北邮电磁场与电磁波测量试验

1、北京邮电大学电磁场与微波测量实验报告班级： 2012211203学院：电子工程学院撰写人：杨纯 2012210885组员： 周渡2012210886代成 2012210887微波实验单元项目实验一频谱分析仪的使用1. 实验目的1. 了解频谱分析仪的工作原理，熟悉它的使用方法2. 了解微波信号发生器的使用方法2. 实验设备1. 频谱分析仪2. 微波信号发生器3. 实验原理频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，主要的功能是在频域里显示输入信号的频谱特性。输入信号经衰减器直接外加到混波器，可调变的本地振荡器经与CRT同步的扫描产生器产生随时间作线性变化的振荡频率， 经混波器与输入信号混波降频后的中频

2、信号 （IF）再放大，滤波与检波传送到CRT的垂直方向板，因此在 CRT的纵轴显示信号振幅与频率的对应关系。较低的 RBW固然有助於不同频率信号的分辨与量测，低的RBW将滤除较高频率的信号成份，导致信号显示时产生失真， 失真值与设定的RBW密切相关，较高的RBW 固然有助於宽频带信号的侦测，将增加杂讯底层值（Noise Floor），降低量测灵敏度，对于侦测低强度的信号易产生阻碍，因此适当的RBW宽度是正确使用频谱分析仪重要的概念。4. 实验内容4.1单载波信号的频谱测量4.1.1实验操作步骤1按照下图连接测试2设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（ 900MHz、10dBm）3设

3、置频谱分析仪的中心频率为微波信号发生器的输出频率，设置合适的扫描带宽，适当调 整参考电平使频谱图显示在合适的位置。4用峰值搜索功能测量信号的频率和电平，测试数据记录到表4.1中5用差值光标功能测量信号和噪声的相对电平（信噪比），同时记录频谱分析仪的分辨率和带宽设置4.1.2实验数据记录表4.1单载波信号的频谱测量频率设置（MHz）850MHz900MHz950MHz电平设置（dBm）-10dBm-15dBm-20dBm实测频率（MHz）849.16899.17950.00实测电平（dBm）-9.45-13.72-20.42信噪比（dB/RBW）-51.10-45.47-38.604.2带载波信

4、号的杂散测量4.2.1实验操作步骤1设置微波信号发生器输出制定频率和功率的正弦波（850MHz、-20dBm）2设置频谱分析仪的中心频率为微波信号发生器的输出频率，设置合适的扫描带宽，适当调 整参考电平使频谱图显示在合适的位置。3用频谱分析仪测量输出信号的频率和电平，测试数据记录到表4.2中4增加频谱分析仪的扫描带宽，如100MHz,用手动设置功能适当减小频谱分析仪的分辨率带宽，观察频谱图的变化，直到观测到杂散信号为止。5.在频谱图中确定最大杂散信号，用差值光标功能测量信号和最大杂散信号的相对电平（杂散抑制度）422实验数据记录及图像warKeriI?J厂8(P Rl 1 1-r *表4.2杂

5、散波测量信号频率（MHz）信号电平（dBm）杂散抑制度（dB）850-9.5-80.98900-13.87-83.19950-20.37-81.0314.2.3实验数据分析杂散信号产生原因：过度激励分析仪的输入可能会导致杂散信号4.3相位噪声测量4.3.1实验操作步骤1. 设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（ 850MHz、-10dBm）2. 设置频谱分析仪的中心频率为微波信号发生器的输出频率，设置扫描带宽为50KHz设置合适的分辨率带宽和视频带宽，适当调整参考电平使频谱图显示在合适的位置3. 用峰值搜索功能测量信号的频率和电平，测试数据记录到表4.3中4. 用差值光标和噪声光标

6、功能测量偏离信号10KHZ的相位噪声，测试数据记录到表4.3中5. 将扫描带宽设置为 500KHZ,设置合适的分辨率带宽和扫描带宽，利用同样的方法测量偏离信号100KHZ的相位噪声，测试数据记录到表4.3中6. 改变输出频率，重复以上测量，测试数据记录到表4.3中4.3.2实验数据记录表4.3相位噪声测量信号频率（MHz）信号电平（dBm）相位噪声（dB/Hz）偏离10KHz偏离100KHz850（ -10 dBm）-9.54-12.22-75.54900（ -15 dBm）-13.86-13.65-60.02950（ -20 dBm）-20.49-26.02-84.324.4幅频特性测量4.

