現(xiàn)代微波測量技術(shù)

現(xiàn)代微波測量技術(shù)1整理ppt課程性質(zhì)與教學(xué)安排專業(yè)選修課〔電子科學(xué)與技術(shù)、物理電子學(xué)〕綜合性強(qiáng)，理論與實(shí)踐結(jié)合，強(qiáng)調(diào)根本概念與方法、技能掌握課堂講學(xué)〔30學(xué)時(shí)〕講授＋討論先導(dǎo)課程：電磁場與波、微波技術(shù)根底、電子測量技術(shù)2整理ppt教材：?現(xiàn)代微波與天線測量技術(shù)?

戴晴黃紀(jì)軍莫錦軍

電子工業(yè)出版社，2021/2021

參考教材：

?微波測量?湯世賢，國防工業(yè)出版社1991

?微波測量技術(shù)?董樹義電子工業(yè)出版社1995?現(xiàn)代微波工程測量?王培章朱衛(wèi)剛電子工業(yè)出版社2021?微波器件測量手冊?JoelP.Dunsmore電子工業(yè)出版社2021

keysight原Agielnt教材與參考資料3整理ppt本課程考核方式：

平時(shí)考核〔30%〕〔考勤+課堂提問〕

期末考試〔70%〕〔開卷〕4整理ppt理論授課內(nèi)容微波信號源微波信號頻率與頻譜測量微波信號功率測量微波信號噪聲測量網(wǎng)絡(luò)反射參量測量網(wǎng)絡(luò)傳輸參量測量網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的全面測定微波信號時(shí)域測量綜合性微波測試實(shí)例單重入式微波諧振腔設(shè)計(jì)與參數(shù)測試腔體濾波器的仿真、優(yōu)化及測試5整理ppt阻抗頻率功率表征微波信號的三個(gè)重要根本參數(shù)測量測量測量6整理ppt

低頻電子電路電壓電流微波測量與低頻電子測量比較7整理ppt

微波傳輸線中

電壓、電流參數(shù)使用不方便，特別是在非TEM波傳輸線系統(tǒng)中電壓、電流的定義失去了唯一性，如單導(dǎo)體傳輸線波導(dǎo)－模式電壓，模式電流。8整理ppt

而在TEM波傳輸線系統(tǒng)工作于主模且在行波條件下，行波電壓V、電流I和傳輸功率P仍滿足與低頻電路相同關(guān)系式。典型代表同軸線9整理ppt10整理ppt測量、誤差、計(jì)量一些根本概念中國的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和授時(shí)

課程補(bǔ)充知識11整理ppt狹義測量的定義

測量是為了確定被測對象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程。在測量過程中，人們借助專門的設(shè)備，把被測對象直接或間接地與同類單位進(jìn)行比較，取得用數(shù)值和單位共同表示的測量結(jié)果。12整理ppt

廣義測量的定義

廣義地講，測量不僅對被測的物理量進(jìn)行定量的測量，而且還包括對更廣泛的被測對象進(jìn)行定性、定位的測量。例如故障診斷、無損探傷、遙感遙測、礦藏勘探、地震源測定、衛(wèi)星定位等。而測量結(jié)果也不僅僅是由量值和單位來表征的一維信息，還可以用二維或多維的圖形、圖像來顯示被測對象的屬性特征、空間分布、拓樸結(jié)構(gòu)等。廣義測量原理可以從信息獲取過程來說明，包括信息的感知和信息識別兩個(gè)環(huán)節(jié)。13整理ppt測量的根本要素被測對象、測量儀器、測量技術(shù)、測量人員和測量環(huán)境

14整理ppt測量過程—根本要素之間的互動關(guān)系*選擇測試儀器，組建測試系統(tǒng)。制定出測試策略〔測量算法〕和操作步驟〔測試程序〕*分析測量誤差并顯示測量出結(jié)果。15整理ppt測量環(huán)境測量環(huán)境是指測量過程中人員、對象和儀器系統(tǒng)所處空間的一切物理和化學(xué)條件的總和。測量環(huán)境包括溫度、濕度、力場、電磁場、輻射、化學(xué)氣霧和粉塵，霉菌以及有關(guān)電磁量〔工作電壓、源阻抗、負(fù)載阻抗、地磁場、雷電等〕的數(shù)值、范圍及其變化。16整理ppt環(huán)境對測量的影響

