微波测量技术及仪器 课程重点

1、一、射频/微波技术及其基础1、射频/微波技术的基础 什么是微波技术研究微波的产生、放大、传输、辐射、接收和测量的科学。射频/微波技术是研究射频/微波信号的产生、调制、混频、驱动放大、功率放大、发射、空间传输、接收、低噪声放大、中频放大、解调、检测、滤波、衰减、移相、开关等各个电路及器件模块的设计和生产的技术，利用不同的电路和器件可以组合成相应的射频/微波设备。微波技术主要是指通信设备和系统的研究、设计、生产和应用。 微波技术的基本理论是以麦克斯韦方程为核心的场与波的理论2、射频/微波的基本特性 频率高、穿透性、量子性、分析方法的独特性射频频段为30 300MHz，微波频段为300MHz 300

2、0GHz，相对应波长为1m 0.1mm，照射于介质物体时能深入到该物质的内部。根据量子理论，电磁辐射能量不是连续的，而是由一个个的“光量子”组成，单个量子的能量与其频率的关系为e = hf式中,h = 410-15电子伏秒 (eVS) 成为普朗克常数3、射频/微波技术在工程里的应用 无线通信的工作方式1、单向通信方式 通信双方中的一方只能接收信号，另一方只能发送信号，不能互逆，收信方不能对发信方直接进行信息反馈2、双向单工通信方式 通信双方只能交替地进行发信和收信，收发不能同时进行。3、双向半双工通信方式 通信双方中的一方使用双频双工方式，可同时收发；另一方则使用双频单工方式，发信时要按下“送

3、话”开关。4、双向全双工通信方式 通信双方可以通信进行发信和收信，这时收信与发信一般采用不同的工作频率，通过双工器来完成收信和发信的隔离。二、电磁波频谱1、电磁波频谱及频段划分频段频率波长ELF（极低频）30 300Hz10000 1000KmVF（音频）300 3000Hz1000 100KmVLF（甚低频）3 30KHz100 10KmLF（低频）30 300KHz10 1KmMF（中频）300 3000KHz1 0.1KmHF（高频）3 30MHz100 10mVHF（甚高频）30 300MHz10 1mUHF（特高频）300 3000MHz100 10cmSHF（超高频）3 30GHz

4、10 1cmEHF（极高频）30 300GHz1 0.1cm亚毫米波300 3000GHz1 0.1mm光波100 1000THz300 3000 nm2、射频/微波系统工程的无线电频段划分及代号波段代号频率范围（GHz）波长范围（cm）P0.23 1130 30L1 230 15S2 415 7.5C4 87.5 3.75X8 12.53.75 2.5Ku12.5 182.5 1.67K18 271.67 1.11Ka27 401.11 0.75U40 600.75 0.5V60 800.5 0.375W80 1000.375 0.33、移动通信频段体制分配频段（MHz）实际频段（MHz）运

5、营商频道间隔CDMA-IS95上行825 835上行825 835中国电信1.23MHz下行870 880下行870 880GSM900上行890 915上行890 909中国移动200KHzDCS1800上行1710 1755上行1710 1720中国移动下行1805 1815下行1805 1850上行1745 1755中国联通下行1840 1850WCDMA上行1920 1980上行1940 1955中国联通5MHz下行2110 2170下行2130 2145CDMA2000上行825 835上行825 835中国电信1.23MHz下行870 880下行870 880TD-SCDMAA20

6、10 2025A2010 2025中国移动1.6MHzB1880 1920BW-LAN2.4 2.48GHz CDMA系统的各信道频率频道序号上行频率下行频率备注37826.11MHz871.11MHz78827.34MHz872.34MHz119828.57MHz873.57MHz160829.80MHz874.80MHz201831.03MHz876.03MHz242832.26MHz877.26MHz283833.49MHz878.49MHz GSM900系统的频道配置GSM-900系统采用等间隔方式，频道间隔为200KHz，同一信道的收发频率间隔为45MHz,频道序号和频道标称中心频率

7、的关系为F上行（n）= 890.2 +（n-1）0.2 MHzF下行（n）= F上行（n）+ 45 MHz式中：频道序号 n = 1 124在我国的GSM900网络中，194号载频分配给中国移动使用，96124号载频分配给中国联通使用，95号载频作为保护隔离，不用于业务。 DCS1800系统的频道配置DCS1800系统采用等间隔方式，频道间隔为200KHz，同一行到的收发频率间隔为95MHz，频道序号和频道标称中心频率的关系为F上行（n）= 1710.2 +（n-512）0.2 MHzF下行（n）= F上行（n）+ 45 MHz式中：频道序号 n = 512 885在我国的DCS1800网络中

