微波测试设备概述

第一章微波测试设备1微波测试设备第一节:信号源第二节:信号检测和显示设备

第三节:辅助元件

第四节:系统(简单说明)2第一节:信号源3最基本的波形:正弦波4周期性矩形脉冲885一些调制波形61.1.1振荡信号源1.1.2扫频信号源1.1.3综合信号发生器(或合成信号源)71.1.1振荡信号源8微波振荡信号源9主要性能指指标1.频率范范围2.频率准准确度和分分辨力3.频率稳稳定度4.频谱纯纯度5.射频输输出功率6.射频输输出功率准准确度7.最大输输出功率8.调制特特性10频率准确度度图示11功率输出及及精确度图图示12频谱纯度图图示13实际应用中中一些性能能指标引起起的一些问问题1415161.1.2扫频信号号源1718常见的微波波扫频信号号源(或振振荡器):1.变容二二极管电调调振荡器varactortunedoscillators(VTO)2.YIG电调谐振振荡器YIGtunedoscillators(YTO)3.反射射速调管振振荡器4.返波波管电调谐谐振荡器19扫频线性度度:实际扫扫频轨迹与与理想轨迹迹的偏差20输出功率平平坦度21221.1.3综合信号号发生器(或合合成信号源源)23频率合成的的方法主要要有三种:a)直接接频率合成成b)间接接频率合成成c)直接接数字频率率合成24a)直接接频率合成成由一个高稳稳定度的参参考源,通通过分频、、混频、倍倍频和滤波波等方法产产生所需的的各种输出出频率.25直接频率合合成原理说说明图26b)间接接频率合成成应用锁相环环的频率合合成方法称称为间接频频率合成锁相频率合合成的基本本框图27c)直接接数字频率率合成(DDS)是直接对参参考正弦时时钟进行抽抽样,数字字化,然后后用数字计计算技术和和数模变换换器来产生生信号,实实现频率合合成.28在实际应用用中,可以以采用上述述几种方法法相结合的的方式,来来弥补单独独应用某种种方式所具具有的局限限性.例如如,可以采采用PLL和DDS相结合的的方式,实实现高分辨辨率,低杂杂散输出的的信号.同同样,也可可以利用PLL和DS相结合合的方式,实现具有有高输出频频率,低杂杂散输出的的信号.下面简单介介绍几个频频率合成器器的设计方方案29锁相＋倍频频结构毫米米波频率合合成源30锁相＋混频频结构毫米米波频率合合成源31多环锁相结结构毫米波波频率合成成源方框图图32性能指标1.频率间间隔:最小小频率间隔隔,也称分分辨力2.频率转转换时间:从一个频频率转换到到另一个频频率,并达达到锁定状状态,这个个过程所需需要的时间间3.长期和和短期频率率稳定度长期稳定度度通常以年年月日来计计算典型值为:Δf/f=(10-7—10-10)/每日短期频率稳稳定度是指指秒级频率率稳定度,通常用相相位噪声表表示.33相位噪声的的基本概念念相位噪声是是指信号源源中，由各各种随机噪噪声所引起起的输出信信号瞬时频频率或相位位的起伏，，它表征的的是信号源源输出频率率的短期稳稳定性指标标，是高稳稳定度、高高纯度频率率源的一项项十分重要要的指标。。由于相位位噪声的存存在，引起起载波频谱谱的扩展，，其范围可可以从偏离离载波小于于1Hz一一直延伸到到几兆赫兹兹。34理想情况下下，信号源源输出的信信号是纯的的正弦波信信号，可用用式表示如如下：这样的信号号在频域中中表现为一一根信号谱谱线纯正弦信号号的谱线35但是，在实实际应用中中，所有信信号源的输输出都存在在着不稳定定性，即存存在着幅度度、频率或或相位的起起伏，这样样的不纯信信号可表示示为通常情况下下，信号源源的输出中中都有A(t)，它不不直接造成成频率起伏伏或相位起起伏，在这这里可以忽忽略不计。。这些相位位起伏的特特征描述通通常叫做相相位噪声。。由于频率率是相位对对时间的导导数，因此此研究瞬时时频率稳定定度问题归归结为研究究瞬时相位位起伏的问问题。在频频域用频谱谱分析仪观观察，相位位噪声表现现为噪声边边带连续地地分布在载载波频率的的上下两边边，如图所所示。频域域表示的相相位噪声可可以简单地地看作是无无限数目的的相位调制制边带，每每一个相位位调制边带带又是由一一个低频信信号对载波波进行相位位调制而产产生。不纯正弦信信号的噪声声边带频谱谱36相位噪声的的来源通常情况下下，信号源源的相位起起伏同时具具有随机的的或离散的的特性，用用频谱分析析仪观察的的结果如图图所示。其其中，信号号边带中的的离散分布布的信号称称作杂散分分量，另外外一种为连连续分布的的随机信号号，称作相相位噪声。。