環(huán)境對被測對象的影響：某些被測對象客體〔如器件、電路或系統(tǒng)〕的性能特性對環(huán)境變化較為敏感或非常敏感，因此，原那么上測量應(yīng)在被測對象的正?；蝾~定工作條件下進(jìn)行。環(huán)境對儀器系統(tǒng)的影響：環(huán)境可能直接或間接地影響到儀器系統(tǒng)本身的某個(gè)工作特性，進(jìn)而影響測量結(jié)果，造成測量誤差。特別是某些測量器具的量程廣、頻段寬，而內(nèi)部的元器件數(shù)目甚多，且對外界影響相當(dāng)敏感，錯綜復(fù)雜的影響量所產(chǎn)生的不良效應(yīng)有時(shí)會成為測量的嚴(yán)重問題。環(huán)境對測量人員的影響：高溫、嚴(yán)寒、潮濕、悶氣、嘈雜、照明不適當(dāng)?shù)炔涣脊ぷ鳝h(huán)境，會對測量人員的身心產(chǎn)生不良影響，從而引起不同程度的人身誤差乃至過失。17整理ppt海拔溫度濕度18整理ppt測量誤差的定義測量誤差的根本概念測量的目的:獲得被測量的真值。真值:在一定的時(shí)間和空間環(huán)境條件下，被測量本身所具有的真實(shí)數(shù)值。測量誤差:所有測量結(jié)果都帶有誤差。

19整理ppt測量誤差的來源〔2〕影響誤差由于各種環(huán)境因素〔溫度、濕度、振動、電源電壓、電磁場等〕與測量要求的條件不一致而引起的誤差?！?〕儀器誤差由于測量儀器及其附件的設(shè)計(jì)、制造、檢定等不完善，以及儀器使用過程中老化、磨損、疲勞等因素而使儀器帶有的誤差。20整理ppt測量誤差的來源〔3〕理論誤差和方法誤差由于測量原理、近似公式、測量方法不合理而造成的誤差?！?〕人身誤差由于測量人員感官的分辨能力、反響速度、視覺疲勞、固有習(xí)慣、缺乏責(zé)任心等原因，而在測量中使用操作不當(dāng)、現(xiàn)象判斷出錯或數(shù)據(jù)讀取疏失等而引起的誤差?！?〕測量對象變化誤差：測量過程中由于測量對象變化而使得測量值不準(zhǔn)確，如引起動態(tài)誤差等。21整理ppt測量誤差的表示方法測量誤差有絕對誤差和相對誤差兩種表示方法。由測量所得到的被測量值與其真值之差，稱為絕對誤差，有大小，又有符號和量綱。

實(shí)際應(yīng)用中常用實(shí)際值A(chǔ)〔高一級以上的測量儀器或計(jì)量器具測量所得之值〕來代替真值。22整理ppt

與絕對誤差的絕對值大小相等，但符號相反的量值，稱為修正值

測量儀器的修正值可以通過上一級標(biāo)準(zhǔn)的檢定給出，修正值可以是數(shù)值表格、曲線或函數(shù)表達(dá)式等形式。23整理ppt相對誤差

一個(gè)量的準(zhǔn)確程度，不僅與它的絕對誤差的大小，而且與這個(gè)量本身的大小有關(guān)。

相對誤差：絕對誤差與被測量的真值之比實(shí)際相對誤差示值相對誤差相對真誤差

計(jì)量儀器的示值與被測量〔約定〕真值之差24整理ppt計(jì)量的定義和意義

為使在不同的地方，用不同的手段測量同一量時(shí)，所得的結(jié)果一致，就要求統(tǒng)一的單位、基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)和測量器具。

計(jì)量的定義25整理ppt測量標(biāo)準(zhǔn)的傳遞26整理ppt計(jì)量的定義和意義

計(jì)量的三個(gè)主要特征是統(tǒng)一性、準(zhǔn)確性和法制性。

計(jì)量包含了為到達(dá)統(tǒng)一和準(zhǔn)確一致所進(jìn)行的全部活動，如單位的統(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、測量方法及其手段的研究等。計(jì)量是利用技術(shù)和法制手段實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測量。計(jì)量是一種特殊形式的測量，它把被測量與國家計(jì)量部門作為基準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)的同類單位量進(jìn)行比較，以確定合格與否，并給出具有法律效力的?檢定證書?。27整理ppt計(jì)量的任務(wù)是確定測量結(jié)果的可靠性。計(jì)量是測量的根底和依據(jù)。沒有計(jì)量，也談不上測量。測量開展的客觀需要才出現(xiàn)了計(jì)量。測量是計(jì)量應(yīng)用的重要途徑。沒有測量，計(jì)量將失去價(jià)值計(jì)量和測量的聯(lián)系

28整理ppt

為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須定期對儀器進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)，這個(gè)過程就是計(jì)量。

