微波测量第一章-绪论

《微波测量第一章-绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微波测量第一章-绪论（43页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Source Basics,Copyright 2000,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Source Basics,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,微波测量,测量是什么,？,Network Analyzer Basics,测量对象

2、繁多,Device type,Active,Passive,Integration,High,Low,Antennas,Switches,Multiplexers,Mixers,Samplers,Multipliers,Diodes,Duplexers,Diplexers,Filters,Couplers,Bridges,Splitters,dividers,Combiners,Isolators,Circulators,Attenuators,Adapters,Opens,shorts,loads,Delay lines,Cables,Transmission lines,Waveguide

3、,Resonators,Dielectrics,R,L,Cs,RFICs,MMICs,T/R modules,Transceivers,Receivers,Tuners,Converters,VCAs,Amplifiers,VCOs,VTFs,Oscillators,Modulators,VCAttens,Transistors,不同测量方法,Source Basics,Copyright 2000,NF,Stimulus,type,Complex,Simple,Complex,Response tool,Simple,DCCW Swept Swept Noise 2-toneMulti-Co

4、mplex Pulsed-Protocol,freq power tone modulation RF,Det/Scope,Param.An.,NF Mtr.,Imped.An.,Power Mtr.,SNA,VNA,SA,VSA,84000,TG/SA,Ded.Testers,I-V,Absol.Power,Gain/Flatness,LCR/Z,Harm.Dist.,LO stability,Image Rej.,Gain/Flat.,Phase/GD,Isolation,Rtn Ls/VSWR,Impedance,S-parameters,Comprn,AM-PM,RFIC test,F

5、ull call sequence,Pulsed S-parm.,Pulse profiling,BER,EVM,ACP,Regrowth,Constell.,Eye,Intermodulation,Distortion,NF,Measurement plane,测量定义,测量是针对电参数而言。,微波测量意义,测量是科学的眼睛，没有测量的科学是盲目的科学。人们掌握微波技术这门学科，不仅要解决这个波段的理论问题，还需要解决电磁波产生、放大、发射、接收、传输、控制和测量等。而在这些过程中，测量是尤其重要的手段。,仅仅是发动引擎不能算是汽车专业测试。同样，设计电路或系统只能是说设计是可能的，成功的测

6、试才能决定真是可行性。,微波测量技术发展简介,19,世纪末期建立了麦克斯韦方程组和电磁场理论。,1897,年,J.W.,瑞利建立金属波导管传播电磁波理论，并推断出由金属容器（空腔谐振器和有源器件相结合）激发空金属管，有可能传输电磁波能量。,大约在,1933,年，科学家在实验室发现了空金属管能传输电磁波。,1936,年，索思沃思和,W.,巴罗发表了波导传输模式的激发测量论文。,这是微波学科的诞生时期。,可见微波学科同其他学科一样，从诞生起就有在理论指导下，伴随实验研究的特点。这是法则！,简单、手动,测量仪器,电子管技术、笨重,复杂的仪器,第一代自动,测量系统,晶体管技术、计算机,大量重复测量、单

7、独,编程,第二代自动,测量系统,数字技术、大规模,集成电路，标准仪器,接口,第三代自动,测量系统,虚拟仪器、模块化、,VXI,总线、充分利用计算机,测,量,仪,器,及,测,试,系,统,的,发,展,3050,年代，发展基础阶段，基本奠定低频至微波波段的各种仪器的结构和功能,6070,年代，腾飞与突破，特别是,GPIB,总线问世，使计算机与仪器有机联系，自动测试称为现实，极大提高测试准确度和重复性,80,年代，微处理器在测量仪器中广泛适用，智能化仪器出现，测量速度和控制功能提高，增加数据运算与处理能力、自带测试与外设控制以及自检测及自校准能力,80,年代后期，专用集成电路和表贴技术广泛应用，仪器的

8、集成度极大提高，出现模块化自动测试系统，,90,年代后仪器朝标准化、模块化和开放系统方向发展，测量速度与自动测试水平进一步提高,电子测量仪器的发展方向,小型化,数字化,智能化,网络化,虚拟化,模块化,小型化,得益于大规模集成电路的运用,典型的是,FPGA,的大量使用，,门数多达上百万门、仪器中,10,万门,各种存储器容量的增加,使得电子产品体积大幅度减小,数字化,由于高速,A/D,的出现，使得模数转化的精度和速度得到极大提高（纳秒级、,10,位），而大规模,DSP,芯片的运用又为信号的各种处理提供了快速、可靠的方法。,优点：抗干扰、精度高、易生产等 典型运用：手机、数字调制（,ASK,、,FS

9、K,、,PSK,、,QPSK,）,频谱仪：数字中频将滤波器、对数放大,等电路利用数字技术来实现,本质是利用,AD,后,DSP,芯片处理,智能化,采用人工智能技术：专家系统、知识工,程、模式识别、神经网络等,在设计阶段就充分考虑到维护、自适应,等因素，利用软件和设计相应的电路使电,子产品具有自测试、自诊断、自恢复、自,适应等功能。,网络化,各种局域网、广域网的普及，使得网络无处不在，相应的电子技术的发展和网络的发展是相互关联，相互促进的，电子产品的网络化使得网络的构成有了基础，而网络的发展又推动了电子产品更快地向网络化发展。,蓝牙技术：短距无线通信，家电组网,仪器：网卡 远程诊断,虚拟化,建立在

