仪器使用与系统测试概要.ppt

1、仪器使用及系统测试,目录,微波测试仪器使用注意事项 常用射频系统的测试方法,微波测试仪器使用注意事项,微波测试仪器的正确使用方法 微波测试仪器的环境使用要求 微波测试仪器的故障及损坏模式 典型错误操作案例 频谱分析仪 微波功率计 示波器 测试电缆及连接器的连接方法,微波测试仪器的环境使用要求,微波测试仪器不能在恶劣环境下使用、运输、保存 使用和保存环境要求 微波测试仪器应在室内环境中使用和保存，温度保持在1035之间，湿度不得超过80%，在湿度低于30%时应有防静电措施 电网电压不稳时仪器禁止使用,微波测试仪器的故障及损坏模式,自然使用出现的故障 易耗品磨损达到限度 按要求定期检查、定期更换

2、仪器自身电路、元件等质量问题 一般出现在使用早期，仪器厂商负责保修 内部模块、电路、元件等到达使用寿命 常规维修维护 达到寿命损坏频繁、维修成本过高的仪器应报废并更换新仪器 特殊情况、突发事件引起的故障 水火气电故障、雷击、静电、自然灾害等,微波测试仪器的故障及损坏模式,人为原因直接损坏或间接故障 机械冲击、碰撞等 操作时拧、拽、扭等用力过猛，造成电缆断裂、螺纹滑扣、接头扭曲变形等 搬运、移动仪器时发生的碰撞、冲击等 微波测试仪器设备都非常娇嫩，应当尽可能减少搬运，必须搬运时应注意保护 液体物质倒洒在仪器上,微波测试仪器的故障及损坏模式,人为原因直接损坏或间接故障 未按仪器操作规范要求的顺序开

3、关或使用仪器 仪器未正确接地，使用前未进行检查 仪器带病工作，小毛病变成大问题 使用方法错误及操作不当造成损坏,使用方法错误及操作不当造成损坏,输入信号幅度过大或信号中包含较强直流信号，造成仪器的检波器、混频器、衰减器、放大器等烧毁或性能退化 不注意仪器保护，极限使用甚至超限使用仪器,使用方法错误及操作不当造成损坏,不了解仪器测试原理，未能正确选择合适的档位进行测量，仪器经常工作在过载状态下，造成性能退化 粗暴操作，尤其在按键、连接器连接等过程中,典型错误操作案例频谱仪,案例1、2、3直流信号进入频谱仪 案例1：未设计输出隔直电容 案例2：输出隔直电容短路 案例3：使用未隔直探针或电缆测试，测

4、试点存在直流电压或调试中不小心碰到测试点以外区域 危害：烧毁输入衰减器及混频器 解决措施 测试前用万用表检查确认输出不存在直流 使用隔直探针，并定期检查确保隔直,典型错误操作案例频谱仪,案例4超量程使用 为测试得到一个大信号近旁的小杂波信号强度，参考功率使用0dBm档测试+8dBm信号旁的杂波 危害：混频、中频、视频单元均过载 解决措施 参考功率使用+10dBm档进行测试，减小RBW以从噪声中分辨出杂波信号，必要时减小VBW以提高测试精度,典型错误操作案例频谱仪,案例5超量程使用 为测试一个离大信号较远的小杂波信号强度，参考功率使用0dBm档测试+13dBm信号（在频谱仪屏幕显示外）的杂波 危

5、害：混频器过载 解决措施 参考功率使用+20dBm档进行测试，减小RBW以从噪声中分辨出杂波信号，必要时减小VBW以提高测试精度,典型错误操作案例频谱仪,案例6超量程使用 为测试100MHz、+13dBm信号的谐波功率，用-10dBm的参考功率档在200MHz中心频率50MHz带宽下测试 危害：混频器过载 解决措施 参考功率使用+20dBm档进行测试，减小RBW以从噪声中分辨出谐波信号，必要时减小VBW以提高测试精度,典型错误操作案例频谱仪,案例7超量程使用 测试功率变化信号，在参考功率0dBm档测试完小信号后，未换挡就直接变成强信号，发现频谱仪过载后才更换档位 危害：混频、中频、视频单元均过

6、载 解决措施 加强工作责任心，首先更换参考功率档位，确认后再调整输出功率，必要时全部按最大输出功率的档位进行测试,典型错误操作案例频谱仪,案例8、9超量程使用 案例8：用参考功率0dBm档测试总功率达+13dBm宽谱调制信号 案例9：用参考功率0dBm档测试脉冲功率为+10dBm窄脉冲调制信号 危害：混频器、中频过载 解决措施 频谱仪输入信号功率档位应保证总合成功率或脉冲峰值功率不能超过参考功率 参考功率使用+20dBm档测试,频谱仪使用提示,瞬时信号幅度的少量过载对频谱仪不会立刻造成影响，但多次长时间过载会造成频谱仪特性恶化 过载对输入混频器损害最大，会造成混频器插损增加，平坦度恶化，交调失