8、，512561号载频分配给中国移动使用，686736号载频分配给中国联通使用。 WCDMA的频道配置WCDMA的工作频道为20MHz，可在60MHz内任意选择，信道带宽为5MHz。 TD-SCDMA的频率配置工作频率l 18001920 MHz（上/下行共用）20102025 MHz（上/下行共用）23002400 MHz（上/下行共用）l *18501910 MHz（上/下行共用） 19301990 MHz（上/下行共用）l *19101930 MHz（上/下行共用）注：1、*用在ITU定义的区域2，此频段分配属研究频段2、其他频段有相关主管部门确定中国移动TD-SCDMA网的频率范围及信道

9、20102025MHz；信道带宽：1.28MHz；信道间隔：1.6MHz载频有效工作带宽计算： （N-1）1.6MHz + 1.28MHz + (M-1)5MHz式中：N为频点数，M为组数三、射频/微波工程中的重要参数1、频率、阻抗和功率的表征 频率1、 频率的定义频率是单位时间内重复的次数。频率和周期在数学上互为倒数，即f=1/T2、 有关信号频率的基本电路在射频/微波电路里，直接与信号频率相关的电路及仪器有信号发生器、频率变换器、频率选择器。 功率1、 功率的定义描述射频/微波信号的能量大小，单位是瓦特，用符号表示。2、 有关射频/微波信号功率的基本电路在射频/微波电路里，直接与信号功率相

10、关的电路及仪器有衰减器、功率分配/合路器、定向耦合器、放大器 阻抗1、阻抗的定义 在特定频率下，描述射频/微波电路对微波信号能量传输的影响的一个重要参数。2、有关射频/微波阻抗的基本电路 阻抗变换器、阻抗匹配器、阻抗标准器四、射频/微波工程测量技术1、测量的重要性 测量是人类认识和改造世界的一种重要的手段。在人们对客观事物的认识过程中，经常需要进行定性、定量的分析，这时就要进行测量。测量是通过实验方法对客观事物取得定量数据的过程，通过大量的测量，人们可以逐步准确地认识各种客观事物，建立起各种定理和定律。所以，杰出的科学家门捷列夫说：“没有测量，就没有科学”。电子信息科学是现代科学技术的象征，它

11、的三大支柱是：信息获取（测量技术）、信息传输（通信技术）、信息处理（计算机技术），三者中信息的获取是首要的，而电子测量是获取信息的重要手段。 微量技术包括哪些方面？微波信号特性的测量和微波网络特性的测量2、微波频率的测量 直接影响信号的频率稳定度的因素为如下五方面。1. 频率源的参数变化2. 外界干扰的影响3. 频率源噪声的影响（1）附加噪声 （2）干扰噪声（3）调频闪变噪声4. 信号的杂散（或寄生信号）引起频率不稳定性5. 交流干扰（或称哼扰调制） 射频/微波工程对频率特性的要求1、时域特性频率误差：指直放站在工作频带内输入频率与输入频率的偏差调制准确度：可用相位误差来衡量，直放站相位误差是

12、指直放站输出相位轨迹与其回归线之差。2、频域特性移动通信系统里通信信号的频域特性是对通信设备的重要指标，该指标要求的表征形式较多，最主要的是用噪声、频谱等特性来表示。 频差倍增技术该技术是将频差通过倍增器，扩大后再进行测量，也可称为“频率倍增技术”被测频率（fx）、标称频率（fs）、频率偏差（f）有如下关系频差倍增有三种方式：直接倍增、一级倍增、多级倍增3、微波功率的测量 基本概念：测量微波功率的最常用方法是“热”的方法，即把微 波能量转换成热能，然后用测热的方法进行测量。常用的测热式功率测量仪器有量热式功率计、热偶式功率计和测辐射热器式功率计等。 对数单位1、 绝对功率电平（dBm）以基准量

13、P0 = 1mW作为零功率电平（0dBm），则任意功率（被测功率）Px的功率电平定义为：2、 相对功率（dB）相对功率即两个功率之比的对数: 若P1 = 10P2，则有这个无量纲的数为1，称为1贝尔（Bel）。在实际应用时，贝尔太大，通常采用分贝，写为dB（deci Bel），1贝尔等于10dB。3、 功率的定义及其信号源反射系数的影响信号源的资用功率。信号源传输到无反射负载上的功率（也称为发生器功率）。信号源入射到任意负载上的功率以及信号源传输到任意负载上的净功率等 a1为信号源入射到负载的入射电压波波幅；b1为负载反射的反射电压波波幅；bG为信号源传输到无反射负载的电压波波幅；G为信号源的