信号源中的的杂散分量量一般是由由电源纹波波、机械振振动或系统统内部鉴相相信号的泄泄漏或其它它电路的信信号窜扰，，通过振荡荡器的供电电端或调谐谐端对振荡荡器的输出出信号进行行调频产生生的，这种种杂散的分分布一般情情况下具有有一定的规规律性。另另外一种呈呈随机分布布的相位噪噪声通常是是由振荡器器本身内各各器件所产产生的各种种随机噪声声(如电阻阻产生的热热噪声、半半导体器件件所产生的的散弹噪声声和闪烁噪噪声等)引引起的。其其它电路所所产生的随随机噪声，，也可以通通过振荡器器的供电端端或调谐端端对输出信信号进行调调频产生相相位噪声。。37频谱分析仪仪上显示的的信号源相相位噪声38单边带相位位噪声的定定义信号源中，，由于相位位噪声的存存在，在频频域中，输输出信号的的谱线是以以调制边带带的形式连连续地分布布在载波的的两边，是是双边带的的，并以载载波频率f0为中中心心对对称称。。通通常常分分析析问问题题时时，，只只取取其其中中一一个个边边带带就就可可以以了了，，把把这这一一个个边边带带称称为为单单边边带带(SSB)相相位位噪噪声声，，用用L(fm)表示示，，如如图图所所示示(a)相相位位噪噪声声边边带带(b)单单边边带带相相位位噪噪声声L(fm)39单边边带带相相位位噪噪声声的的定定义义为为偏偏离离载载波波频频率率fm赫兹兹处处，，在在1Hz带带宽宽内内，，一一个个相相位位调调制制边边带带的的功功率率PSSB与总总功功率率PS之比比,即即L(fm)通常常用用对对数数来来表表示示，，单单位位为为dBc/Hz@fm。40第二二节节:信信号号检检测测和和指指示示(显显示示)设设备备1.2.1.检检波波器器1.2.2.功功率率检检测测1.2.3.功功率率计计1.2.4.频频谱谱分分析析仪仪1.2.5.噪噪声声系系数数分分析析仪仪411.2.1.检检波波器器42微波波检检波波器器的的基基本本结结构构43主要要性性能能指指标标频率率范范围围,频频率率响响应应,灵灵敏敏度度,端端口口阻阻抗抗,最最大大输输入入功功率率,极极性性,VSWR,接接头头形形式式检波器主主要作用用44微波检检波器器应用用举例例:451.2.2.功率检检测a)热电电偶b)电阻阻测辐射热热仪46a)热电电偶用于准确测测量温度的的热电子元元件,由由两种连在在一起的不不同金属组组成,这样样连接点间间产生的电电压变化就就是两点间间温度差异异的量度.47b)电阻阻测辐射热热仪利用某些温温度敏感元元件的电阻阻随所加的的功率大小小而变化的的效应,对对功率大小小进行检测测.正温度系数数负温度系数数481.2.3.功率计计功率探头功率测量仪仪49一些传感器器具有代表表性的检测测功率范围围：-70dBm~-20dBm-30dBm~+20dBm-17dBm~+35dBm-10dBm~+35dBm50微波功率计计根据所测测信号的不不同分为连连续波功率率计和脉冲冲功率计.根据读数显显示形式可可以分为模模拟式和数数字式.511.2.4.频谱分分析仪52扫频超外差差式频谱仪仪的原理方方框图532.2.5.噪声系系数测试仪仪a)噪声源源b)噪声系系数计54噪声源有很很多不同的的种类,通通常应用的的噪声源分分为三种类类型:热/冷噪声声源固态噪声源源气体放电噪噪声源55第三节:辅辅助元件1.3.1:衰减器器1.3.2:定向耦耦合器1.3.3:槽线1.3.4:调制器器1.3.5:校准件件561.3.1:衰减器器a)固定定衰减器b)可变变衰减器连续可变步进57a)固定定衰减器(给定衰减减量,计算算电阻值)58性能指标频率范围衰减量衰减精确度度VSWR最大输入功功率接头形式59连续可调衰衰减器性能指标:衰减范围围,损耗60步进衰减器器在一定范围围内按固定定值递增,主要采用用开关和固固定衰减器器相结合的的方式进行行设计性能指标:步进及衰衰减范围,还有损耗耗611.3.2:定向耦耦合器62定向耦合器器有很多不不同的结构构,其中最最常见的是是支线耦合合器,兰格格耦合器和和平行耦合合线耦合器器63基本的定向向耦合器和和双向定向向耦合器的的示意图64性能指标频率范围耦合度耦合度偏差差插入损耗方向性端口阻抗VSWR最大承受功功率接头形式65定向耦合器器的应用66671.3.3:槽线(测量量线):主要要用来测量VSWR,和和波长等参数数.