射频测试基本知识

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1、射频测试基本知识第一章.射频同轴电缆和连接器 1.1射频同轴电缆传输线：微带线，带状线，同轴电缆，波导u 性能和指标1.特性阻抗Zo： -射频同轴电缆中，电磁波的传播模式是TEM 模式，即电场和磁场方向都和传播方 向垂直-同轴电缆由 内导体，介质，外导体，护套组成特性阻抗与内外导体的尺寸之比，填充介质的介电系数2.特性阻抗的偏差： -一般为50欧姆 +/- 1欧姆 -为了兼顾最小的损耗和最大的功率容量，同时易于设计和加工，广播电视用75欧第一章.射频同轴电缆和连接器u 性能和指标3.电容和电感： -4.驻波比（VSWR）/回波损耗 -入射和反射电压之比，典型值为1.15 - 电缆类型，半刚性或

2、半柔性电缆较好5.屏蔽 -取决于外导体结构 单层编织屏蔽：屏蔽效果 -50db 双层编织屏蔽：-75-85 三层编织屏蔽：-90-100 双层（缠绕+编织）：-100 固态：-120，覆盖率100%。6.衰减（插入损耗） -由导体损耗（趋肤效应）、介质损耗（传导电阻）、辐射损耗组成（泄露） -对测试电缆组件，插入损耗是接头损耗、电缆损耗、失配损耗的总和第一章.射频同轴电缆和连接器u 性能和指标7.功率容量： -峰值功率容量：取决于电缆可承受传输信号的最大电压的能力 -平均功率容量：指电缆消耗由电阻和介质损耗所产生的热能的能力。 散热取决于热阻，与电缆表面积，表面温度，环境温度，热传导率，气流有

3、关8.传播速度（相速度） -射频信号在电缆中传输的速度和光速的比值，与介质的介电常数有关9.电长度10.电缆的弯曲特性（最小弯曲半径）最小弯曲半径不要小于其直径的10倍，接头与电缆根部的防弯曲工艺第一章.射频同轴电缆和连接器u 性能和指标11.同轴电缆的无源互调特性三阶互调产物：2f1-f2或2f2-f1同轴电缆的无源互调特性改善原则：1.设备中，采用半刚或半柔电缆代替柔性电缆 2.导体表面镀层有足够的厚度 3.用单股内导体的电缆 4.用表面平滑的高质量接头 5.采用足够厚度和均匀镀层的接头 6.采用尺寸尽可能大的接头（N型好于 SMA型） 7.保证接头之间良好的接触 8使用非磁性材料的接头第

4、一章.射频同轴电缆和连接器u 分类与选择半刚性：外导体用铝管或铜管，泄露小于-120db 半柔性：半刚性替代品，稳定性不足 柔性：编织电缆，测试级电缆，成本高 波纹铜管电缆:用于天馈系统。外导体为波纹导管测试电缆组件的选择原则： 1.够用原则 2.平衡柔软性和电性能指标的矛盾 3.关于VSWR 4.关于插入损耗（可以被校准） 5.关于使用寿命连接器的插拔次数：如N型 500次，实际2000次以上，插入损耗0.2db，VSWR无变 化第一章.射频同轴电缆和连接器l 1.2射频同轴连接器针对内导体而言分为 有极性：Male(插头，阳头), Female(插座，阴性)无极性：7mm连接器（APC7

5、或叫平接头）反极性：如WIFI设备中，RP-SMA,RP-TNC,RP-BNCu 基本结构针对外导体的配合方式分为 螺纹式：精密型，如N,SMA型卡扣式：BNC（用于低频段，高频段时容易泄露）推入式：用于狭小空间或设备架，如OSP使用寿命：铜材500次，不锈钢1000次，实际远大于此。u 设计参数：特性阻抗，截止频率第一章.射频同轴电缆和连接器l 1.2射频同轴连接器1.特性阻抗 50,75 u 主要指标2.工作频率范围 外导体尺寸越小，介质的介电常数越低，工作频率越高，3.VSWR 传输线上电压的最大值和最小值之比4.接触电阻，内外导体接触点的电阻，m级，越小越好5.绝缘电阻，内外导体接触点

