用定向耦合器取樣的另一個重要優(yōu)點是能顯著改善 穩(wěn)幅源輸出端內(nèi)德有效源反射系數(shù).17、與傳統(tǒng)的調(diào)諧回路式信號發(fā)生器相比，頻率合成式發(fā)生器有何突出的優(yōu)點？直接合成和 鎖相合成相比，各有何優(yōu)缺點？怎樣才能將鎖相頻率提高到微波頻段？突出優(yōu)點:可以以單一的標準頻率源綜合出各種不同的所需頻率，這些頻率都與該頻率源具有 同樣的穩(wěn)定度和準確度.直接式合成器具有工作穩(wěn)定，可靠，改變頻率迅速等優(yōu)點，但是由于所需的混頻器.濾波器等基 本方塊數(shù)量很多，所以整個設(shè)備體積重大,成本高，耗電多等缺點:加上出現(xiàn)寄生調(diào)制等干擾波 的可能性

8、較多及頻率不易達到微波范圍.鎖相合成式線路復(fù)雜性以及體積，總量，耗電等方面 比直接式均大有改進，雜波抑制較好并能用到微波頻率范圍.缺點是頻率轉(zhuǎn)換速度較慢，環(huán)路 可能失鎖等等.倍頻鎖相環(huán)輸出頻率的上限受到分頻器所能直接計數(shù)的最高頻率的限制J.為了使F0能達到微 波頻率范圍，在鎖相環(huán)路中加入混頻器，有時還需要選用除以N2分頻器.F0=（F1+NFr）N2,最小步 長級為N2Fr.18、試述直接頻率合成和鎖相頻率合成基本原理及其特點。直接頻率合成基本原理是利用大量的混頻器（加，減），倍頻器和分頻器等基本方塊組合起來，對 標準頻率進行必要的算數(shù)操作，再加上必要的放大器和濾波器以分離并選擇出所需要的頻率

9、 信號.鎖相式利用鎖相環(huán)（PLL）以標準頻率源來控制一個頻率可變的壓控振蕩器（VCO）,而出后 者輸出信號.19、試述諧波混頻法擴展頻率的基本原理。思考題21、 寫出以下常用三種理想標準負載的反射系數(shù)值：（a）短路器；（b）開路器；（c）匹配負載。2、插入損耗與衰減是否為同一概念，為什么？插入損耗指在傳輸系統(tǒng)的某處由于元件或器件的插入而發(fā)生的負載功率的損耗，它表示為該 元件或器件插入前負載上所接收到的功率與插入后同一負載上所接收到的功率以分貝為單 位的比值。3、被測兩端口網(wǎng)絡(luò)置于完全匹配的測試系統(tǒng)中，耗散損失AD是否等于衰減A，為什么？4、頻譜分析儀能夠測量一些什么參數(shù)？可測量信號的頻譜、幅度

10、、頻率5、網(wǎng)絡(luò)分析儀如何分類？其基本構(gòu)造有哪幾部分？各部分的作用如何？6、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的校準方法主要有哪些？各方法特點如何？試述全二口校準方法。7、說明線性網(wǎng)絡(luò)和非線性網(wǎng)絡(luò)的特性。8、對線性網(wǎng)絡(luò)來說，無線性失真?zhèn)鬏敱仨殱M足哪兩項標準？在所用頻帶內(nèi)，器件或系統(tǒng)的幅度響應(yīng)必須保持平坦。這就意味著，在帶內(nèi)所有頻率 范圍內(nèi)信號衰減相同；在所用頻帶內(nèi)，相位響應(yīng)必須線性。9、什么是插入相移？什么是群延遲？它們有什么作用？描述相位變化隨著頻率變化的快慢程度的量稱為群延遲。10、什么是放大器的1dB增益壓縮點？簡要說明其測量方法。當放大器輸入功率不斷增加時，會出現(xiàn)輸出功率與輸入功率不再呈線性增長的現(xiàn)象。這種