基準(zhǔn)用來復(fù)現(xiàn)某一根本測量單位的量值，只用于鑒定各種量具的精度，不直接參加測量。

根據(jù)工作基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)出不同等級的便于經(jīng)常使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)量具或儀器，簡稱標(biāo)準(zhǔn)。

29整理ppt檢定：是用高一等級準(zhǔn)確度的計(jì)量器具對低一等級的計(jì)量器具進(jìn)行比較，以到達(dá)全面評定被檢計(jì)量器具的計(jì)量性能是否合格的目的。一般要求計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度為被檢者的1/3到1/10。比對：在規(guī)定條件下，對相同準(zhǔn)確度等級的同類基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)或工作計(jì)量器之間的量值進(jìn)行比較，其目的是考核量值的一致性。校準(zhǔn)：校準(zhǔn)是指被校的計(jì)量器具與高一等級的計(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。量值的傳遞：指一個(gè)物理量單位通過各級基準(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量儀器、量具，以保證量值統(tǒng)一的全過程。

30整理ppt例：以太陽為基準(zhǔn)，時(shí)間測量的精確度1天內(nèi)可到達(dá)1秒鐘。而目前銫原子鐘的計(jì)時(shí)精確度在三百萬年內(nèi)也不超過1秒。如果時(shí)間測量精度不能突破百萬分之一秒，目前的GPS系統(tǒng)將不可能應(yīng)用????。

一個(gè)時(shí)期的測量基準(zhǔn)反映當(dāng)時(shí)的人類認(rèn)識水平和科學(xué)水平。北京時(shí)間從何而來？

中國的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和授時(shí)

31整理ppt中國的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和授時(shí)

時(shí)間是一個(gè)根本物理量，任何一個(gè)大國都擁有自己獨(dú)立的，并力圖保持同時(shí)代最好水平的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和效勞系統(tǒng)。轉(zhuǎn)動體的自由旋轉(zhuǎn)－－地球自轉(zhuǎn)〔世界時(shí)，ms級〕天體開普勒運(yùn)動－－地球公轉(zhuǎn)〔歷書時(shí)，精度不高〕原子諧波振蕩運(yùn)動－－銫原子鐘〔1967年10月，國際時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)〕32整理ppt中國的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和授時(shí)

一個(gè)原子時(shí)秒的長度是銫原子躍遷振蕩9192631770周期所持續(xù)的時(shí)間，更長的時(shí)間單位由秒的累加而得。〔諧振頻率f＝9.192631770GHz，頻率基準(zhǔn))國際原子時(shí)由設(shè)在法國巴黎的國際權(quán)度局〔BPIM〕建立并保持，其分析處理全世界約50個(gè)時(shí)間實(shí)驗(yàn)室的200臺原子鐘數(shù)據(jù)。中國科學(xué)院國家授時(shí)中心有19臺銫原子鐘和4臺氫原子鐘數(shù)據(jù)定期傳送給BIPM。33整理ppt中國的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和授時(shí)

34整理ppt微波測試本卷須知35整理ppt微波測試儀器有兩個(gè)特點(diǎn)：1、價(jià)格昂貴；2、種類多。對于微波測試儀器來說，經(jīng)常是動輒幾十萬甚至上百萬元。因此，在操作的過程中

〔1〕必須要注意電網(wǎng)的平安性〔2〕保證設(shè)備接地良好〔3〕絕對禁止儀器的帶電連接操作〔必要時(shí)除外〕〔4〕禁止調(diào)試時(shí)帶電焊接

36整理ppt

在微波測試儀器當(dāng)中，有許多針對各種技術(shù)指標(biāo)的專用測試儀器；另外，一臺測試儀器通常也只能覆蓋某一個(gè)頻率范圍。所以往往是對于不同頻段的產(chǎn)品或者是不同的指標(biāo)，就需要不同的微波測試儀器。37整理ppt常用微波測量儀器簡介網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀分為標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主要用來測試如頻響、增益、插損、帶外抑制、VSWR、S參數(shù)〔包括幅值和相位〕、阻抗、插入相移、群延時(shí)等指標(biāo)；而標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀那么只能測試上述指標(biāo)中與相位無關(guān)的參數(shù)。38整理ppt常用微波測量儀器簡介

頻譜分析儀頻譜分析儀主要用來分析和測試信號的頻譜、相位噪聲、雜波以及諧波等。Agilent8560-seriesAgilentPSA-series39整理ppt常用微波測量儀器簡介

噪聲系數(shù)測試儀噪聲系數(shù)測試儀是進(jìn)行噪聲系數(shù)測試的專用儀器。40整理ppt常用微波測量儀器簡介

功率計(jì)分為連續(xù)波功率計(jì)和峰值功率計(jì)。HP8991A峰值功率計(jì)E4418B連續(xù)波功率計(jì)思考題：二者能否混用？41整理ppt42整理ppt常用微波測量儀器簡介

