近代微波测量思考题.doc

思考题11、 微波测量系统通常由哪几部分组成？三部分:1)信号源,2)测量装置,3)指示/显示设备2、 微波信号分析（测量）的基本对象是哪两个？其他还有哪些?测量的基本对象是:1)频率2)功率3)信号电平4)频谱3、 微波网络的反射参数、传输参数有哪些？他们怎样定义的？彼此间有何关系？4、何谓“三大误差”？各自的表现有何特点？怎样减小或消除？1)系统误差:由分析和测量的装置的不理想引起,不随时间变化,通过校准来消除2)随机误差:来源于仪器的噪声,开关重复性,连接器重复性,随机时间变化,单峰性,对称性,不能通过校准来消除,可以通过统计平均来减少3)漂移误差:校准后仪器或系统特性变化,由温度变化引起,可以通过进一步校准消除5、微波信号源怎样分类？振荡器与信号发生器有何不同？功率信号发生器属于前者还是后者？微波信号源按照设计性能和用途的不同进行分类,信号发生器的核心部分是微波振荡器,功率信号发生器属于信号发生器.6、普通三极管提高工作频率时受到哪些因素的限制？1)极间电子渡越时间效应2)极间电容及引线电感7、与灯塔管、金属陶瓷管之类的“静电控制式”三极管相比，反射速调管在原理上有何重大的突破？利用控制反射极的负电压正好使电子在反射场区内往返的渡越时间正好等于N=（n+3/4）个振荡周期，则腔体所获得的能量最大，振荡最强，输出功率达最大值。（利用电子在渡越时间内与交变电磁场相互作用并交换能量以产生并维持微波振荡的电子管）。8、反射速调管振荡器的f0什么决定？为什么说它是一种VCO?试问：（1）将它作为点频源来使用时；（2）将其作为窄带扫频源使用时，怎样选择振荡区、调制电压的波形和幅度以及反射极电压Er之值？f0主要由腔体的尺寸决定，速调管的频率大范围改变只要靠改变腔体的尺寸；反射极电压也可对f0作小范围调谐（一般只有数十兆赫），所以它是一种VCO。对点频源来使用时，调制电压的波形应为方波，使电压方波的一个波顶正好处在所选定的工作频区的中央，而另一个波顶则落在两个相邻振荡频区之间的空党内。Er=（n+3/4）9、Gunn氏管振荡器及雪崩二极管振荡器各有何特点？PIN管与普通二极管有何不同？怎样用它来进行调幅或电调衰减？耿氏二极管：作为连续波振荡器虽然效率较低，但是由可调谐波频率带宽，噪声低，频率适中等有点；雪崩二极管：能工作连续波和脉冲波状态，最大特点：能工作到很高的毫米波频段而且有相当大的功率输出，但比起耿氏管噪声较高，调谐范围较窄。PIN管事一种特殊的二极管，在P区和N区中间有一层极薄的几乎为纯半导体的I区（本征区），当在两端加负压时，管子具有很大的电阻，同时具有低电容，低损耗和高耐压。加正压时，管子变成很低电阻，其电阻值随正向偏流愈大而愈小，最低能小于1欧，而接近短路。 当管子零偏时，由于其阻值甚高，对通过它的传向负载的传输功率几乎不发生影响，即其实衰减接近于零；随着加入管子的正偏流不断加大，管子愈益接近短路；由它反射的功率愈大，通过它输出的功率便愈小，即传输衰减愈大。10、微波信号发生器的主要性能指标是哪些？频率范围，频率准确度与稳定度，频率分辨率，频率切换时间，频谱纯度，载波的相对谐波含量，载波的相对分谐波含量，单边带相位噪声，输出电平（输出功率），功率稳定度、平坦度和准确度，功率稳定度，功率平坦度，功率准确度，扫频宽度，点频准确度（单频频率误差），扫频准确度，扫描时间，剩余调频，频标误差。11、比较变容管和YIG调谐各有何优点？12、微波扫频信号发生器主要由哪几部分组成？扫频信号源、测量装置、检测指示设备。13、微波测量信号源应具备哪些性能特性?14、降低微波信号源的输出驻波系数主要采取哪几种技术或措施，并比较它们的主要优缺点?15、给出一种VCO锁相振荡源的原理方框图，并描述其工作原理。解:将被稳频的震荡器的一部分输出,与一个频率高度稳定的参考信号一同加到鉴相器,比较其相位,鉴相器输出的误差信号加到压控振荡器作为频率微调电压,构成一个封闭的自动控制环路.16、给出一种微波信号源自动电平控制（ALC）稳幅装置的原理方框图，并简要说明工作原理及采用该装置所带来的好处。工作原理:将振荡器输出取出一部分,经检波后的电压,Vd加到差分放大器的一个输入端与另一个输出端所加到的稳定参考电压Vr相比较,把差分放大器的输出电流用来控制PIN调制器的衰减,以达到纠正幅度变动的目的，采用定向耦合器取样的另一个重要优点是能显著改善稳幅源输出端内德有效源反射系数.17、与传统的调谐回路式信号发生器相比，频率合成式发生器有何突出的优点？直接合成和锁相合成相比，各有何优缺点？怎样才能将锁相频率提高到微波频段？突出优点:可以以单一的标准频率源综合出各种不同的所需频率,这些频率都与该频率源具有同样的稳定度和准确度.直接式合成器具有工作稳定,可靠,改变频率迅速等优点,但是由于所需的混频器.滤波器等基本方块数量很多,所以整个设备体积重大,成本高,耗电多等缺点:加上出现寄生调制等干扰波的可能性较多及频率不易达到微波范围.锁相合成式线路复杂性以及体积,总量,耗电等方面比直接式均大有改进,杂波抑制较好并能用到微波频率范围.