14、反射系数；L为负载的反射系数。当负载的反射系数与信号源的反射系数成复数共轭是，其反射系数满足L = G* 的条件。此时信号源传输到负载上的功率最大。4、微波阻抗的测量 分布参数阻抗的基本概念传输线上的电压和电流式中：V为电压复数； I为电流复数； A，B为由终端负载特性决定的复常数； Z0为传输线的特性阻抗，该参数仅与传输线的结构、尺寸和频率有关； = + j 为是传输线的另一个参数，其中是衰减常数，j 是相位常数。传输线上的阻抗关系在分布参数电路中，线上任一点的复数阻抗定义为该点的复数电压与复数电流之比。，线上任一点P的阻抗Zp，式中：l为由P点至终端负载的距离在终端负载处，l = 0，可求

15、得终端负载阻抗ZL为可得：得到线上任一点P的阻抗ZP与终端负载阻抗ZL的关系式对于无耗传输线， = 0， = + j ，则可以看出，因此分布参数阻抗在沿线的不同位置各不相同，是沿线位置的函数电压反射系数与回波损耗电压反射系数：线上任一点的电压反射系数定义为该点反射波电压与该点入射波电压之比值，反射系数 = | |e j，是一个由模| |和相角组成的复数量。根据定义，线上任一点P的反射系数p，用数学式表示为：式中：l 为由P点至终端负载的距离。在终端负载处，l = 0，负载的反射系数为对于无耗线有： 或 表明，沿无耗线移动参考面位置时，反射系数模不变，都等于终端负载的反射系数模|L|，而沿线反射

16、系数的相角则随l成线性关系变化。驻波比：电压驻波比的定义是电压最大值|V| max与电压最小值|V| min之比值（英文缩写为VSWR），简称驻波比。一般用符号K:1表示，用数学式表示为：驻波比是无量纲的标量，为了表征电压驻波的相位，通常取从测试参考面往源端移动到第一个电压最小点处的距离lmin作为驻波相位的标志。取许多电压最小点中的第一个电压最小点，实际是规定了驻波相位的单值变化范围为0 lmin /2。必要时也可以取半波长任意整数倍的其它最小点位置代替。驻波比与反射系数的关系：式中：K为驻波比；|L|为反射系数摸。二端口网络的S参数当端口2连接无反射负载时，从端口1看入网络的反射系数 当端

17、口2连接无反射负载时，从端口1到端口2的传输系数 当端口1连接无反射负载时，从端口2到端口1的传输系数 当端口1连接无反射负载时，从端口2看入网络的反射系数 六、射频微波的测量仪器1、微波信号发生器 信号发生器是产生不同频率、不同波形和不同幅度的电压和电流信号，并加载到被测器件或设备上，然后用其他的测量仪器测量其输出响应。 信号发生器的主要应用有作为激励源：作为某些点在设备如移动通信设备的激励信号源，尤其是在移动通信射频工程里可作为信源作为校准源：产生一些标准信号，用于对一般的信号源进行校准 ，尤其是微波信号的频谱特性的测量，需要有低噪声信号发生器作为标砖信号信号仿真：在电子设备测量中，场需要

18、产生模拟实际环境特性的信号，可对于干扰信号进行仿真。 微波信号发生器的主要特性有？ 频率特性频率范围：微波信号发生器的各项技术指标都得到保证时的输出频率范围频率准确度和分辨率：微波信号发生器的频率准确度指标称输出信号频率相对于标准频率的相对偏差程度。微波信号的频率准确度取决于读数精度和校准精度。读数精度决定于频率刻度盘或其他读数装置上所能分片的最小增量，即分辨率。频率稳定度：由于微波源的内部随机噪声和电气、机械以及环境的不稳定因素引起的震荡频率的相对起伏，其表征量分为频域和时域。时域方面通常用频率漂移特性来衡量微波信号发生器由于环境温度、湿度的变化、电子器件以及其他的老化等因素引起的频率漂移。

19、频域方面用相位噪声谱密度来表征频谱纯度。 功率特性：输出电平、幅度稳定性、幅度均匀性、输出驻波比、高频泄露 调制特性：调制种类、调制信号特性、调制指数、调制失真、几声调制等。调制种类：正弦调幅、脉冲调幅、调频和调相等方式调制信号特性：正弦调幅脉冲调制、调频2、频率合成信号发生器 什么是频率合成？ 频率合成就是对一个参考频率进行频率的加和减（混频）、乘（倍频）、除（分频），以得到所需要的一系列信号频率，而且所有的输出频率都与参考频率相关，具有完全一样的频率准确度和长期频率稳定度。 实现频率合成的方法 直接合成：基准信号通过脉冲形成电路产生谐波丰富的窄脉冲，进过混频、分频、倍频、滤波进行频率的变换