7、真增大，使频谱仪在部分频率下功率测试不准、杂波增大、动态范围降低 过载对中频接收机影响稍小，主要是造成中频混频器插损增加，频谱仪表现为动态范围降低 过载会造成视频单元的漏电流和零漂电压特性恶化，造成频谱仪的本底噪声恶化、对数线性度下降、功率检测误差增加,频谱仪使用提示,直流信号对频谱仪危害极大，测试时系统必须隔直。 频谱仪一般是衰减器以10dB步进进行参考功率换档，故1dBm档与10dBm档对输入混频器和中频接收机是没有区别的，信号测试灵敏度和准确度都一样，但视频接收机是以满格作为视频饱和，因此从保护频谱仪考虑，建议参考功率只设置为0、10、20、30dBm档。此外小于0dBm时衰减器已不再减

8、小，噪声本底不降，不会提高灵敏度，因此一般不要将频谱仪参考功率降低到0dBm以下。,频谱仪使用提示,一般频谱仪的标称最大输入功率为30dBm，但信号功率达到23dBm以上时就应当加入衰减器进行保护。测试信号最大输出可达+23dBm以上的功放等电路时，即使在小信号输出状态下也不得使用频谱仪直接测量，必须加衰减器保护。 一般频谱仪输入混频器在03、36.5 GHz分两段宽带工作，在6.5GHz以上采用BW约200MHz左右的YIG跟踪滤波器，因此与显示带宽处于同一频带内的所有信号都会进入混频器，故功率档应当以频带内的最大功率进行设置，如果你搞不清楚，那就以频谱仪全部带宽内的总信号合成功率为准来设置

9、参考功率。,频谱仪使用提示,频谱仪的输入衰减器和混频器对静电和交流电也很敏感，使用时必须可靠接地或与系统共地。 频谱仪的状态设置也对系统测试结果和可靠应用有很大的影响，主要有：在交调测试状态参考功率设置、准确频率测试设置、BW和RBW设置、扫描速度设置、 RBW和VBW设置、检波器类型设置、 MAXHOLD、触发测试设置、相噪测试设置等等。这些很多都需要对频谱仪的测试原理和使用方法有较深入了解才能灵活掌握和应用，因此经常使用频谱仪的测试人员应注意加强对自己所使用的频谱仪原理及操作的学习。,频谱仪损坏记录,2001：R3465A烧毁衰减器，可能原因：加入直流电压或接地不良感应110V交流电烧毁

10、2002：R3465A烧毁混频器，原因：雷击突然停电 2003：AV4032B显示器及电源故障，可能原因：环境过于潮湿 2003： R3465A 再次烧毁混频器，原因：接地不良感应110V交流电烧毁 2004：HP8563E因故障进行维修 20042005： R3465A又多次出现混频器故障，多次进行维修，最终无法修复，被迫退库 2005：HP8562E、HP8563E先后烧毁混频器和衰减器，总维修费用近10万 2005：E4445A因硬盘程序错误和电池耗尽维修 2006：AV4032B显示故障进行维修,典型错误操作案例功率计,案例10、11直流进入探头 案例10：未设计输出隔直电容 案例11

11、：输出隔直电容短路 危害：烧毁检波头 解决措施 测试前先用万用表检测确保输出信号无直流成分 检波头前加入保护用衰减器,典型错误操作案例功率计,案例12大信号烧毁检波头 使用功率计测试功放，当输出为小信号时，取下了保护衰减器进行测试，过程中还进行了调试，后发现功率计探头损坏。原因：调试过程加入了瞬时强信号或自激 解决措施 测试功放等强信号输出电路，当其最大输出功率接近或超过检波头最大功率，即使在小信号输出状态下也不得使用探头直接测量，必须加衰减器保护。 功率计探头的保护应按照系统输出级最大饱和输出功率来作为参考。,典型错误操作案例功率计,案例13带电插拔功率计探头 测试小信号功率，更换探头，功率

12、计未关电即拔下了功率探头，在准备再装新探头时被制止 危害：烧毁检波探头 解决措施 功率计、频谱仪、噪声测试仪等探头都是有源探头，禁止带电插拔。 更换探头前仪器应关机，更换好探头后再开机，更换探头后仪器需要重新校正。,功率计使用提示,直流信号对功率计探头危害极大，测试时系统必须隔直。 测试功放等强信号输出电路，当其最大输出功率接近或超过检波头最大功率，即使在小信号输出状态下也不得使用探头直接测量，必须加衰减器保护。 功率计探头的保护措施必须能承受系统出现误操作、自激等极端情况下输出级的最大输出功率。 瞬时最大功率也不能超过探头连续波承受功率。 更换探头必须在关机下进行。 检波探头对静电和交流电也