頻率計(jì)〔波長計(jì)〕用來準(zhǔn)確地測量信號的頻率值。Agilent53181A計(jì)數(shù)器及Agilent5361B脈沖/CW計(jì)數(shù)器43整理ppt常用微波測量儀器簡介

頻率計(jì)〔波長計(jì)〕用來準(zhǔn)確地測量信號的頻率值。44整理ppt常用微波測量儀器簡介

信號發(fā)生器可以產(chǎn)生CW及各種調(diào)制的微波信號，分為模擬和矢量信號發(fā)生器。45整理ppt常用微波測量儀器簡介

示波器

高實(shí)時(shí)帶寬數(shù)字存儲示波器TD6604數(shù)字存儲示波器，輸入阻抗50Ω,模擬帶寬6GHz〔實(shí)時(shí)帶寬〕Lecroy已有模擬帶寬65GHz產(chǎn)品〔實(shí)時(shí)帶寬〕46整理ppt47整理ppt常用微波測量儀器簡介

示波器

低端數(shù)字存儲示波器如TDS3000系列模擬帶寬300MHz〔輸入阻抗-----50Ω/1MΩ〕波形測試功率測試檢波器48整理ppt常用微波測量儀器簡介

示波器帶寬的重要性------最值錢的指標(biāo)

問題：對于5MHz的時(shí)鐘信號需要用多少帶寬的示波器常見答復(fù)：100MHz足夠了，帶寬是被測信號頻率的3-5倍考慮即可?！?〕被測信號是方波還是正弦波〔2〕如是方波，上升沿是多少？49整理ppt50整理pptLecroy帶寬為200MHz，1GHz，6GHz測量結(jié)果

tr=1.7ns

tr=873ps51整理ppt實(shí)時(shí)采樣技術(shù)等效采樣技術(shù)52整理ppt常用微波測量儀器簡介

相位噪聲測試系統(tǒng)相噪測試系統(tǒng)是專門用來測試微波信號相位噪聲指標(biāo)的設(shè)備。53整理ppt常用微波測量儀器簡介

相位噪聲測試系統(tǒng)相噪測試系統(tǒng)是專門用來測試微波信號相位噪聲指標(biāo)的設(shè)備。AgilentE5500A-series相位噪聲測試系統(tǒng)54整理ppt常用微波測量儀器簡介

矢量信號分析儀矢量信號分析儀具有頻域、相位域、時(shí)域和調(diào)制域〔調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相〕分析能力；具有猝發(fā)信號和瞬變信號分析以及瞬時(shí)功率測量的能力；具有眼圖、星座圖和矢量〔即坐標(biāo)圖〕等顯示形式，可用于采用數(shù)字調(diào)制體制的設(shè)備和系統(tǒng)的測試。Agilent89441A及Agilent89640A矢量信號分析儀55整理ppt

國內(nèi)微波測量儀器與現(xiàn)狀沿海企業(yè)與科技2005年第4期

目前國內(nèi)市場上主要的微波測量儀器廠家有：美國安捷倫〔Agilent〕—原來惠普〔HP〕日本安立〔Anritsu〕公司德國羅德－施瓦茨〔Rohde&Schwarz)公司國內(nèi)-中電41所2002中國銷售額2014？？？公司AgilentAnritsuRohde&Schwarz41所美國嘉兆IFR…億元25.010.010.015.0差距：技術(shù)指標(biāo)與性能，品牌，技術(shù)效勞，價(jià)格56整理ppt頻譜拓寬---THz微波測量儀器的數(shù)字化、智能化、自動化微波測量儀器的寬頻帶、多信息、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化時(shí)域測量與時(shí)頻分析時(shí)域、頻域、調(diào)制域、時(shí)頻域……網(wǎng)絡(luò)儀器－聯(lián)網(wǎng)與共享應(yīng)用軟件〔LAN接口〕AgilentVEEproLabView虛擬儀器設(shè)計(jì)與開發(fā)