20、和组合，产生大量的离散频率，最后通过滤波器取出所需频率。方法包括多晶体频率合成法、单晶体谐波选频法和十进制多晶体直接合成法。 间接合成：间接合成是通过锁相环来完成频率的加、减、乘、除，故也称为锁相合成法 锁相环路基最基本组成框图锁相环的基本形式 混频式锁相环：利用锁相环对输入信号频率进行加、减运算，也称为加减环。 倍频式锁相环：利用锁相环对输入信号频率进行乘法运算。常有脉冲控制和数字环两种基本形式 脉冲控制环组成框图数字环原理图 分频式锁相环：利用锁相环对输入信号进行除法运算。 锁相环的基本理论 锁相环路的锁定过程锁相环开始工作时，压控振荡器（VCO）的固有输出信号频率f0（即开环时VCO自由

21、振荡频率），总是不等于输入信号频率fi（通常是参考频标频率），即存在固有的频差：f = f0 - fi，则两个信号之间的相位差将随时间变化，经相位比较器，鉴出与之相应的误差电压Vd（t），然后，通过环路滤波器加到VCO上。VCO受误差电压控制，使压控振荡器的频率向着输入信号的频率靠拢，也就是使差拍频率越来越低，直至消除频差而锁定。环路从失锁状态进入锁定状态的上述过程，称为锁相环的捕捉过程。锁相环处于锁定状态时具有两个基本特性，一个特性是输入信号和VCO输出信号之间只存在一个稳态相位差，而不存在频率差；另一个特性是VCO的输出频率稳定在输入频率（参考频标频率）上，锁相合成法就是利用这一特性来稳定

22、频率。 锁相环的跟踪特性和同步带宽 当环路锁定时，VCO的输出频率（也称环路输出频率）f0等于环路输入频率fi，也就是说，环路输出频率可以精确地跟踪上输入频率的变化，这就是环路的跟踪特性，所以环路的锁定状态又称跟踪状态或同步状态。当输入频率变化超过一定范围（即固有频差超过一定值），输出频率不再能跟踪输入频率的变化，这时环路将“失锁”。 在环路保持锁定的条件下，把输入频率所允许的最大变化范围定义为同步带宽。在锁相合成器中，输入频率是基准频率fr，相对于输出频率f0，可认为基准频率fr不变，那么，同步带宽可理解为在环路保持锁定的条件下，VCO频率f0允许变化的最大范围。 锁相环路的捕捉与捕捉带宽锁

23、相环从失锁状态进入锁定状态是有条件的，当锁相环处于失锁状态，若调谐VCO的输出频率f0，使它逐渐向基准频率fr靠近，即减小固有频差f0f0fr，只有当固有频差减小到一定值，环路才能从失锁状态进入锁定状态。为此，“捕捉带宽”可定义为环路最终能够自行进入锁定状态的最大允许的固有频差。锁相环的捕捉过程是环路从失锁状态进入锁定状态的过程。只要固有频差f0小于环路的捕捉带宽，那么，通过捕捉，环路总能进入锁定，当然，捕捉过程是需要一定时间。通常，锁相环的捕捉过程可分为两个阶段：第一阶段是频率牵引阶段，另一阶段是快捕。 锁相环路的基本特性：锁定特性、载波跟踪特性、调制跟踪特性、低门限特性。 单环锁相频率合成

24、器： 变模前置分频锁相环频率合成器：NT （P1）N2（N1N2）PPN1N2假如，P10，则总分频比为NT 10N1N2 小数分频锁相频率合成器 整数分频锁相环，为了提高频率分辨力，就必须减小fr，其结果使转换时间过大，这是一对矛盾。为了解决这一矛盾，可采用小数分频锁相环路，这样就能在不改变参考频率的条件下提高频率分辨了。为了能提高分辨率，又不降低参考频率，在小数分频锁相频率合成电路中，设计可编程分频器提供小数的分频比，每次改变某频率位小数实现输出频率切换，这样就可以再不降低参考频率的情况下提高输出频率分辨率。小数分频比有如下关系式：3、DDS合成信号发生器 工作原理可编程DDS系统的核心是

