微波测量仪器 ppt
微波测量仪器
110 ~170GHz
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
Faster 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Biblioteka 频谱分析仪的本振：高性能谱仪采用锁相 频率合成技术
技术性能：扩展到了毫米波；110~135dB 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）射频矢量网络分析仪的发展特点： 够用为原则，以降低成本
微波测量仪器及其调整实验
微波测量仪器及其调整实验一、实验目的（1）熟悉基本微波测量仪器。
（2）了解各种常用微波器件。
（3）学会调整微波测量线。
（4）学会测量微波波导波长和信号源频率二、实验原理（1）基本微波测量仪器微波测量技术是通信系统测试的重要分支之一，也是射频工程中必备的测试技术。
它主要包括微波信号特性测量和微波网络参量测量。
微波信号特性参量主要包括微波信号的频率与波长、电平与功率、波形与频谱等，微波网络参数包括反射参量（如反射系数、驻波比）和传输参量（如[S]参数）。
测量的方法分为点频测量、扫频测量和时域测量三大类。
点频测量是指信号源只能工作在单一频点逐一进行测量；扫频测量是在较宽的频带内测得被测量的频响特性，如加上自动网络分析仪，则可实现微波参数的自动测量与分析；时域测量是利用超高速脉冲发生器、采样示波器、时域自动网络分析仪等在时域进行测量，从而得到瞬态电磁特性。
下图是典型的微波测量线。
它由微波信号源、隔离器或衰减器、定向耦合器、波长/频率计、测量线、终端负载、选频放大器及小功率计等组成。
（2）常用微波器件简介微波器件的种类很多，下面主要介绍实验室里常见的几种器件：①检波器②E-T接头③H-T接头④双T接头⑤波导弯曲⑥波导开关⑦可变短路器⑧匹配负载⑨吸收式衰减器⑩定向耦合器⑪隔离器（3）微波测量线的调整1.微波测量系统组成2.测量线的调整①将信号源设置在内调制状态，选择工作频率在10GHZ，将衰减器调整到合适的位置。
②开槽测量线是指在波导宽边中央开一条狭窄的槽缝，在其中放一个可以沿槽移动 的探针与波导中的电场耦合，并经检波二极管输出低频1kHz 信号送人选频放大器输 出指示。
为了保证输出有两处可以调整：探针深度调整和耦合输出匹配调整，探针 深度既不能太深，影响波导内场分布，也不能太浅，否则耦合输出太弱。
③反复调整输出衰减器、探针位置、探针耦合匹配、选频放大器灵敏度，使测量线 工作在最佳状态。
（4）用测量线测波导波长和信号源频率测量线的基本测量原理是基于无耗均匀传输线理论。
微波测量(一)
天线测量与微波测量
为电磁波的频率。 如果已知电磁波的的相速，就可以按上式进行波 长与频率之间的换算。注意：波长和频率是有区别 的，前者决定于长度，后者决定于时间；因而波长 的测量属于长度的测量，而频率的测量属于时间的 测量；在稳态情况下，电磁波的频率是一常数，不 随媒质的性质而改变，而波长却与媒质、传输线尺 寸和传输波型有关。因而频率测量更具有普遍意义， 也更为重要。 测量微波频率的仪器称为微波频率计。其工作原 理可分为两类：第一类 谐振式频率计；第二类 外 差式频率计。
(14)
天线测量与微波测量
在测量微波小功率情况下,通常I0与I1相差不大,即 I0+I1≈2I0 I0-I1=△I 故待测微波功率为: P≈(R/2)I0•△I 显然,这时功率测量的精度取决于两次读取电流之 差的准确度。
§1.4 衰减量的测量
微波 信号 源
Γ g=0 Γ L=0 Γ g=0 Γ L=0
(9)
天线测量与微波测量
一、大功率测量 大功率的微波信号一般采用热量计式大功率计 来测量功率。 t2
出水 测流量 水箱
P
波导
t1
进水
热量计式大功率计的原理示意图
待测微波功率的计算公式 P=c•M(t2-t1) (卡/秒)=4.18c•M(t2-t1) (瓦)
(10)
天线测量与微波测量