現(xiàn)代微波測量技術(shù)開展趨勢57整理ppt虛擬儀器虛擬儀器〔VirtualInstrument簡稱VI〕是計(jì)算機(jī)技術(shù)同儀器技術(shù)深層次結(jié)合產(chǎn)生的全新概念的儀器，是對傳統(tǒng)儀器概念的重大突破，是儀器領(lǐng)域內(nèi)的一次革命。虛擬儀器是繼第一代儀器—模擬式儀表、第二代儀器—分立元件式儀表、第三代儀器—數(shù)字式儀表、第四代儀器—智能化儀器之后的新一代儀器。58整理ppt虛擬儀器是一種功能意義上的儀器，是具有儀器功能的軟硬件組合，它并不強(qiáng)調(diào)物理上的實(shí)現(xiàn)形式。虛擬儀器是通過應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜?jì)算機(jī)與功能模塊硬件結(jié)合起來，充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，在根本儀器設(shè)備配件的支持下，利用軟件完成資料的采集，控制，資料分析和處理以及測試結(jié)果顯示的測試測量系統(tǒng)。59整理ppt60整理ppt虛擬儀器傳統(tǒng)儀器開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用低開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用高技術(shù)更新周期短（0.5-1年）技術(shù)更新周期長（3-5年）軟件是關(guān)鍵硬件是關(guān)鍵價(jià)格低價(jià)格昂貴開放靈活與計(jì)算機(jī)同步，可重復(fù)用和重配置固定可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各儀器只可連有限的設(shè)備自動、智能化、遠(yuǎn)距離傳輸功能單一，操作不便虛似儀器和傳統(tǒng)儀器的比較61整理ppt62整理ppt

第一章微波信號源

微波測量用信號源主要指產(chǎn)生微波正弦振蕩的各種微波信號發(fā)生器。頻率可調(diào)〔頻段，頻率精度，穩(wěn)定度，頻譜純度〕一定輸出功率〔穩(wěn)定度，阻抗，駐波〕調(diào)制特性〔脈沖、調(diào)幅、調(diào)頻〕63整理ppt

第一章微波信號源

真空固態(tài)頻率合成源掃頻源64整理ppt

第一章微波信號源

毫米波倍頻源50-75GHz60-90GHz75-110GHz90-140GHz110-170GHz…325-500GHz65整理pptCWSourceSpecifications...AmplitudeDUTSourceprotectedfromaccidentaltransmissionfromDUTWhatisPout?VoltageFrequencyHowaccurateisthisnumber?WhatisPout?maxminRange(-136dBmto+13dBm)Accuracy(+/-0.5dB)Resolution(0.02dB)SwitchingSpeed(25ms)ReversePowerProtection66整理ppt微波振蕩源穩(wěn)幅掃描模擬掃步進(jìn)掃列表掃鎖滾掃合成掃功率掃合成準(zhǔn)確穩(wěn)定捷變高純

高分辨率調(diào)制脈沖調(diào)制調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相組合調(diào)制I/Q調(diào)制功率準(zhǔn)確度功率穩(wěn)定度功率平坦度功率分辨率信號源駐波67整理ppt第一章微波信號源

微波三極管－燈塔管振蕩器陰極陽極柵極68整理ppt第一章微波信號源

微波三極管的主要特征是利用靜電控制原理控制交變電子流的大小，來實(shí)現(xiàn)信號產(chǎn)生和放大的功能。這種控制是借助改變控制柵極電壓，影響陰極附近的電場來實(shí)現(xiàn)的。

電極上所加的交變電壓的周期比電子由一個(gè)電極進(jìn)行到另一個(gè)電極所需的時(shí)間τ大的多的情形下進(jìn)行的。

真空三極管的振蕩頻率：極間電容及引線電感的存在－－最高不能無限提高振蕩頻率電子渡越時(shí)間效應(yīng)

69整理ppt第一章微波信號源

反射速調(diào)管

利用電子渡越時(shí)間效應(yīng)與交變電磁場相互作用并交換能量。同軸式或重入式諧振腔—機(jī)械調(diào)諧，改變腔體尺寸，電壓調(diào)諧困難速度調(diào)制－群聚－諧波－諧振腔〔決定需要頻率分量〕70整理ppt第一章微波信號源

返波振蕩器信號源返波管71整理ppt第一章微波信號源

電子槍——微波信號的能量來源聚焦裝置——約束電子束的發(fā)散慢波系統(tǒng)——減慢電磁波速度收集極——用以形成回路，回收電子

返波管工作于返波模式相速與群速方向相反。返波管的主要特點(diǎn)是在很寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)的快速電調(diào)，可達(dá)幾個(gè)倍頻程空間諧波概念72整理ppt第一章微波信號源

固態(tài)微波三極管振蕩器集電極接地電容抽頭式三點(diǎn)振蕩線路73整理ppt第一章微波信號源

固態(tài)微波二極管振蕩器體效應(yīng)管不同于一般pn結(jié)型二極管，它是在一整塊Ⅲ－Ⅴ類半導(dǎo)體化合物〔如GaAs〕的兩邊各安上一個(gè)歐姆式接觸電極構(gòu)成。兩級間所加電壓超過某一閾值，電壓增加反而引起電流下降。工作時(shí)所加偏壓應(yīng)處于負(fù)阻區(qū)中央。耿式管〔Gunn〕雪崩管〔IMPATT〕I-V曲線上出現(xiàn)負(fù)阻區(qū)域74整理ppt第一章微波信號源

