北邮电磁场与微波实验5.3微波单元项目

电子工程学院电磁场微波测量实验5.3微波实验单元项目组员：2015-5-3执笔：北京邮电大学

目录5.3.1频谱分析仪的使用 2一、 实验目的 2二、 实验设备 2三、 实验原理 2四、 实验内容 3A. 单载波信号的频谱测量 3B. 带载波信号的杂散测量 4C. 相位噪声测量 5D. 幅频特性测量 65.3.2衰减器的特性测量 8一、 实验目的 8二、 实验仪器 8三、 实验内容 85.3.3定向耦合器特性测量 9A. 耦合度测量 9B. 插入损耗测量 10C. 定向耦合器的隔离度测量 115.3.4滤波器的特性及测量 12实验总结 13

（杂散抑制度）实验数据记录表2信号频率（MHz）信号电平（dBm）杂散抑制度（dB）850-20.69-64.94900-19.22-64.50950-20.00-69.84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。相位噪声测量实验操作步骤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）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图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4.3中用差值光标和噪声光标功能测量偏离信号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中改变输出频率，重复以上测量，测试数据记录到表4.3中实验数据记录表3信号频率（MHz）信号电平（dBm）相位噪声（dB/Hz）偏离10KHz偏离100KHz850-9.32-57.84-78.03900-8.80-49.64-79.32950-9.78-49.64-78.60幅频特性测量实验操作步骤设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号。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。设置频谱分析仪的轨迹为最大值保持功能。按照一定的步进（0.1MHz），用手动旋钮在指定的频率范围内（+20MHz）调整微波信号发生器的输出频率，观测频谱分析仪显示的幅频特性曲线。图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，测试数据记录到表4-4中。用差值光标功能测量输出信号在指定频带内的幅频特性，测试数据记录到表4-4中。改变测试频率范围，重复以上测量，测试数据记录到表5-5中。实验数据记录表4幅频特性测量频率范围（MHz）最高电平（dBm）幅频特性（dB/带宽）850+20-20.970.0325900+20-20.880.0275950+20-19.830.3025

5.3.2衰减器的特性测量实验目的

熟练掌握频谱分析仪的使用了解衰减器对微波信号的衰减机理以及相关特性。实验仪器

微波信号发生器、衰减器（10db），频谱分析仪实验内容实验操作步骤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、-10dBm和-20dBm）。将输入输出电缆短接。用频谱分析仪测量衰减器的输入信号电平，测试数据记录到表格1中。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。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1中标称值（10dBm）实验数据记录表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）误差率(%)850-9.37-19.9110.540.545.4%900-13.77-24.0710.300.303.0%950-20.36-30.7510.390.393.9%实验数据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。相应的数据计算过程如下：衰减量=输出信号电平-输入信号电平;标称误差=衰减量-10;误差率=标称误差/10*100%误差率在3%-5%之间,实验结果满足要求。5.3.3定向耦合器特性测量耦合度测量实验操作步骤按照下图连接测试系统：图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；将输入和输出电缆短接，用频谱分析仪测量定向耦合器输入端口的输入电平信号，记录测试数据；接入被测定向耦合器，用频谱分析仪测量定向耦合器耦合端口的输出信号电平，计算定向耦合器的耦合度，记录数据；改变测试频率，重复以上操作。实验数据记录表6定向耦合器的耦合度测量测试频率（MHz)850900950端口1输入功率（dBm）-9.37-13.77-20.36端口3输入功率（dBm）-20.27-24.77-30.62耦合度(dB)10.9011.0010.26实验数据分析设端口1输入功率为P1,端口3输入功率为P3，则耦合度L应该为L=P1/P3;转换为dB值即为L(dB)=10lgL=10lgP1-10lgP3。根据推导出来的公式和测量数据，可以计算相应的耦合度插入损耗测量实验操作步骤按照如图所示连接测试系统：图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；将输入和输出电缆短接，用频谱分析仪测量定向耦合器输入端口的输入信号电平，记录测试数据；接入被测定向耦合器，用频谱分析仪测量定向耦合器输出端口的输出信号电平，计算定向耦合器额插入损耗和传输损耗，记录数据；改变测试频率，重复以上操作。实验数据记录表7定向耦合器的插入损耗测量耦合度（dB）/耦合损耗（dB）测试频率（MHz）850900950端口1输入功率（dBm）-9.37-13.77-20.36端口2输入功率（dBm）-11.03-15.07-21.83插入损耗（dB）1.661.301.47传输损耗（dB）9.249.708.79实验数据分析设端口1输入功率为P1,端口2输入功率为P2，则插入损耗IL应为：IL=-10lgP2/P1=-10lgP2+10lgP1。则相应的插入损耗=端口1输入功率-端口2输入功率传输损耗TL应该为：TL=-10lgP3/P2=10lgP2-10lgP3。则相应的传输损耗=端口2输入功率-端口3输入功率定向耦合器的隔离度测量实验操作步骤按照下图连接测试系统：图3设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号；将输入和输出电缆短接，用频谱分析仪测量并记录定向耦合端口的输入信号电平，记录测量数据；接入被测定向耦合器，用频谱分析仪测量定向耦合器输出端口的输出信号电平，计算端口隔离度，记录测量数据；改变测试频率，重复以上操作。实验数据记录表8定向耦合器的隔离度测量测试频率(MHz)850900950耦合端口3输入功率（dBm）-9.37-13.77-20.36输入端口2输出功率(dBm)-11.01-23.74-29.012、3端口隔离度(dB)1.649.978.65实验数据分析隔离度的计算公式如下：D=10lgP3/P2=10lgP3-10lgP2;端口隔离度=耦合端口3输入功率-输入端口2输出功率5.3.4滤波器的特性及测量滤波器频谱分析仪微波信号发生器滤波器频谱分析仪微波信号发生器图1按图所示连接测试系统。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）.将输入和输出电缆短接。用频谱分析仪测量衰减器的输入信号电平。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。按照一定的步进（如1MHz），用手动旋钮在指定的频率范围内（如840~920MHz）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。设置频谱分析仪的轨迹为最大值保持功能（Trace—TraceType—MaxHold）。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830~870MHz）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。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。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。幅频特性曲线图2带通滤波器的幅频特性曲线实验数据分析表9滤波器的传输特性测量中心频率（MHz）3dB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)885.08.701.560.967.6916.14882.30.491.640.453.1