11、現(xiàn) 象稱為放大器的飽和壓縮或增益壓縮。當放大器的增益壓縮到達1dB時的輸入功率稱為1dB 壓縮點。11、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀時域測量功能有何應(yīng)用？應(yīng)用于測量天線系統(tǒng)駐波系數(shù)增益和方向圖。12、描述諧振腔的參數(shù)有哪些？固有品質(zhì)因素，外觀品質(zhì)因素，有載品質(zhì)因素。13、諧振腔的Q值有哪幾個？分別是怎樣定義的？各Q值之間的關(guān)系如何？灣蠣盼n1,過耦合 巽雖耦含）K1.欠耦臺（弱耦合）在傳輸法 中.町以來用（Qi +（Qi + l）（z2 + D qpp 隹1用這個公式，不需要判斷格含情況。乃分別是一口網(wǎng)絡(luò)1、2 口處的駐波系數(shù).15、分別寫出通過式、終端反射式微波諧振腔固有品質(zhì)因數(shù)Q0的測試方案，其中包括1

12、）組建Q0值測試系統(tǒng)方框圖；2）測試步驟和計算公式；3）主要測試誤差源。16、試述介電常數(shù)的定義?？捎脦追N方法來測量介質(zhì)參數(shù)？介質(zhì)在外加電場時會產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場，在相同的原電場中某一介質(zhì)中的電容率與真 空中的電容率的比值即為相對介電常數(shù)。諧振腔微擾法，開式諧振腔法測量介質(zhì)參數(shù)。17、試述諧振腔法測量介質(zhì)參數(shù)的方法。可用一具體例子予以說明。諧振腔法是將介質(zhì)樣品放入空腔諧振器中，根據(jù)放入前后其諧振頻率和Q值的變化來測量 介質(zhì)參數(shù)。18、簡述信號噪聲的基本概念。19、什么是噪聲系數(shù)？請描述測量噪聲系數(shù)的方法。噪聲系數(shù)NF=輸入端信噪比/輸出端信噪比，單位常用“dB”20、什么是相位噪聲？如何測

13、量？相位噪聲和抖動是對同一種現(xiàn)象的兩種不同的定量方式。在理想情況下，一個頻率固定的完 美的脈沖信號（以1 MHz為例）的持續(xù)時間應(yīng)該恰好是1微秒，每500ns有一個跳變沿。但不 幸的是，這種信號并不存在。實際信號的信號周期的長度總會有一定變化，從而導(dǎo)致下一個 沿的到來時間不確定。這種不確定就是相位噪聲，或者說抖動。21、什么是交調(diào)失真？什么是交調(diào)截點值？如何測量放大器的三階交調(diào)？交調(diào)失真即交叉干擾調(diào)制所造成的一種諧波失真，即是當兩個不同頻率的諧波信號同時輸入 到有源器件時，其中一個信號對于另一個信號所產(chǎn)生的一種調(diào)制現(xiàn)象一一使得另一個信號偏 離了正弦波形狀，即產(chǎn)生了失真一一交調(diào)失真。截點值是用來

14、描述放大器或接收機整機的動態(tài)范圍。它是一個常數(shù)，不隨輸入信號的大小變 化而變化。22、請描述什么是頻譜儀的分辨率帶寬RBW和視頻帶寬VBW？頻譜儀使用時它們應(yīng)該如 何選擇？RBW實際上是頻譜儀內(nèi)部濾波器的帶寬，（是中頻濾波器的3dB帶寬），設(shè)置它的大小，能 決定是否能把兩個相臨很近的信號分開。它的設(shè)置對測試結(jié)果是有影響的。只有設(shè)置RBW 大于或等于工作帶寬時，讀數(shù)才準確，但是如果信號太弱，頻譜儀則無法分辨信號，此時即 使RBW大于工作帶寬讀數(shù)也會不準。VBW是峰值檢波后濾波器帶寬，主要是使測試信號更 加圓滑。也是3dB帶寬。附加：時間“秒（S）”的定義是怎樣規(guī)定的？解:秒是銫-133原子基態(tài)的兩個超精細能級之間的躍遷所對應(yīng)的輻射的9192631770個周期的 持續(xù)時間.頻率測量方法是如何分類的？其意義是什么？按照測量裝置中是包含由作為標準頻率的振蕩源可以分為有源法和無源法兩個大類，有源法 最常用的方法是外差