微波测量实验报告一

近代微波测量实验报告一近代微波测量实验报告一 姓名 学号 学院 时间 年 月 一 实验名称 频谱仪的使用及 VCO 测量 二 实验目的 了解频谱仪原理 熟悉频谱仪的参数设置及使用方法 掌握信号频率 功 率 相位噪声和谐波的测试方法 三 实验内容 1 点频信号测试 测试信号源输出点频信号 1GHz 的二次和三次谐波抑制比 输出功率分别为 20dBm 和 20dBm 测试信号的相噪 10KHz 100KHz 1MHz 考察仪器分辨力带宽 视频带宽等设置对测试结果的影响 2 VCO 测试 测试 VCO 的输出频率范围 输出功率 包括对应的控制电压 测试某频 率点的相噪 1MHz 和二次 三次谐波抑制比 四 实验器材 RS 公司 SMBV 信号源 FSL6 频谱仪 APS3005S 直流稳压电源 VCO 微波同轴电缆 微波转接头 五 实验原理及实验步骤 相位噪声 相位噪声 在频域内 一个理想正弦波信号的表现是一个单谱线 实际信号 除了主信号之外还包括一些离散的谱线 它们是随机的幅度和相位的抖动 在 正常信号的左右两边以边带调制的形式出现 在频域内信号的所有不稳定度总 和表现为载波两侧的噪声边带 边带噪声是一个间接的测量与射频信号功率频 谱相关噪声功率的指标 边带噪声可以表述为调频边带噪声和调幅边带噪声 大多数的被相位噪声测试系统测量信号的调幅边带功率相对调频边带功率来说 都很小 所以对大多数信号来说测量的边带噪声就是调频边带噪声 即相位噪 声也称单边带相位噪声 它的定义为 1Hz 带宽内相位调制边带的功率和信号 总功率的比值 单位为 dBc Hz 在信号频谱分析仪上 边带噪声是相位噪声和 幅度噪声的总和 通常当已知调幅噪声远小于相位噪声时 小于 10dB 以上 在 频谱仪上读出的边带噪声即为相位噪声 实验步骤实验步骤 a 设置矢量信号源 分别产生产生频率为 1GHz 功率为 20dBm 和 20dBm 的正弦信号 b 连接信号源与频谱仪 c 设置频谱分析仪 设置中心频率为 1GHz 通过调整 Res BW 和 Video BW 显示被测信号 d 测试在偏离信号 10KHz 100KHz 1MHz 时的相位噪声 e 调整频谱仪起始 终止频率或带宽使得屏幕足够显示频率为 1GHz 信号 的二次和三次谐波 f 通过 Mkr 键选择 Delta 设置 测量并标示出二次谐波和三次谐波抑制比 g 关闭矢量信号源 连接直流稳压电源 VCO 及频谱分析仪 h 通过调节直流稳压电源的电压大小 在频谱仪上观察信号的频率和输出 功率的变化 记录下最大和最小功率 可得 VCO 的输出频率范围 i 选定频率点 控制电压 7 4V 输出功率 14 38dBm 频率 1 502817GHz 测试该频率点的相噪 1MHz 和二次 三次谐波抑制 比 六 实验结果 1 点频信号测试数据及图片 相位噪声 dBc Hz 输入频 率 输入功 率 二次谐波 抑制比 三次谐波 抑制比 10KHz 10KHz 1MHz 1GHz20dBm26 80dBc42 63dBc101 37103 28110 19 1GHz 20dBm47 27dBc60 6 dBc102 37104 48115 67 数据图片 a 输入功率为 20dBm 时 二次 三次谐波抑制比 信号的相噪 10KHz 100KHz 1MHz b 输入功率为 20dBm 时 二次 三次谐波抑制比 信号的相噪 10KHz 100KHz 1MHz 2 VCO 测试数据 1 VCO 输出频率范围 输出功率 控制电压 V 1 05 05 710 020 0 输出频率 GHz 3 17073 20261 38961 68372 2851 输出功率 dBm 3 41 6214 4715 586 94 测试得 VCO 输出频率范围为 1 3896GHz 5 7V 3 1707GHz 1 0V 2 频率点的相噪和谐波抑制比 选定频率点 控制电压 7 4V 输出功率 14 38dBm 频率 1 502817GHz 相位噪声 dBc Hz 二次谐波抑制比 dBc 三次谐波抑制比 dBc 99 0412 1924 54 七 讨论 频谱仪的 RBW VBW ATT 对仪器显示的噪声电平 扫描时间等有什么 影响 答 a RBW 分辨率带宽 在频谱分析仪中 频率分辨率是一个非常重要的概念 它是由中频滤波 器的带宽所决定的 通常情况下 RBW 等于被测频谱带宽 但为了提高测 量精确性 灵敏度和效率 RBW 也可以不同于频谱带宽 RBW 太大将淹 没杂散信号 RBW 太小则导致扫描时间太长 b VBW 视频带宽 VBW 反映的是频谱分析仪接收机中位于包络检波器之后的视频滤波器 的带宽 改变 VBW 的设置 可以减小噪声峰值的变化量 提高较低信噪比 信号测量的分辨率和复现率 更容易发现隐藏在噪声中的小信号 在其他 设置不改变的情况下 减小 VBW 频谱仪扫描时间会增加 其测试曲线更 加光滑 c ATT 衰减器 一般地 衰减器有三方面作用 保护频谱仪不受损坏 测量高电平信号时 为了不烧坏频谱分析仪 必 须对信号进行衰减 提高测试的准确性 混频器是非线性器件 当输入混频器的信号电平较 高时 会产生许多产物 而且电平太高会干扰测试结果 使无互调范围减 小 当输入信号电平在混频器 1dB 压缩点以上时 测试结果将不准确 提高频谱仪动