3mm雪崩管振蕩器〔CW100mW〕〔PWW級〕

雪崩二極管的工作原理是基于反向偏置的pn結(jié)出現(xiàn)雪崩式擊穿產(chǎn)生大量游離電荷及這些電荷有結(jié)區(qū)向兩極漂移的渡越時(shí)間的聯(lián)合作用產(chǎn)生負(fù)阻效應(yīng)。雪崩振蕩器能工作于連續(xù)波和和脈沖狀態(tài)，最大特點(diǎn)是能工作到很高的毫米波段且有相當(dāng)大的功率輸出，但噪聲較高，調(diào)諧范圍較窄。75整理ppt第一章微波信號源

振蕩條件分析耿氏管及雪崩管等負(fù)阻器件，只要裝配適當(dāng)?shù)恼{(diào)諧回路并加上適當(dāng)?shù)闹绷髌珘海隳墚a(chǎn)生振蕩。振幅穩(wěn)定或增長的條件振蕩頻率維持自激振蕩必須同時(shí)滿足(負(fù)阻〕76整理ppt第一章微波信號源

振蕩器調(diào)制問題－調(diào)頻、調(diào)幅、脈沖VoltageTimeCarrierModulationAM,PulseFMPMqV=A(t)sin[(t)]pV=A(t)sin[2f(t)+(t)]fVoltageTime77整理ppt第一章微波信號源

振蕩器調(diào)制問題－調(diào)頻、調(diào)幅、脈沖VoltageTimeAM,PulseFMPMqV=A(t)sin[(t)]pV=A(t)sin[2f(t)+(t)]fFrequencyDeviationModulationFrequencydcFMAccuracyResolution78整理ppt第一章微波信號源

振蕩器調(diào)制問題－調(diào)頻、調(diào)幅、脈沖TimePulseOn/OffratioRisetimeRate=1/TTWidthPowert1/t1/TPowerImportantSignalGeneratorSpecsforPulseModulationPulsewidthPulseperiodOn/OffratioRisetime79整理pptAmplitudeFrequencyPhaseBothAmplitudeandPhase第一章微波信號源

80整理ppt第一章微波信號源

適當(dāng)改變管子的偏壓可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)二極管的調(diào)頻－影響輸出功率直接采用直流偏壓上附加低頻信號來產(chǎn)生調(diào)幅－不適用。輸出PIN調(diào)制－振蕩器可保持良好工作狀態(tài)。振蕩器調(diào)制問題－調(diào)頻、調(diào)幅、脈沖81整理ppt第一章微波信號源

PIN調(diào)制器它是由高摻雜的P+區(qū)和N+區(qū)加有一本征I層所構(gòu)成，I層的厚度因用途而異，從用于微波控制電路的10μm以下到用于電力電子功率電路的幾百μm不等。由于I層的電荷存儲導(dǎo)致的I層電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使得PIN二極管廣泛應(yīng)用于微波控制電路如開關(guān)電路、移相器、限幅電路等。〔——與普通二極管比？〕82整理ppt

第一章微波信號源

PIN調(diào)制器〔有直流偏置〕無直流偏置？83整理ppt第一章微波信號源

PIN微波開關(guān)20ns/70ns，脈寬/周期84整理ppt第一章微波信號源

微波管脈沖調(diào)制的實(shí)現(xiàn)？85整理ppt第一章微波信號源

1-1微波信號發(fā)生器主要性能指標(biāo)1、頻率特性頻率范圍頻率準(zhǔn)確度和分辨力－實(shí)際頻率與標(biāo)稱頻率的差異；最小頻率變化間隔頻率穩(wěn)定度－頻率隨時(shí)間的起伏變化；長期，短期頻譜純度－非諧波：無規(guī)那么寄生伴隨頻率分量諧波寄生：波形畸變造成的倍頻伴隨分量相位噪聲：隨機(jī)相位起伏造成的頻譜展寬。。。。。86整理ppt第一章微波信號源