25、相位累加器，它由一个加法器和一个N位相位寄存器组成，N一般为2432。每来一个外部参考时钟脉冲，相位寄存器便以步长M递加。相位寄存器的输出与相位控制字相加后可输入到正弦查询表地址上。正弦查询表包含一个正弦波周期的数字幅度信息，每一个地址对应正弦波中0360范围的一个相位点。查询表把输入地址的相位信息映射成正弦波幅度信号，然后驱动DAC以输出模式量。 相位寄存器每过2N/M个外部参考时钟后返回到初始状态一次，相位的正弦查询表每消费一个循环也回到初始位置，从而使整个DDS系统输出一个正弦波。输出的正弦波周期To=Tc2N/M，频率fout=Mfc/2N，Tc、fc分别为外部参考时钟的周期和频率。D

26、DS在理论上输出的最大频率fmax = fr / 2，实际工作中：f0 max = fr / 4 DDS的特点DDS是以标准参考源作为基准，对所要求频率进行相位取样，合成的频率与单位周期内相位取样量多少有关。DDS是一个开环系统，无任何反馈环节，它的频率转换时间由低通滤波器附加的时延来决定，因此DDS的调谐时间短，一般只有nS级，最大不超过2S。DDS的频率分辨率很高，正是由于DDS是一个开环系统，无任何反馈环节，因此，当一个转换频率的指令加在DDS的数据输入时，它会迅速合成所要求的频率信号DDS可在极宽的频率范围之内（一般超出一个倍频程）输出幅度平坦的信号。并且输出频响可以预测。DDS中几乎

27、所有部件都属于数字信号处理部件，易于集成、功耗低、体积小、重量轻。4、频谱分析仪 频谱分析仪的主要用途1. 测量正弦信号的频谱纯度2. 测量调制信号的频谱3. 测量非正弦波的频谱 4. 测量通信系统的发射机质量5. 测量激励源响应6. 测量放大器的性能7. 噪声频谱测量及分析 8. 电磁干扰的测量 。 频谱分析仪的分类1、数字式频谱仪 数字滤波式频谱仪 快速傅里叶变换式频谱仪2、模拟式频谱仪 实时：并行滤波频谱仪 非实时：并行滤波频谱仪、可调频频谱仪、扫频外差频谱仪 频谱仪主要设置参数 1、频率显示范围：可以用开始频率和终止频率来设置，或用中心频率和频率跨度设置 2、电平显示范围：用最大显示电

28、平（参考电平）及两成跨度来设置 3、频率分辨率：频率分辨率带宽（RBW），通过中品滤波器来设置（对于外差原理工作的频谱仪）。频率分辨率是决定分析带宽的指标。 4、扫描时间：记录整个频谱所需的时间。小德分辨率带宽相应的需要长的扫描时间 外差式频谱分析仪的结构（1）射频输入部分（射频前端）（2）中频信号处理部分（中频滤波和放大）（3）视频信号处理（视频电压与视频滤波器的选择） （4）检波器（5）踪迹处理 使用频谱仪时设置参数及其相关性1、扫描时间、频率跨度和VBW/RBW由于使用了模拟或数字滤波器，所以扫描速度会受到中频和视频滤波器的 瞬态响应时间所限。若VBWRBW，则视频滤波器的瞬态时间没有影

29、响。在这种情况下，需要的瞬态响应时间与RBW的平方成反比，其关系式为： 式中：Tsweep 为是给定频跨与分辨率带宽下所需的最小扫描时间，单位为s；BIF 为分辨率带宽，单位为Hz； f 为显示频宽，单位为Hz；k 为比例系数 在现代频谱仪中，VBW可与RBW连动。通常可按下面的进行选择RBW/VBW：测量正弦信号时，RBW/VBW = 0.3或1。测量脉冲信号时，RBW/VBW = 0.1。测量噪声信号时，RBW/VBW = 10。2、参考电平与射频衰减 为了使对数放大器、包络检波器和A/D转换器达到全部动态，必须正确地在最后使用中频放大器。调整增益以使对数放大器、包络检波器或A/D转换器满

30、负荷。虽然中频增益也依赖于衰减器，通过改变参考电平可间接设置中频增益。若参考电平不变，增加衰减器将会同时增加中频增益。如果显示的信号电平超过参考电平将会引起过载，可通过增加参考电平来减小中频增益。 在现代频谱仪中，射频衰减器与参考电平连动，连动准则使输入信号的电平对应于参考电平，从而最大的混频器电平在满负载下的混频器电平是参考电平与射频衰减器之差，其具体关系如下：式中：Lmix 为满负载下第一混频器的输入电平，单位dBm。 Lin,max 为满负载时对应的输入电平，单位dBm。 LRef 为参考电平，单位dBm。 aRF 为射频衰减器的设置，单位为dB。3、过载 当使用频谱仪时，应尽量避免由于