10、计算机技术基础上核心是建模与仿真,:,多媒体仿真虚拟现实仿真、分布交互仿真虚拟战场、虚拟仪器、飞行模拟器,30,年代 美国飞行模拟座舱,60,年代英国警犬导弹研制,当今美国,HUSTON,的飞船仿真,波音,777,采用虚拟技术实现无纸生产,我国电网仿真,优点：节约、提高速度,趋势 智能仿真：模糊技术、神经网络,模块化,由于计算机技术和数字处理技术的快速发展以及各种总线标准的开放，采用标准总线结构，共用相同资源的电子产品大量出现。,电子测量仪器：,GPIB,接口总线、,VXI,、,PXI,总线，出现了模块化仪器,VXI,信号源、频谱仪、示波器、,PXI,示波器,1GHz,带宽、,4GS/s,取样

11、率,测量概念,1.,概念,a.,测量是为确定被测对向量值而进行的实验过程,电子测量是对电参数进行的测量,b.,电子测量仪器是利用电子技术制造的测量电参,数的仪器,2.,电子测量内容,a.,电能量的测量,b.,信号特性测量,c.,元器件和电路参数测量,电子测量技术,电子测量是对一切电参数的测量,网络的测量,信号参量的测量,电阻、电容、电感、,阻抗参量、导纳参量,混合参量、散射参量,信号功率参量、,频率参数、调制,特性的测量,信号采集,信号处理、分析,数据输出,测量被测量值的仪器,信号的产生,信号处理,信号输出,产生标准输出的仪器,电子测量仪器种类,微波测试仪器,信号测量,网络测量,频谱分析仪,频

12、率计,功率计,网络仪,噪声仪,微波信号源,1.,低频网络,双口网络,I,1,V,1,V,2,I,2,二 元器件特性的网络表征方法,阻抗参量,(Z),导纳参量,(Y)ABCD,参量,V,1,=Z,11,I,1,+Z,12,I,2,I,1,=Y,11,V,1,+Y,12,V,2,V,1,=AV,2,+B(-I,1,),V,2,=Z,21,I,1,+Z,22,I,2,I,2,=Y,21,V,1,+Y,22,V,2,I,1,=CV,2,+D(-I,2,),微波网络的表征方法,a,1,b,1,a,2,b,2,b,1,=S,11,a,1,+S,12,a,2,b,2,=S,21,a,1,+S,22,a,2,

13、a,1,端口,1,的电压入射波,S,11,端口,1,的反射系数,a,2,端口,2,的电压入射波,S,22,端口,2,的反射系数,b,1,端口,1,的电压出射波,S,12,反向传输增益,b,2,端口,2,的电压出射波,S,21,正向传输增益,S,11,S,22,S,21,S,12,时域测量、,频域测量,标量参数测量,矢量参数测量,反射、传输,参数测量,元件参数测量,网络测量,测量线系统、自动,网络分析仪、六端口,测量系统、阻抗桥,信号的测量,信号类型：,正弦信号：,S,（,t,）,=A,（,t,）,COS2,f,（,t,）,+,（,t,）,时域测量 频域测量 调制域测量,宽带、能测量,相位差、幅

14、度,差、脉冲性能,无法测量小失真,相对窄带、能,根据需要压缩,带宽、测量小失,真、动态范围大,测量时间,和频率关系,信号分析：,时域和频域关系示意图,time,Amplitude,(power),frequency,Time domain,Measurements,Frequency Domain,Measurements,f,（,t,）,t,V,（,f,）,f,f,（,t,）,t,t,f,（,t,）,V,（,f,）,V,（,f,）,f,f,时域波形,频域波形,时域和频域关系,时域,频域,傅里叶变换,d,信号特性,频率特性,电能量特性,频率准确度、稳定度,频谱分布、频谱纯度,电压、电流,功率,

15、稳定度分：长,稳、短稳,调制特性,调频、调幅、,调相、脉冲,调制,频率短期稳定度,时域,阿伦方差,频域,单边相位噪声,傅里叶变换,2,=1/2mf,0,2,（,f,1,-f,1,)+(f,2,-f,2,)+(f,3,-f,3,)+.,f,1,f,1,f,2,f,2,f,3,f,3,单边相位噪声,(SSB):,偏离载波,f0,为,f,处,每赫兹,带宽的单边带功率和,载波功率之比,f0 f,调制域测量,S,（,t,）,=A,（,t,）,COS2,f,（,t,）,+,（,t,）,调幅,调频,调相,调幅：,v,（,t,）,=A,c,（,1+M,a,COS,t,）,COSt,调频：,v,（,t,）,=V

16、,c,COS,（,t+M,f,sint,）,调相：,v,（,t,）,=V,c,COS,（,t+M,f,COSt,）,t,t,f,f,数据域测量,研究以离散的时间和事件为自变量的数据流，用数据流、数据格式、设备结构、状态空间概念表征数字系统特征。,微波测量内容,微波信号源,微波频率及频谱,微波功率,微波网络参量,Q,值测量,介质参数测量,噪声测量,交调,微波测量仪器的使用（信号源、矢量网络分析仪、标量网络分析仪、功率计、频谱仪、噪声系数测试仪）微波信号特性分析,微波,波长很短的电磁波,频率,f,：,300MHz 300GHz,波长 ：,1m 1mm,毫米波高端,:,亚毫米波段,10.1mm,远红外,:0.3mm0.01mm,什么是微波,微波：工作频段的波长在,1m-1cm,（,300MHz-30GHz,）之间的电路，广义上还包括毫米波（,30GHz-300GHz,）和亚毫米波（,300GHz-3THz,）电路。,常用的微波波段代号,波段代号,标称波长（,cm,）,频率范围（,GHz,）,波长范围（,cm,）,L,22,1-2,30-15,S,10,2-4,15-7.5,C,5,4-8,7