按传输线线的结构来分分,主要有波波导式＆同轴轴式主要包含三部部分:开槽线线,耦合指示示器＆传动矩形波导测量量线68波导开槽线:它是在矩形形波导宽边的的中央开一条条严格平行于于纵向轴线的的长条槽缝构构成的,是与与待测元件连连接的一段波波导传输线.耦合指示机构构它由探针,调调谐腔体,晶晶体检波器和和指示设备构构成.探针通通过波导的槽槽缝伸进波导导内,与所在在位置的电场场发生耦合,在探针上产产生与该处电电场强度成比比例的感应电电动势,并经经过探针的调调谐腔体送至至晶体检波器器,从而转换换成直流电流流,用微安计计等来指示.69矩形波导测量量线示意图70711.3.4:调制器许多微波测试试应用中经常常需要调制信信号,特别是是通信方面,比如幅度调调制,脉冲调调制等721.3.5:校准件为了获得准确确的测试数据据,测试前必必须校掉系统统误差,这样样的测试结果果才是可信的的.矢量网络分析析仪校准件7374第四节:系统统75Agilent8363B矢量量网络分析仪仪7677战区电磁综合合环境测试系系统78T/R组件测测试系统79雷达罩插入相相位延迟测试试系统80天线测试系统统81RCS测试系系统82雷达吸波材料料反射系数测测试系统839、静夜四无邻邻，荒居旧业业贫。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨雨中中黄黄叶叶树树，，灯灯下下白白头头人人。。。。13:31:2113:31:2113:3112/29/20221:31:21PM11、以我独沈沈久，愧君君相见频。。。12月-2213:31:2113:31Dec-2229-Dec-2212、故人人江海海别，，几度度隔山山川。。。13:31:2113:31:2113:31Thursday,December29,202213、乍乍见见翻翻疑疑梦梦，，相相悲悲各各问问年年。。。。12月月-2212月月-2213:31:2113:31:21December29,202214、他乡生白发发，旧国见青青山。。29十二月月20221:31:21下午13:31:2112月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月221:31下下午午12月月-2213:31December29,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/2913:31:2113:31:2129December202217、做前，能能够环视四四周；做时时，你只能能或者最好好沿着以脚脚为起点的的射线向前前。。1:31:21下下午1:31下下午13:31:2112月-229、没有有失败败，只只有暂暂时停停止成成功！！。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、很多事事情努力力了未必必有结果果，但是是不努力力却什么么改变也也没有。。。13:31:2113:31:2113:3112/29/20221:31:21PM11、成成功功就就是是日日复复一一日日那那一一点点点点小小小小努努力力的的积积累累。。。。12月月-2213:31:2113:31Dec-2229-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可可得无无限完完美。。。13:31:2113:31:2113:31Thursday,December29,202213、不知香积寺寺，数里入云云峰。。12月-2212月-2213:31:2113:31:21December29,202214、意志坚坚强的人人能把世世界放在在手中像像泥块一一样任意意揉捏。。29十十二月20221:31:21下午午13:31:2112月-2215、楚塞三湘湘接，荆门门九派通。。。。十二月221:31下下午12月-2213:31December29,202216、少年十十五二十十时，步步行夺得得胡马骑骑。。2022/12/2913:31:2213:31:2229December202217、空空山山新新雨雨后后，，天天气气晚晚来来秋秋。。。。1:31:22下下午午1:31下下午午13:31:2212月月-229、杨柳散散和风，，青山澹澹吾虑。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、阅读一切切好书如