缺点是频率转换速度较慢,环路可能失锁等等.倍频锁相环输出频率的上限受到分频器所能直接计数的最高频率的限制.为了使F0能达到微波频率范围,在锁相环路中加入混频器,有时还需要选用除以N2分频器.F0=(F1+NFr)N2,最小步长级为N2Fr.18、试述直接频率合成和锁相频率合成基本原理及其特点。直接频率合成基本原理是利用大量的混频器(加,减),倍频器和分频器等基本方块组合起来,对标准频率进行必要的算数操作,再加上必要的放大器和滤波器以分离并选择出所需要的频率信号.锁相式利用锁相环(PLL)以标准频率源来控制一个频率可变的压控振荡器(VCO),而出后者输出信号.19、试述谐波混频法扩展频率的基本原理。思考题21、 写出以下常用三种理想标准负载的反射系数值：（a）短路器；(b)开路器；(c)匹配负载。2、 插入损耗与衰减是否为同一概念，为什么?插入损耗指在传输系统的某处由于元件或器件的插入而发生的负载功率的损耗，它表示为该元件或器件插入前负载上所接收到的功率与插入后同一负载上所接收到的功率以分贝为单位的比值。3、 被测两端口网络置于完全匹配的测试系统中，耗散损失AD是否等于衰减A，为什么?4、 频谱分析仪能够测量一些什么参数？可测量信号的频谱、幅度、频率5、 网络分析仪如何分类？其基本构造有哪几部分？各部分的作用如何？6、 矢量网络分析仪的校准方法主要有哪些？各方法特点如何？试述全二口校准方法。7、 说明线性网络和非线性网络的特性。8、 对线性网络来说，无线性失真传输必须满足哪两项标准？在所用频带内,器件或系统的幅度响应必须保持平坦。这就意味着，在带内所有频率范围内信号衰减相同；在所用频带内，相位响应必须线性。 9、 什么是插入相移？什么是群延迟？它们有什么作用？描述相位变化随着频率变化的快慢程度的量称为群延迟。10、 什么是放大器的1dB增益压缩点？简要说明其测量方法。当放大器输入功率不断增加时，会出现输出功率与输入功率不再呈线性增长的现象。这种现象称为放大器的饱和压缩或增益压缩。当放大器的增益压缩到达1dB时的输入功率称为1dB压缩点。11、矢量网络分析仪时域测量功能有何应用？应用于测量天线系统驻波系数增益和方向图。12、描述谐振腔的参数有哪些？固有品质因素，外观品质因素，有载品质因素。13、 谐振腔的Q值有哪几个？分别是怎样定义的？各Q值之间的关系如何？14、 谐振腔的耦合方式有哪些？耦合系数K是如何定义的？耦合状态有哪几种？简述传输法和反射法测量谐振腔固有品质因数的方法。15、分别写出通过式、终端反射式微波谐振腔固有品质因数Q0的测试方案，其中包括1）组建Q0值测试系统方框图；2）测试步骤和计算公式；3）主要测试误差源。16、 试述介电常数的定义。可用几种方法来测量介质参数？介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，在相同的原电场中某一介质中的电容率与真空中的电容率的比值即为相对介电常数。谐振腔微扰法，开式谐振腔法测量介质参数。17、试述谐振腔法测量介质参数的方法。可用一具体例子予以说明。谐振腔法是将介质样品放入空腔谐振器中，根据放入前后其谐振频率和Q值的变化来测量介质参数。18、 简述信号噪声的基本概念。19、什么是噪声系数？请描述测量噪声系数的方法。噪声系数NF=输入端信噪比/输出端信噪比，单位常用“dB”。20、 什么是相位噪声？如何测量？相位噪声和抖动是对同一种现象的两种不同的定量方式。在理想情况下，一个频率固定的完美的脉冲信号(以1 MHz为例)的持续时间应该恰好是1微秒，每500ns有一个跳变沿。但不幸的是，这种信号并不存在。实际信号的信号周期的长度总会有一定变化，从而导致下一个沿的到来时间不确定。这种不确定就是相位噪声，或者说抖动。21、什么是交调失真？什么是交调截点值？如何测量放大器的三阶交调？交调失真即交叉干扰调制所造成的一种谐波失真，即是当两个不同频率的谐波信号同时输入到有源器件时，其中一个信号对于另一个信号所产生的一种调制现象使得另一个信号偏离了正弦波形状，即产生了失真交调失真。截点值是用来描述放大器或接收机整机的动态范围。它是一个常数，不随输入信号的大小变化而变化。22、请描述什么是频谱仪的分辨率带宽RBW和视频带宽VBW？ 频谱仪使用时它们应该如何选择？RBW实际上是频谱仪内部滤波器的带宽，（是中频滤波器的3dB带宽），设置它的大小，能决定是否能把两个相临很近的信号分开。它的设置对测试结果是有影响的。只有设置RBW大于或等于工作带宽时，读数才准确，但是如果信号太弱，频谱仪则无法分辨信号，此时即使RBW大于工作带宽读数也会不准。VBW是峰值检波后滤波器带宽，主要是使测试信号更加圆滑。也是3dB带宽。附加：1. 时间“秒（S）”的定义是怎样规定的？解:秒是铯-133原子基态的两个超精细能级之间的跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间.2. 频率测量方法是如何分类的？其意义是什么？按照测量装置中是包含由作为标准频率的振荡源,可以分为有源法和无源法两个大类,有源法最常用的方法是外差法和计