31、输入信号过大产生过载。过载会发生在信号通路中几个点上。因此，必须正确设置射频衰减器和参考电平（中频增益）。为此，对频谱仪的关键单元及其相关的使用准则进行分析。 频谱仪的第一混频器单元 通过分辨率滤波器进行中频信号处理 对频谱仪的过载保护 频谱分析仪的主要技术特性1、选择性：选择性表明选择信号频谱的能力，指能吧靠得最近的相邻两个分量（两条相邻谱线）分辨出来的能力。通常，用频谱分辨率来表示选择性的优劣。分辨率的高低主要取决于窄带中频滤波器的带宽 谱仪的分辨率主要取决于中频窄带滤波器频率特性的-3dB点和-60dB点描述，带宽越小，则分辨率越高。 分辨带宽RBW（-3dB带宽） -60dB带宽： 形

32、状因子FF2、灵敏度：灵敏度是表示接收微弱信号的能力。频谱仪灵敏度的定义为在特定的分辨带宽下，或归一化到1Hz带宽时的本底噪声，常以dBm为单位。灵敏度常常也用最小可测的信号幅度表示，其数值上等于显示平均噪声电平DANL。3、动态范围：频谱分析仪的动态范围指标是表征频谱仪同时测量大小信号的能力，用最大信号与最小信号之比的dB值表示。影响频谱仪的动态范围的因素：l 混频器的内部失真（限制了最大信号电平）l 内部噪声电平（限制了最小信号电平） 为了最好的信噪比，希望混频器的工作电平尽可能高； 希望产生的内部失真最小，则要求混频器工作电平尽可能低。l 本振相位噪声（限制了测量近端微弱信号的能力）4、

33、 频谱精度：代频谱仪的本振通过锁相环同步到一个稳定的参考振荡器上。频谱仪的频率精度也就是参考源的精度，并且受参考源的温度和长期稳定度的影响。5、 电平测量误差：使用频谱仪测量电平时，多个分量会引入不确定度。因此。在出厂之前频谱仪要进行工厂校准以记录各个误差分量并储存到频谱仪中，显示的电平已考虑了这些误差分量的影响以提高测量精度。u 常用测量功能 测量空间无线号1、空间信号电平测量如图，接收天线位置的空间信号的电平Pr如下： Pr = P0 - Gr + LC （dBm） 其中：P0为频谱仪显示功率电平（dBm）。Gr为接收天线增益（dB）。LC为接收电缆的损耗（dB）。2、空间损耗测量Lp（已

34、知发射机功率Pt和发射天线增益Gt） LP = Pt + Gt - Pr （dB） 3、发射机功率测量 Pt = P0 - Gr +LC + Lp - Gt（dBm） 测量正弦信号1. 测量信号的绝对电平（dBm）2. 测量信号的相对电平（dBc）3. 频率测量4. 频谱纯度（寄生频率分量和噪声）的测量l 谐波l 在基波两侧存在杂散、寄生调制和噪声 调制信号的测量 已调幅信号的幅度随着调制信号瞬时值的变化而变化，若调制信号是正弦波，即： 已调幅信号为： 式中，ma称为调幅系数，它的大小反映了调幅的深度。 谐波失真度的测量把非正弦周期振荡信号的基波、各次谐波逐个分离出来进行测定，然后获得其失真度

35、数据。这种测量方法的特点是测量的准确度较高，但需要配备高性能的频谱分析仪，同时，测量时间也比较长。频谱分析法可用于低频、高频和超高频信号的非线性失真测量。 三阶互调的测量 相位噪声的测量 相位噪声，实际上是用单边带相位噪声谱密度（SSB）表征，SSB是指相对于载波一定频偏处的1Hz带宽内电平（能量）与载波电平的比值，用L（f）来表示，单位为dBc/Hz 1、 频谱仪分辨率的选择当测量某一频偏处的相位噪声时，必须小心选择频谱仪的合适的较小带宽。如果分辨率带宽太大，频谱仪的中频滤波器就不能在频偏f处对载波有足够的抑制，当用宽的中频滤波器时，分辨率带宽要逐步减少直到测量的相位噪声不再减小。2、 动态