其中 c=1卡/克•度，为水的比热；M为水的流量， 单位为：克/秒； (t2-t1)为进出口水的温差，单位 为：0c；4.18为热功当量。 这种热量计式大功率计测出的功率为平均功率， 是一种绝对功率计，可作为校准校对其他的微波 功率计。 引起热量计式大功率计的测量误差的因素：(1) 失配误差；(2)高频功率损耗和辐射损耗；(3)热 传导和热辐射损耗；(4)流量和温度差测量不准确 引入的误差。 二、中小功率测量 中小功率的微波信号一般采用热电式功率计或
微波工程基础课件
案例四
总结词
该卫星导航系统在设计与实现过程中， 通过对定位算法和信号处理技术的优化， 提高了定位精度和可靠性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱVS
详细描述
该卫星导航系统在设计与实现过程中，采 用了先进的定位算法和信号处理技术，实 现了高精度、高可靠性的目标定位。同时， 通过对卫星信号接收质量的分析和优化， 提高了系统的抗干扰性能。此外，还通过 采用模块化设计方法，降低了系统复杂度， 提高了可维护性和可扩展性。
宽带宽和短波长的特点。
高增益特性
02 由于微波毫米波系统的传输距离较短，因此需要高定
向性和高增益的天线来提高信号接收效率。
干扰和噪声特性
03
由于微波毫米波系统的频带很宽，因此容易受到各种
干扰和噪声的影响，需要采取有效的措施进行抑制。
微波毫米波系统的应用领域
通信领域
01
利用微波毫米波系统的宽带和高速特性，可以实现大容量、高
介质谐振器参数
描述介质谐振器性能的参数，包括谐 振频率、品质因数、损耗角等。
PART 03
微波电子学基础
电子注与微波电场
电子注
在微波工程中，电子注指的是在强电场作用 下，具有足够动能的电子束。
微波电场
微波电场是一种交变电场，其频率在微波频 段。
电子注的驱动与控制
要点一
电子注驱动
通过在电子注通道中施加适当的高频电场，使电子注得到 加速。
微波工程的应用领域
雷达和通信
雷达是利用微波进行测距、定 位和跟踪的一种装置，而通信 则是利用微波进行信息传输的
一种方式。
导航
在飞机、船舶等交通工具中， 利用微波进行导航定位已经成 为了普遍的应用。
加热和干燥
华北理工微波遥感课件第2章 微波遥感系统
工作原理
天线
转换 开关பைடு நூலகம்
发射 机
定时系 统
接收 机
距离 测量 系统
数据
简化的高度计的方框图
太空船利用一种激光高度测量器(Mars Orbiter Laser Altimeter) 绘制的火星立体图片
时间延迟
海面高度
卫星高度计 海面有效波高
大地水准面 海洋动力地形
海面回波波 形强度
海面风速
海洋地球物理应用
海海 地 海 洋洋 球 洋 测岩 引 潮 深石 力 汐 无圈 场 图结 模 区构 型 测特 改 绘性 善
海洋动力学应用
海洋环境监测
大中 大 全
厄
海
海
尺等 洋 球
尔
浪
冰
度尺 边 海
尼
与
及
海度 界 平
诺
风
极
洋涡 流 面
与
速
区
环流 研 变
南
场
冰
流旋 究 化
方
盖
研研
涛
究究
动
用于“神舟”四号飞船 的多模态微波遥感器由 微波辐射计、雷达高度 计、雷达散射计三种模 态仪器构成。
二、侧视雷达 1、一般结构
发射器 显示器
转换开关 接收机
天线
S 航迹向
S 90o
成像带 距 离 向
雷达波束
二、侧视雷达
雷达：radio detection and ranging，RADAR 侧视雷达：side-looking radar，SLR
S 航高 斜距
图像胶片
X YZ
阴极射线管
第二章 微波遥感系统
一、非成像微波传感器 二、成像微波传感器 三、天线、雷达方程和灰度方程 四、空间微波遥感系统 五、辐射测量原理
射频测试仪器技术培训PPT课件
频谱分析仪在射频测试中常用于信号的频谱分析和测试设备的频率响应和功率特性。
网络分析仪
网络分析仪是一种用于测量电子 设备和系统的网络参数的仪器， 广泛应用于射频和微波领域。
网络分析仪的主要技术指标包括 频率范围、测量精度、扫描速度 和端口数量等，这些指标决定了 网络分析仪的性能和应用范围。
模块化和可重构
为了适应不同测试需求，射频测试仪器趋向于模 块化和可重构设计，提高设备的灵活性和可扩展 性。
市场挑战与机遇
市场竞争加剧
01
随着射频测试仪器技术的普及，市场竞争日趋激烈，企业需要