13、很敏感，使用时必须可靠接地或与系统共地。,典型错误操作案例示波器,案例14在50欧状态下测试直流信号 案例15用示波器探头当万用表测量电源电压 危害：烧毁前级放大器 解决措施 测试前检查确认示波器的输入阻抗 使用万用表进行直流电压测量,示波器使用提示,不同示波器允许的最大输入信号范围不同，一般不要超过以下范围： 50 ：最大输入2.5V（5Vp-p） 超过时应使用单独的50负载 高阻 x1： 最大输入 15V 高阻 x10：最大输入 100V 尽量减少50 测量，经常进行50测量时应采用BNC三通和50负载在高阻下测量。 进行50 测量完成后应及时恢复为高阻状态。 高阻输入测量前必须检查以确保

14、示波器所使用测试通道不是处于50 测量状态。 示波器主要用于瞬态测量，除非必要不要将其当万用表使用来测试电源电压。,示波器使用提示,AC输入应确保AC+DC峰值不要超过输入范围。 不同探头测试频率不同，不要在低频示波器上使用高频示波器探头。 同一探头在不同衰减位上其工作频率也不同，如Tek的某型号探头，x10工作时为100MHz，而x1时仅为13MHz。 示波器测试中尽可能使用x10探头进行测量，同轴输入主要用于测量50欧信号。 尽量减少单独使用测试通道输入触发信号，可以使用示波器专门的触发输入。 数字示波器零点随温度和时间会发生变化，应定期允许校正程序。,测试电缆及连接器的连接方法,测试电缆

15、连接方法 要保证中心芯线间不发生相对转动 错误的电缆连接方法 连接到仪器上，电缆线与接头同时转动 与转接头连接时转动转接头,常用射频系统的测试方法,频域测量优点是精度高 频域传输特性测量 频域信号谱分析测量 时域测量瞬态特性直观 调制域测量目前在我们这使用较少 常用射频系统测试要求,频域传输特性测量,适用于幅频、相频、传输反射等的测试 测试仪器 矢量网络分析仪、标量网络分析仪、噪声测试仪等 典型测试项目 放大器、滤波器、衰减器、移相器、开关、变频电路等的静态特性测试，功率输出测试 局限性 不能发现放大电路中可能存在的不稳定 不能测试衰减器、移相器、开关等的瞬态特性 由于是扫频测试，AGC放大器

16、AGC起控后宽带的幅频和相频特性测试结果可能是错误的 噪声测试仪对窄带电路不能正确测试,频域信号谱分析测量,适用于频谱、调制、交调、相噪以及频率、功率等特性的测试 测试仪器 频谱分析仪 典型测试项目 频率源测试 与信号源配合进行幅频传输特性测试 局限性 幅频特性测试与网络分析仪相比精度低、测试速度慢 信号的相位特性丢失，无法测量发射特性 对时域瞬态响应测试不直观，响应时间等参数无法精确测试,时域瞬态特性测量,适用于脉冲响应(上升、下降、延迟)、信号解调、信号完整性等瞬态响应特性的测试 测试仪器 示波器、幅度检波器、相位检波器等,常用射频系统的测试要求,射频传输系统测试 一般主要是测量频域传输特

17、性，但使用谱分析可以发现和解决系统中存在或潜在的问题，因此对于研制和小批量生产阶段的产品，应当使用频谱仪对测试结果进行验证。 测试传输系统的瞬态响应时，在研制阶段使用频谱仪可以辅助评估和分析瞬态响应过程中对传输系统的影响。,常用射频系统的测试要求,射频频率源测试 一般主要是测量频谱特性，但使用示波器对锁相环路、开关、调制器等进行瞬态特性测量，可以发现和解决系统中存在或潜在的设计缺陷。,常用射频系统的测试要求,射频接收机测试 由于系统的复杂性，往往采用信号源加频谱仪的方法进行测量，但此方法由于测试速度问题频率分辨率往往较低，对带外抑制度、带内平坦度、带宽测试可能出现测试误差，必须引起重视。,常用射频系统的测试要求,其它容易忽视的测试问题 细心的测试也许会让你发现意想不到的问题，这已有很多经验和教训。 产品研制过程详细的测试数据记录会对你今后改进设计和其它新设计提供最好的素材。 尽管用户可能不