36、范围 为了减少热噪声的影响，需要一高的信号电平输入到第一级混频器前，高的1dB压缩点对于在远离载波处获得大的测量动态范围也是很重要的。l 测量载波电平及邻近的相位噪声升高RF衰减器直到频谱仪的参考电平与信号电平相符l 测量远离载波的相位噪声减小RF衰减器，增加动态范围，混频器远端的相位噪声影响小七、无源器件的特性及技术指标1、同轴负载功 率1/4W2W50W100W接头形式SMA型N型N型N型使用频率DC 4GHz端口阻抗50驻波比1.2工作温度-40 +85同轴负载，通常有同轴功率负载和同轴标准匹配负载。 同轴负载的主要技术指标：工作频率范围、回波损耗（驻波比）、功率容量2、衰减器衰减器是在

37、指定的频率范围内引入一定的预先设定的衰减量的器件，可以用于放大器输入/输出端电平的控制、传输链路中的电平控制、分支衰减量的控制等。 分类：有源衰减器、无源衰减器：固定衰减器、可变衰减器。衰减器的主要技术指标：工作频率、衰减量、幅频特性、回波损耗、功率容量、功率系数主要用处：1.控制功率电平 2.去耦元件 3.相对标准：作为比较功率电平的相对标准。 4.用于雷达抗干扰中的跳变衰减器3、功分器功率分配器简称为功分器，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路相等或不相等能量的器件，也可以反过来将多路信号能量合成一路输出，此时也可称为合路器。它是一个可逆网络，既可作为分配器用，又可作为合路器用。 功率分

38、配器的类型很多，有波导型、同轴线型、腔体型、微带型等功分器。大功率微波功分器采用波导或同轴线结构，中、小功率则用带状线型或微带线结构。功分器的主要技术指标：1、 输入输出驻波比2、隔离度 3、分配损耗 4、插入损耗 或 5、幅度平衡度：频带内功分器所有输出端口之间的幅度误差误差的最大值。6、频带宽度。微带功分器的技术指标名称二功分器三功分器四功分器工作频带800 1000MHz，1710 2500MHz功率容限(W)20分配比(dB)34.856插损(dB)0.250.30.5隔离度(dB)20回波损耗(dB)20互调-140dBc（+43dBm2）阻抗()50连接方式N-F型4、定向耦合器定

39、向耦合器的应用l 利用定向耦合器可以获得一部分能量，可用于监测功率、频率和频谱。l 利用定向耦合器组成反射计，可测量插入衰减、回波损耗、驻波比等。l 在雷达系统里，用定向耦合器将主线中的部分能量提取出来，供调试和测量用。l 在移动通信系统里，尤其是室内分布系统，采用大量的定向耦合器，实现系统信号覆盖。l 在微波测量功率时，利用定向耦合器扩大测量功率范围定向耦合器的主要技术指1、 耦合度C 2、 耦合（分配损耗）由于定向耦合器输入信号的一定能量传输到耦合端而引起主线输出功率的减小，它等于主线插入损耗的最小理论值，称为耦合损耗或分配损耗。分配损耗的大小与耦合度的关耦合度/dB35671015203

40、0分配损耗/dB31.651.260.970.460.140.040.0043、 隔离度D和方向性D 定向耦合器的隔离度D的定义为输入端口的输入功率P1与隔离端的输出功率P4之比，用分贝（dB）表示为：隔离度 方向性 4、 输入/输出驻波比5、 频带宽度6、 插入损耗移动通信系统中微带耦合器的技术指标频率范围806 1000MHz、 1710 2500MHz耦合度(dB)610152030功率容限(W)20分配损耗(dB)1.260.460.140.040.004耦合度波动范围(dB)60.8100.8151.0201.0301.5插入损耗(dB)0.25回波损耗(dB)20（所有端口）方向性

41、(dB)20互调-140dBc（+43dBm2）阻抗()50移动通信系统中腔体耦合器的技术指标频率范围806-1000MHz、 1710-2500MHz耦合度(dB)6dB10dB15dB20dB30dB功率容限(W)50分配损耗(dB)1.260.4540.1540.0450.004耦合度波动范围(dB)60.8100.8151.0201.0301.5插入损耗(dB)0.15回波损耗(dB)20（所有端口）方向性(dB)20互调-140dBc（+43dBm2）阻抗()505、滤波器滤波器具有选频功能，可以分隔频率，使需要的频率通过，而抑制不需要或有害的频率信号。常用的微波滤波器有：1. 集中

42、参数滤波器2. 微带线滤波器3. 机械结构的滤波器（腔体滤波器）滤波器的技术指标1. 频率范围 滤波器的通带频率范围，也称为工作频率范围，可有两种定义方式：l 3dB带宽：由通带最小插入损耗点（通带传输特性的最高点）向下移3dB时测得通带宽度。l 插损带宽：满足插入损耗时所测得的带宽。2. 插入损耗3. 带内波动4. 带外抑制5. 矩形系数6. 输入、输出端驻波比带通滤波器的特性曲线移动通信系统中的滤波器实例1、CDMA-IS95发射滤波器1通带频率（MHz）870 880MHz2插入损耗（dB）1.5dB3带内波动（dB）0.6dB4带外抑制（dB）90dB825 835MHz；22dBF0