6、的电阻，m级，越小越好6.连接器的耐久性（拔插寿命）7.连接器的配接力矩（拔插寿命） 越高意味着拔插寿命越长第一章.射频同轴电缆和连接器l 1.2射频同轴连接器1.N 型连接器：良好的无源互调特性u 射频连接器介绍2.BNC型连接器：一般2G 以下场合3.TNC型连接器：改进，良好抗震4.7mm型连接器：无极性5.HN型连接器：耐高压，5kv，最高4G， 大功率射频源的输出端和传输线使用6.LC型连接器：耐高压，10KW, 最高1G，大功率场合使用7.DIN7-16型连接器：内导体外径7mm，外16mmDIN：Deutsche Industries Norm 德国工业标准，低无源互调，后改善塑

7、料螺纹8.SMA,SSMA型连接器：超小A型Subminiature，高频9.SMB,SMC型连接器：超小B/C型Subminiature，高频10.3.5MM,2.92mm型连接器：空气介质，SMA 升级版第一章.射频同轴电缆和连接器l 1.2射频同轴连接器11.2.4mm，1.85mm 型连接器：空气介质u 射频连接器介绍12.1mm型连接器：110G 频率，昂贵13.QMA,QN型连接器：6G 频率，快速连接，占用空间小（对SMA,N型）-新型14.MCX 型连接器：快速插拔插入式结构的有极性连接器，类似SMB15.MMCX型连接器：16.SMP型连接器：第一章.射频同轴电缆和连接器l

8、1.2射频同轴连接器产生非线性特性原因：导体的接触不良 连接器的配接力矩不足，表面镀层不均匀，金属表面氧化， 触点表面有杂质和表面腐蚀等u 射频连接器的无源互调PIM 特性u 射频连接器的寿命射频电缆组件的寿命取决于三个因素： 电缆本身的抗弯曲性能 电缆和连接头之间的良好连接及其防折弯性能 连接器的寿命，实际使用中力矩远小于规定 N型 力矩 071.1N.m第二章.衰减器和负载l 2.1衰减器1.衰减量： 传输过程中从衰减器的一端到另一端的信号减少的量值，及S21参数衰减量A（db）=10lg Pout/Pin（输出信号电平/输入信号电平:w,mw单位） 常用 的有3,6,10,15,20,3

9、0,40dbu 主要指标和定义4.VSWR 即S11/S22 参数，等于特性阻抗与衰减器的输入/输出阻抗的比值衰减器有较好的VSWR 表现，也可用于阻抗匹配。一种无源器件，基本作用是降低射频信号的幅度2.衰减量的频率响应： 在25C时，整个频率范围内衰减量的变化量（db），也称衰减量的平坦度。3.衰减量的偏差： 在25C时，输入功率10mw时测得的插入损耗和标称值的偏差。第二章.衰减器和负载l 2.1衰减器5.平均功率容量： 即在衰减器输出端接特性阻抗，环境温度为25度时可长期加到衰减器输入端的最大 平均功率。u 主要指标和定义8.温度系数： 指在最大工作温度范围内插入损耗的最大变化，用（C）

10、表示。一种无源器件，基本作用是降低射频信号的幅度6.最大峰值功率：7.功率系数： 当输入功率从10mw 变化到额定功率时，衰减量的变化系数表示为db/（dbw）。 变化值的计算=功率系数*总衰减量和功率第二章.衰减器和负载l 2.1衰减器9.工作温度极限： 衰减器工作在最大输入功率时的最高温度。u 主要指标和定义一种无源器件，基本作用是降低射频信号的幅度10.连接器的寿命：正常连接/断开的次数11.无源互调失真：第二章.衰减器和负载l 2.1衰减器1.固定衰减器： 分为片状、同轴、波导衰减器。 固定衰减器的冷却方式分为自然、油冷、强制风冷三种。u 衰减器的分类一种无源器件，基本作用是降低射频信

11、号的幅度2.手动可调衰减器：连续可调和步进衰减器3.大功率步进衰减器4.可编程衰减器5.低互调衰减器第二章.衰减器和负载l 2.1衰减器1.系统的测试误差来自四个方面： -所有连接端口的失配误差 -衰减器的标称衰减量偏差 -衰减器的衰减量随功率的变化 -功率计的误差u 衰减器的功率系数一种无源器件，基本作用是降低射频信号的幅度1.改善信号发生器或频谱分析仪的失配损耗u 衰减器的应用2.改善网络分析仪的插入损耗测量精度3.在大功率测试中的应用第二章.衰减器和负载l 2.2负载1.VSWR： -等于特性阻抗与负载的输入阻抗的比值u 负载的主要指标和定义一种单端口无源器件，当功率输入到负载时，被传输