VoltageFrequencyUncertaintyEXAMPLEAccuracy=

= CWfrequency=1GHz

= agingrate=0.152ppm/year = timesincelastcalibrated=1year

fCWtagingcalt**fCWtagingcaltAccuracy=152Hz+_1、頻率特性+_87整理pptAgilentE8257DAnalogSignalGenerator88整理pptPhaseNoiseResidualFMSpuriousCWSourceSpecifications...SpectralPuritynon-harmonicspur~65dBcharmonicspur~30dBcCWoutputResidualFMistheintegratedphasenoiseover300Hz-3kHzBWphasenoise0.5f0f02f0sub-harmonics第一章微波信號源

vo(t)=a1sin(wt)+a2sin2(wt)+a3sin3(wt)+...=a2/2+a1sin(wt)+3a3/4sin(wt)+a2/2sin(2wt)+a3/4sin(3wt)+...89整理pptfrequencyPowerSpectralDensityCWoutputmeasuredasdBc/HzCh1PMPSD1k10k100kTRACEA:AMarker10000Hz75dBc/Hz-125dBc/HzLogMag

5dBc/div-105dBc/Hz第一章微波信號源

90整理ppt第一章微波信號源

1-1微波信號發(fā)生器主要性能指標(biāo)2、輸出特性輸出功率輸出阻抗駐波比輸出功率的讀數(shù)是指接額定匹配負(fù)載時(shí)的輸出功率，實(shí)際輸出功率還與源、負(fù)載阻抗匹配有關(guān)VoltageFrequencyHowaccurateisthisnumber?WhatisPout?maxmin91整理ppt第一章微波信號源

2、輸出特性92整理pptSweeperSpecifications...Frequency

頻率掃描rampsweepaccuracysweeptimeresolutionstepsweepaccuracynumberofpointsswitchingtimetimefrequencyf2t2t1f1t4t3t1t2f4f3f1f2frequency93整理pptSweeperSpecifications...AmplitudeFrequencySweepLevelAccuracyFlatnessSourceMatch(SWR)

PowerSweepPowerSweepRangePowerSlopeRangeSourceMatch(SWR)flatnessspeclevelaccuracyspecf1f2frequencypowerpower}P2P1powersweepranget1t294整理ppt第一章微波信號源

1-1微波信號發(fā)生器主要性能指標(biāo)補(bǔ)充：屏蔽的嚴(yán)密性－135dBm～～～～～0.032pW〔步進(jìn)衰減器-專門選件〕信號發(fā)生器的所有高頻局部都必須有嚴(yán)格的屏蔽措施，保證到達(dá)輸出端口的的信號為確實(shí)為經(jīng)過衰減器輸出，而無其他耦合通道泄漏進(jìn)入。〔包括信號源本身內(nèi)部各種途徑耦合〕外來電磁干擾也可耦合直接進(jìn)入到輸出端口或測試接收機(jī)電路。測試須在屏蔽室進(jìn)行。95整理ppt第一章微波信號源

1-1微波信號發(fā)生器主要性能指標(biāo)3、調(diào)制特性調(diào)制種類調(diào)制信號特性調(diào)制指數(shù)調(diào)制失真96整理ppt第一章微波信號源

補(bǔ)充：微波信號發(fā)生器的穩(wěn)幅與穩(wěn)頻1、自動穩(wěn)幅輸出端口匹配和方向性很高定向耦合器97整理ppt補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性

定向耦合器是微波測量和其它微波系統(tǒng)中的常用元件，是近代掃頻反射計(jì)的核心部件。它是一種有方向性的微波功率分配器件。第一章微波信號源

98整理ppt補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性第一章微波信號源

常見類型有：波導(dǎo)、同軸線、帶狀線及微帶線等。定向耦合器包含主線和副線兩局部，在主線中傳輸?shù)奈⒉üβ式?jīng)過小孔或間隙耦合元件，將一局部功率耦合至副線中，由于波的干預(yù)及疊加，使功率僅沿副線的一個(gè)方向傳輸〔稱為“正方向〞〕，而在另一方向幾乎沒有〔或極少〕功率傳輸〔稱為“反方向〞〕。常見的波導(dǎo)定向耦合器有波導(dǎo)十字孔定向耦合器、波導(dǎo)雙定向耦合器99整理ppt第一章微波信號源

補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性定向耦合器的特性參量〔1〕耦合度〔2〕方向性〔3〕輸入駐波比〔4〕帶寬范圍

輸入至主線的功率P1與副線中正向傳輸?shù)墓β蔖3之比稱為定向耦合器的耦合度C100整理ppt第一章微波信號源

補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性定向耦合器的特性參量〔1〕耦合度〔2〕方向性〔3〕輸入駐波比〔4〕帶寬范圍副線中正方向傳輸?shù)墓β蔖3與反方向傳輸?shù)墓β蔖4之比稱為定向耦合器的方向性D101整理ppt第一章微波信號源

