微波测量仪器

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1、微波仪器设备及测试技术,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,微 波,无线通信,1 引言 1.1 微波测试技术的地位和作用,重要性：测试是认识客观事物的基本方法；测试技术是信息技术的源头和重要组成部分 现代微波测试技术与传统微波测试技术的主要差别：自动测量；宽频带；用软件技术修正误差；多参数测量,测量线系统、自动 网络分析仪、六端口 测量系统、阻抗桥,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,2,国内外微波测试仪器的现状,射

2、频和微波频段已成熟，重点转向毫米波频段的研究 向高频率、宽频段和高性能方向发展，打破西方的封锁,2 微波测试仪器的分类,传统的分类方法：a)信号源；b)信号分析仪；c)噪声分析仪；d)功率计；e)频率计；f)网络分析仪 从测试技术角度来分，可分为： a) 信号分析；b) 网络分析,3 微波毫米波测试用传输线和射频连接(Radio frequency joint),微波毫米波测试用连接器已标准化，国际化,在厘米波段，接头标准各厂商较为一致 在毫米波段，各厂商采用的接头有差异 我国可能采用的接头为：N型、7mm、3.5mm、2.4mm、1mm。,4 微波毫米波测试仪器中的微波测试技术 4.1 微波

3、毫米波信号源,一般经济型扫频发生器将退出历史舞台 （1）频率合成技术 频率合成器：已有专用集成块，且具有高分辨率 锁相式频率合成器DDS频率合成器,（2）宽带同轴信号发生器,YIG振荡器+倍频方案 双YIG振荡器+倍频方案,（3） 毫米波信号发生器,倍频方案的相位噪声有恶化趋势 在3mm或更高频段也可直接用基波振荡器，可提高功率输出，抑制杂波,（4） 提高信号发生器的频谱纯度,YIG跟踪滤波器 双YIG跟踪滤波器 开关滤波器,（5）调制方式,AM、FM和PM,MG3690B系列信号源,Highest Output Power : MG3694B, 40 GHz :+17/+15 dBm Fas

4、ter Switching time : 5ms/1 GHz step,4.2 微波毫米波信号分析仪,分析仪种类（主要讨论频谱分析仪） 频谱分析仪的需求 频谱分析仪的本振：高性能谱仪采用锁相频率合成技术,预选频混频技术：26.5GHz以下采用单YIG, 26.5GHz以上采用双YIG。 基波混频 毫米波波导频谱仪：采用外加混频器模块，用YIG滤波器滤掉杂波,7.1 GHz 手持便携频谱分析仪 坚固的 6.4 磅设计 优异的性能 大而亮, 阳光下可看清的 TFT 彩色显示 通过 USB 2.0 或 LAN 容易远控,5,4.3 微波毫米波相位噪声分析仪,微波毫米波相位噪声的两种测试方法： (a)

5、直接频谱分析法 (b)先解调（下混频），后分析法 相位噪声测试仪的关键技术： (a)频率变换技术 (b)相位解调技术 (c)相位噪声特性曲线的测试技术,4.4 微波毫米波噪声系数测试仪,噪声系数定义 噪声系数测试仪的用途 噪声系数测试仪现状,4.5 微波毫米波频率计,测试方法（谐振腔法，计数法） 频率计数法的工作方式 发展现状（技术基本成熟） 关键技术（宽带取样变频技术） 毫米波频率计（谐波混频技术拓宽频带）,4.6 微波毫米波功率测量仪器,微波毫米波功率检测传感器：肖特基检波二极管功率头 计算机技术用于功率测试（对温度、频率和功率在三维空间上采用软件修正） 连续波功率计的动态范围：-7020

6、dBm 峰值功率计,4,4.7 宽带取样示波器,特点：直观，方便 需求：高速数字通信 关键技术：高速宽带取样器技术；窄脉冲形成电路；电荷放大器和滤波器；精密时基和触发电路；数据采集和处理技术等,4.8 微波毫米波网络分析仪 4.8.1 微波毫米波矢量网络分析仪,历史 误差模型 校准技术（已知的标准件） 测试方式（扣除方式） 校准常用方法：12项误差校准方法；TRL校准方法,技术性能：扩展到了毫米波；110135dB的动态范围； 值得注意的动向： （1）频率扩展问题 ：已达到1mm频段 （2）高速计算机技术的应用：测试和数据处理速度大幅提高 （3）矢量网络分析仪的应用极为广泛 （4）射频矢量网络

7、分析仪的发展特点：够用为原则，以降低成本,3,Agilent 8363B 矢量网络分析仪,多端口微波矢网,平衡传输线,ME7808B 毫米波 VNA 系统,波导解决方案 频段范围： V-Band (50 - 75 GHz) E-Band (60 - 90 GHz) Extended E-Band (56 - 94 GHz) W-Band (75 - 110 GHz) Extended W-Band (65 - 110 GHz) Higher frequency bands (up to 325 GHz),多端口微波矢网,On Wafer 在片平衡传输线测量,Open,Short,Load,Th

8、ru 1-2,Thru 1-4,Thru 1-3 and 2-4,Thru 2-3,Thru 3-4,GSGSG 在片校准件,剥离测量夹具 夹具的插入损耗不能被忽略,VNA Port 1,VNA Port 2,同轴校准参考面,双端口植入/剥离,4.8.2 标量网络分析仪,特点：适用于标量测试的情况；价格低于矢量网络分析仪 性能：6075dB的动态范围；采用脉冲调制技术降低了外界的干扰,4.9 微波毫米波测试系统(Test system),意义：用于现代复杂电子系统的多参数快速测量 构成：系统集成、接口技术和测试软件 应用：a）相控阵技术；b）有源相控阵雷达；c）测试用仪器；d）GPIB总线(B

9、us)、MMS模块化仪器、VXI总线,T/R组件测试系统,天线测试系统,RCS测试系统,雷达吸波材料反射系数测试系统,4.10 VXI总线测试系统,VXI总线标准 VXI总线的特点 VXI总线微波测试系统,4.11 调制域分析仪 4.11.1 概述 调制域,4.11.2 调制域分析仪,调制域分析仪：上世纪九十年代推出的用于测量频率与时间关系的仪器 典型仪器：安捷伦5371A，53310，5372A，5373A等,4.11.3 调制域分析仪的应用领域,应用： 测量数字系统中的信号抖动 用于VCO阶跃响应分析 脉冲编码数据分析 直接观测线性调频脉冲的线性度 检验蜂窝状无线电的信道切换特性 捷变频信号的分析 雷达、电子战和监视系统分析 扩频通信中的性能分析,