7、4.1实验操作步骤1. 设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（ 850MHz、-20dBm）2. 设置频谱分析仪的中心频率为微波信号发生器的输出频率，设置合适的扫描带宽（如 100MHZ）,适当调整参考电平，是频谱图显示在合适位置。3. 设置频谱分析仪的轨迹为最大保持值。4. 按照一定的步进（如0.1MHZ），用手动旋钮在指定频率范围内（如830-870MHZ）调整微波信号发生器的输出频率，观察频谱分析仪现实的幅频特性曲线。5. 用峰值搜索功能测量输出信号在指定频带内的最高电平，测试数据并记录到表中4.4。6. 用差值光标功能测量输出信号在指定频带内的幅频特性，测试数据并记录到表中

8、4.4。7. 改变测试频率范围，重复以上测量。4.4.2实验数据记录及图像-40. 0ATT IOlMACENTER-20.0950.0000-so. o表4.4幅频特性测量频率范围（MHz）最咼电平（dBm）幅频特性/dBp-p/带宽850 20-20.610.84/40=0.021900 20-19.341.12/40=0.028950 20-21.451.50/40=0.03754.5衰减器的特性测量实验按照上图连接测试。4.5.1衰减器测量4.5.1.1实验操作步骤1设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（如850MHz、-20dBm ）。2将输入输出电缆短接。用频谱分析仪测

9、量衰减器的输入信号电平，测试数据记录到表格1中。3接入被测衰减器。用频谱分析仪测量衰减器的输出信号电平，计算衰减器的衰减量以及与 标称值得误差，测试数据记录到表格1中。4改变微波信号发生器的输出频率，重复以上测量，测试数据记录到表格4.5中。4.5.1.2实验数据记录表4.5衰减器的衰减量测量测试频率（MHz）输入信号电平（dBm）输出信号电平（dBm）衰减量（dBm）标称误差（dB）850-20.28-30.029.740.26900-19.43-29.4810.050.05950-20.67-30.459.780.22分析:因为我们本次实验并没有对应的衰减器，因此使用的衰减器是 PIN衰减

10、器，上面标明的衰减量为=10dB,而实际上要求用的衰减器其衰减量为10dB,因此在计算标称误差的时候，是以标准衰减量10dB来计算的。可见：误差在允许的范围内可以被接受。4.5.2幅频特性测量4.521实验操作步骤1设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（如850MHz、-20dBm ）。2将输入和输出电缆短接。用频谱分析仪测量并记录衰减器的输入信号电平。3接入被测衰减器。设置频谱分析仪的中心频率为指定频率（如850MHZ），设置合适的扫描带宽（如100MHZ），适当调整参考电平使频谱图显示在合适的位置。4. 设置频谱分析仪的轨迹为最大保持功能（Trace-Trace type Ma

11、x hold）.5按照一定的步进（如 0.1MHZ）,用手动旋钮在指定的频率范围内（如 830870MHZ），调整 微波信号发生器的输出频率，在频谱分析仪上显示幅频特性曲线。测量并计算衰减器在指定频带内的最小衰减和幅频6.根据频谱分析仪显示的幅频特性曲线， 特性，测试数据记录到表4.6中。4.5.2.2实验数据记录表4.6衰减器的幅频特性测量频率范围（MHz）最小衰减量幅频特性（dBp-p/带宽）8308709.521.32/40=0.0338809209.931.04/40=0.0269309708.991.49/40=0.0374.6定性耦合器特性测量4.6.1耦合度测量4.6.1.1实验

12、操作步骤（1）按照如图所示连接测试系统（2）设置微波信号发生器输出制定功率和频率的单载波信号（如850MHz、-20dBm）（3 ）将输入和输出电缆相接。用频谱分析仪测量定向耦合器输入端口1的输入信号电平,测试数据记录到表 4.7中（4） 接入被测定向耦合器（注意输出端口接匹配负载）。用频谱分析仪测量定向耦合器耦合 端口 3的输出信号电平，计算定向耦合器的耦合度，测试数据列入表4.7中（5） 改变测试频率，重复以上实验，测试数据列入表4.7中4.6.1.2实验数据记录表4.7定向耦合器的耦合度测量测试频率（MHZ850900950端口 1输入功率（dBm-20.28-19.43-20.67端口

13、 3输入功率（dBm-31.27-30.70-31.26耦合度（dB）10.9911.2710.59分析：由表4.7可以看出测试频率改变时，耦合度有一定变化，说明耦合度 与频率有关。4.6.2插入损耗测量4.6.2.1实验操作步骤1按照如图所示连接测试系统2设置微波信号发生器输出制定功率和频率的单载波信号（如850MHz、-20dBm）3将输入和输出电缆相接。用频谱分析仪测量定向耦合器输入端口1的输入信号电平，测试数据记录到表4.8中4入被测定向耦合器（注意端口3接匹配负载）。用频谱分析仪测量定向耦合器耦合端口2的输出信号电平，计算定向耦合器的插入损耗和传输损耗，测试数据列入表4.8中5变测试