43、7.5MHz；50dB F015MHz5回波损耗（dB）20dB6功率容量（W）100W7输入阻抗508端口形式SMA-F9工作温度-20 +6010结构尺寸LWH1206236（mm）2、TD-SCDMA滤波器1频率范围（MHz）2010 2025MHz2带宽（MHz）15MHz3带内插损（dB）1.2dB4通带波动（dB）0.3dB5回波损耗（dB）17.5dB6带外抑制（dB）71.2dB1MHz 1785MHz；61.2dB1785MHz 1920MHz；43dB1920MHz 1980MHz；19dB1980MHz 1990MHz；19dB2045MHz 2058MHz；43dB20

44、58MHz 2110MHz；60dB2110MHz 2170MHz；41.2dB2170MHz 6000MHz。7群时延波动50nS8输入功率10W9端口类型IN：N（F）； OUT：SMA（F）10工作温度-40 +8011工作湿度8 9512结构尺寸LWH735944（mm）3、微波介质滤波器1中心频率f02017.5MHz2插入损耗3.0dB（在255）3.5dB（在-40 85）3通带宽度f07.5MHz4通带波动0.5dB5驻波比2.0:16阻带衰减（绝对值）38dB（1920MHz）；14dB（1980MHz）7允许最大输入功率1W8输入/输出阻抗506、双工器在移动通信系统里，移

45、动台（手机）、基站、直放站、增强器等双工工作时，通过天线共用器，使同一副天线得以同时提供给收、发信机使用，并且要求不互相影响，这种收、发天线共用器，又称为双工器。 这里所说的收、发信号之间不互相影响，主要是指发射信号对接收信号的影响，因为，发射信号电平比接收信号电平高得多。发射信号对接收信号的主要影响有两方面：l 一方面是发射信号电平不能通过双工器泄入收信机。因为，高的发射功率可能使收信机前端电路轻者阻塞、重者烧毁。因此，必须通过一系列抑制电路，将进入收信机前端电路的电平抑制到阻塞电平以下，实现的措施，可以通过设置高性能收信带通滤波器来实现。l 另一方面是防止发信机输出的边带外噪声进入收信机，

46、形成对收信机的干扰，实现的措施，可通过设置发信机的带通滤波器加以解决。双工器的主要技术指标1、双工器的隔离度2、双工器的驻波比3、双工器的插入损耗4、双工器的频带宽度移动通信中的双工器实例CDMA双工器1通道Rx（上行）Tx（下行）2通带频率825 835MHz870 880MHz3插入损耗1.8dB1.8dB4带内波纹0.6dB0.6dB5带外抑制80dB870 880MHz16dBF07.5MHz35dB F015MHz80dB825 835MHz16dBF07.5MHz35dB F015MHz6回波损耗20dB20dB7功率容量60W60W8阻抗50509端口形式SMA-F10工作温度-

47、20 +6011结构尺寸120mm120mm36mmGSM双工器1通道Rx（上行）Tx（下行）2通带频率909 915MHz954 960MHz3插入损耗1.6dB1.6dB4带内波纹0.5dB0.5dB5通道隔离85dB85dB6带外抑制85dB954 960MHz85dB909 915MHz7回波损耗20dB20dB8功率容量60W60W9阻抗505010端口形式SMA-F11工作温度-20 6012结构尺寸198mm70mm41mm7、多频合路器多频合路器是把多个频率（如GSM、CDMA、DCS、WCDMA、TD-SCDMA等）不同的信号合并在一条传输线上传播的器件，分路器的功能与之相反

48、。 多频合路器的种类：双频合路器、三频合路器和多频合路器多频合路器的技术指标双频合路器三频合路器三频合路器适用范围GSM/CDMAGSM/ DCS/CDMAGSM/DCS/WCDMA通带频率825 880MHz909 960MHz825 960MHz1710 1880MHz909 960MHz1710 2170MHz插入损耗0.5dB0.5dB0.5dB驻波比1.251.251.2带外抑制75dB70dB1710MHz80dB960MHz75dB通道隔离75dB75dB75dB带内波动0.3dB0.3dB0.3dB带内平度0.2dB0.2dB0.2dB三阶互调130dBc130dBc130dBc输入阻抗505050输出阻抗505050最大功率