補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性隔離度隔離度表示輸入至主線的功率P1與副線反方向傳輸?shù)墓β蔖4之比

方向性＝隔離度－耦合度102整理ppt第一章微波信號源

補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性設(shè)

幅度保持為常數(shù)，由端口②向左看，可等效為一信號源，其輸出為，反射系數(shù)為

等效源反射系數(shù)由方向性〔隔離度，耦合度〕而定103整理ppt第一章微波信號源

補(bǔ)充：深入討論定向耦合器方向性很小

采用輸出端口匹配良好和方向性很高的定向耦合器作為取樣，可以大大改善信號源的匹配。104整理ppt第一章微波信號源

定向耦合器使用注意要點(diǎn)定向耦合器的隔離端口一般都接有匹配負(fù)載，以吸收傳來的功率，防止產(chǎn)生反射波，否那么由于不匹配而產(chǎn)生的反射波，會影響其它端口的功率分配，使定向耦合器的性能下降。思考：方向性系數(shù)〔10dB〕對于功率、電壓駐波比、回波損耗測試結(jié)果誤差的定量分析？105整理ppt計(jì)算實(shí)例：一個(gè)放大器輸出功率100W，輸出阻抗50Ω，送至一大功率負(fù)載，負(fù)載駐波為1.5，現(xiàn)通過方向性系數(shù)分別為25dB和40dB的雙定向耦合器測試反射、入射功率，以及駐波大小，那么由方向性產(chǎn)生的誤差？〔不考慮功率計(jì)和路徑傳輸影響,入射及反射耦合度均為C〕第一章微波信號源

假設(shè)理想定向耦合器，反射功率為4W-C設(shè)耦合度為C真實(shí)反射功率＝主反射功率＋方向性反射功率＝主反射功率＋入射功率－〔D＋C〕106整理ppt第一章微波信號源

真實(shí)反射功率＝主反射功率＋方向性反射功率＝主反射功率＋入射功率－〔D＋C〕＝〔4W－C〕＋〔100W－D－C〕＝〔4W－C〕＋〔0.316W－C〕50Ω傳輸線系統(tǒng)中〔端接匹配阻抗〕，電壓〔幅值〕與功率關(guān)系式反射電壓最大同相疊加，最小反相疊加，107整理ppt第一章微波信號源

總結(jié)：方向性越好，測試精度越高方向性大小對正向與反向功率的測試不同影響負(fù)載駐波大小也對正向與反向功率的測試有不同影響問題提出：入射功率取樣對定耦方向性的要求？定耦耦合度取值是否越小越好？108整理ppt第一章微波信號源

微波信號發(fā)生器的穩(wěn)幅與穩(wěn)頻2、鎖相穩(wěn)頻基波鎖相環(huán)－非連續(xù)穩(wěn)定度：10-6~10-9，頻率固定，低頻109整理ppt第一章微波信號源

微波信號發(fā)生器的穩(wěn)幅與穩(wěn)頻2、鎖相穩(wěn)頻采樣式諧波鎖相環(huán)分立諧波點(diǎn)次數(shù)不能太高110整理ppt第一章微波信號源

微波信號發(fā)生器的穩(wěn)幅與穩(wěn)頻2、鎖相穩(wěn)頻變頻鎖相環(huán)根本實(shí)現(xiàn)寬帶連續(xù)穩(wěn)頻111整理ppt第一章微波信號源

1-2微波掃頻信號發(fā)生器1、返波管掃頻振蕩器－電調(diào)諧，頻段較寬，短毫米波段仍在使用〔75-110GHz甚至400GHz〕體積大，重量高，工作電壓高112整理ppt113整理ppt第一章微波信號源

1-2微波掃頻信號發(fā)生器2、固態(tài)掃頻振蕩器－變?nèi)荻O管114整理ppt第一章微波信號源

1-2微波掃頻信號發(fā)生器3、固態(tài)掃頻振蕩器－YIG調(diào)諧振蕩器具有電磁諧振特性與小球尺寸無關(guān)，線性依賴于直流磁場H0，與高頻電路耦合后取決于管子的帶寬。掃頻范圍寬，可達(dá)幾個(gè)倍頻程；掃頻線性度好，不需要采用任何線性度措施，可優(yōu)于0.5%;YIG小球等效為無源諧振器，Q值高〔無載Q值可到105〕、穩(wěn)定性好，壽命長，可靠性高；115整理ppt第一章微波信號源

1-2微波掃頻信號發(fā)生器3、固態(tài)掃頻振蕩器－YIG調(diào)諧振蕩器116整理ppt第一章微波信號源

1-3微波合成信號源——頻率準(zhǔn)確度和頻譜純度要求直