14、频率，重复以上实验，测试数据列入表4.8中4.6.2.2实验数据记录表4.8耦合度（dB）/耦合损耗（dB）测试频率（MHZ850900950端口 1输入功率（dBm-20.28-19.43-20.67端口 2输入功率（dBm-20.76-20.64-22.08插入损耗（dB）0.481.211.41传输损耗（dB）0.350.720.83分析：由表4.8可知，频率变化时，插入损耗有一定变化，说明插入损耗与频率 有关。4.6.3定向耦合器的隔离度测量 4.6.3.1实验操作步骤1.按照如图所示连接测试系统（测量端口2、3的隔离度）2. 设置微波信号发生器输出制定功率和频率的单载波信号（如850

15、MHz、-20dBm）3. 将输入和输出电缆相接。用频谱分析仪测量定向耦合器输入端口3的输入信号电平，测试 数据记录到表4.9中4. 接入被测定向耦合器（注意端口1接匹配负载）。用频谱分析仪测量定向耦合器耦合端口2的输出信号电平，计算端口2、3之间的隔离度，测试数据列入表4.9中5. 改变测试频率，重复以上实验，测试数据列入表4.9中4.6.3.2实验数据记录表4.9定向耦合器隔离度测量测试频率（mhz850900950耦合端口 3输入功率（dBn）-20.28-19.43-20.67耦合端口 2输入功率（dBn）-36.35-35.76-34.522、3端口隔离度（dB）16.0716.33

16、13.854.6.4耦合度的幅频特性测量4.6.4.1实验操作步骤1设置微波信号发生器输出制定功率和频率的单载波信号（如850MHz、-20dBm）2将输入和输出电缆相接。用频谱分析仪测量并记录衰减器的输入信号电平3接入被测定向耦合器。设置频谱分析仪的中心频率为指定频率（如850MHz），设置合适的扫描带宽（如100MHz），适当调整参考电平使频谱图显示在合适的位置4设置频谱分析仪的轨迹为最大值保持功能（Trace-Trace Type-Max Hold）5按照一定的步进（如 1MHz），用手动旋钮在指定的频率范围内（如 830870MHz）调整微波信号发生器的输出频率，在频谱分析仪上显示出频

17、谱特性曲线6根据频谱分析仪显示的幅频特性曲线，测量并计算耦合器在指定频带内的耦合度的最小值和幅频特性，测试数据记录到自己设计的表中4.6.4.2实验数据记录表4.10耦合度幅频特性测量频率范围（MHz）输出最高电平（dBm）幅频特性/dBp-p/带宽850 20-30.062.30/40=0.058900 20-31.000.63/40=0.016950 20-30.971.20/40=0.0304.7滤波器特性及其测量4.7.1传输特性测量4.7.1.1实验操作步骤1按照图示连接测试系统2设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（如850MHz、-20dBm）.3将输入和输出电缆短接

18、。用频谱分析仪测量衰减器的输入信号电平。4接入被测滤波器。设置频谱分析仪的中心频率为指定频率（如880MHz），设置合适的扫描带宽（如80MHz），适当调整参考电平使频谱图显示在合适的位置。5按照一定的步进（如 1MHz），用手动旋钮在指定的频率范围内（如840920MHz）调整微波信号发生器的输出频率，在频谱分析仪上观察扫描带宽是否合适，根据观测结果适当调整频谱分析仪的扫描线。6设置频谱分析仪的轨迹为最大值保持功能（Trace Trace Type- Max Hold）。7按照一定的步进（如 0.1MHz），用手动旋钮在指定的频率范围内（如 830870MHz）调整 微波信号发生器的输出频率，在频谱分析仪上观察扫描带宽是否合适，根据观测结果适当调整频谱分析仪的扫描线。8根据频谱分析仪显示的幅频特性曲线，测量并计算滤波器的中心频率、3db带宽、插入损耗、带内波动。裙带带宽、带外抑制度等指标，测量数据记录在数据表格中。9将滤波器的输入和输出端口互换、重复上述测量。观察幅频特性曲线的变化并进行分析。4.7.1.2实验数据记录及图像中心频率（MHz3dB带宽(MHz)插入损耗（dB）带内波动（dBp-p）裙带带宽（MHz）带外抑制度（dB）880.3355.661.681