12、线末端的一端有 耗传输线吸收。负载是纯阻性的，不能存在电抗分量。也称匹配负 载。 只有一个s参数 s112.平均功率容量： -环境温度为25度时可长期加到衰减器输入端的最大平均功率；当工作温度升至125 度时，允许的输入功率降到额定功率的10%，负载的其他指标不应发生变化。3.最大峰值功率：4.连接器的寿命：第二章.衰减器和负载l 2.2负载1.匹配负载： -一般负载所指，冷却方式：自然、油冷，风冷，水冷。u 负载的分类一种单端口无源器件，当功率输入到负载时，被传输线末端的一端有 耗传输线吸收。负载是纯阻性的，不能存在电抗分量。也称匹配负 载。 只有一个s参数 s112.失配负载： -特种场合

13、设计。 3.低互调负载：1.实验室标准：u 负载的应用2.用于被测器件的任何空闲端口：3.测试定向耦合器的方向性：4.大功率放大器或发射机的测量：第三章.功率分配/合成器/定向耦合器l 3.1Wilkinson功率分配/合成器1.插入损耗： -传输损耗和分配损耗之和。2端口 3.0db，3:4.8db,4:6.0db,5:7.0db,6:7.8db,8:9.0dbu 基本指标和定义1,2端直接的电长度为工作波长的1/4，阻抗为特性阻抗的1.414倍。2.隔离度： -隔离电阻的相移不可能是0度，I=10lg P2/P3。 3.幅度平衡和相位平衡：u 隔离度和插入损耗的失配效应1.同频大功率合成：

14、u 功率容量的限制u 应用2.用于异频功率合成： 3.接收机的抗干扰性测试 4.功率计校准 5.蜂窝手机杂散测试第三章.功率分配/合成器/定向耦合器l 定向耦合器 -无源和可逆网络。 -输入端，输出端，耦合端，隔离端 -可以由同轴、波导、微带和带状线电路组成。用于信号取样以进行 测量和监测，信号分配及合成。 测试仪器的正向和发射信号的取样。u 基本指标和定义1.耦合度：输入端与耦合端的功率比值C=10 lg P1/P32.插入损耗： 3.隔离度和方向性：u 应用1.用于功率合成系统 2.用于接收机的抗干扰性测量或杂散测量： 3.用于信号取样和监测： 4.用于大功率的在线测量：第四章.滤波器l

15、定向耦合器 -无源和可逆网络。 -输入端，输出端，耦合端，隔离端 -可以由同轴、波导、微带和带状线电路组成。用于信号取样以进行 测量和监测，信号分配及合成。 测试仪器的正向和发射信号的取样。u 基本指标和定义1.耦合度：输入端与耦合端的功率比值C=10 lg P1/P32.插入损耗： 3.隔离度和方向性：u 应用1.用于功率合成系统 2.用于接收机的抗干扰性测量或杂散测量： 3.用于信号取样和监测： 4.用于大功率的在线测量：第四章.滤波器-一种选频电路，让某些频率通过而抑制其他频率。 -一个信号源产生0dbm 的载频信号f1时，同时也会产生一个-20dbm的二次谐 波2f1 -可分为 低通：

16、让低于-3db截止频率f以下直至直流的信号都通过，而高于f的抑 制。 高通：让高于-3db截止频率f以上的信号都通过，而低于f的抑制 带通：让-3db频段内的信号通过，其他频段抑制，可用1/4波长谐振腔构成 带阻：陷波器，抑制了3db频段内的信号，其他信号通过。 u 指标1.通带频率范围和插入损耗： 通带频率范围：指插入损耗小于某个指定值时的相应频率范围 通带频率范围内的插入损耗滤波器的输入功率和输出功率之比。常以-3db作定义标准u 概述2.带外抑制和截止频率： 带外抑制：滤波器在定义的通带范围以外的衰减，或针对某个频段的衰减 中间有过渡带，尽可能窄，需要增加滤波器的节数第四章.滤波器u 指标3. 带通滤波器的Q值（品质因子）： Q=f0中心频率/BW带宽，描述过渡带的陡峭和平坦4.矩形系数： 定义为阻带带宽和通带带宽的比值 也可定义为某个带外抑制带宽和3db 带宽的比值5.功率容量： 与其体积成正比，腔体滤波器的功率容量大于微带滤波器的容量6.VSWR： 通带的典型VSWR 可