加大技术研发和产品创新投入，以保持竞争优势。
客户需求多样化
02
不同行业和应用领域对射频测试仪器的需求差异较大，企业需
05
射频测试仪器操作与维 护
操作注意事项
确保电源连接稳定
在操作射频测试仪器之前，应 确保电源连接稳定，避免因电
源波动造成仪器工作异常。
正确设置参数
根据测试需求，正确设置仪器 的工作频率、功率等参数，确 保测试结果的准确性和可靠性 。
避免干扰
在测试过程中，应尽量避免外 界干扰，如电磁波、磁场等， 以免影响测试结果。
04
射频测试仪器在通信领 域的应用
移动通信网络测试
移动通信网络覆盖测试
使用射频测试仪器对移动通信网络覆 盖范围、信号强度、通话质量等进行 测试，确保网络覆盖良好，满足用户 需求。
移动通信网络性能评估
通过射频测试仪器对移动通信网络的 数据传输速率、延迟、丢包率等性能 指标进行测试和评估，确保网络性能 稳定可靠。
微波暗室测量方法
微波暗室测量方法我折腾了好久微波暗室测量方法，总算找到点门道。
我一开始弄这个的时候，那真是瞎摸索。
就知道要测量微波之类的东西得在这个暗室里面搞，但是咋搞呢？我先来说说这个设备的摆放吧。
这个设备的位置可重要了，我刚开始没注意，就随随便便地把那些测量仪器放在暗室里，结果测出来的数据那叫一个乱。
就好像你炒菜，调料乱放，炒出来的菜肯定不好吃。
后来我就参考手册，把仪器放在一个相对稳定的平台上，而且要远离那些可能会干扰信号的东西，这就像你睡觉的时候，得找个安静的地方一样。
测量的时候，校准这一步也是个大问题。
我试过一种方法，以为按照常规的仪器校准流程就可以了，但是不行啊。
在微波暗室里，好像有一些特殊的地方。
比如说校准的频率范围设置，我一开始没设置对，太宽了可能，测出来的数据偏差很大。
后来经过不断地试验，我发现要根据你实际测量的信号频率，很精准地来设定校准频率范围。
这就好比你要开锁，你得找对钥匙的形状，不能乱捅一样。
还有这个暗室的环境稳定也很重要。
我记得有一次测量的时候，应该是暗室的温度波动有点大，可能是哪里的空调出问题了。
我当时还奇怪呢，数据为什么老是飘忽不定。
后来才知道，哪怕一点点温度的变化，都可能影响测量结果。
就像水在不同温度下密度不一样似的，微波在不同温度环境下的传播也会受到影响。
说到接收天线的管理，我也走了不少弯路。
我开始就把天线放那，也没仔细检查天线的角度和方向，以为差不多就行，结果发现测量的数据不准确。
后来我发现，每次测量前，都得仔细调整天线的指向，要正对着你要测量的信号源方向，而且角度的偏差要尽可能小。
这就好像你拍照，你镜头不对准要拍的东西，拍出来的照片肯定不是你想要的。
我到现在也不敢说我完全掌握了微波暗室测量方法。
但是通过这些经历，我就想告诉大家，一定要慢慢来，每一步都仔细对待，有手册就多看看手册。
遇到问题不要怕，多尝试一些不同的设置和调整，慢慢就会找到适合自己的测量方法了。
总之一句话，细节决定成败，在微波暗室测量这个事儿上是再正确不过了。
第二章 微波测量仪器和系统
第二章微波测量仪器和系统
微波信号源功能与构成
一个微波振荡器，配以必要的控制驱动电路，就构成了最基本的信号源。
不同的应用，对信号源的输出有不同的特性要求。
信号源的设计，就是围绕振荡器，施加不同的控制处理电路，满足不同应用需求的过程。
普通信号发生器
在微波信号输出前加上可变衰减器，可以通过选择合适的可变衰减器控制输出信号功率范围
在振荡器后、可变衰减器前加入放大器能够隔离衰减器值变化引起的振荡器频率变化
对可变衰减器进行自动增益控制，保证输出信号稳定度（ALC是实现自动电平控制系统的简称）
带调频、调幅、方波及脉冲等信号的信号源
振荡源
振荡器模型
常用的振荡器
直接合成（混频（加、减）、倍频（乘）、分频（除）、滤波）数字合成DDS(相位累加器、相位寄存器、
非相干合成
微波信号源典型组成
微波信号源特征
显示设备和信号检测
主要性能指标：频率范围、频率响应、灵敏度、端口阻抗、最大输入功率、极性、VSWR、接头形式
功率检测
电阻侧辐射热议：利用某些温度敏感元件的电阻随所加的功率大小而变化的效
对功率大小进行检测
频谱分析仪
扫频超外差式频谱仪的原理图
噪声系数测试仪
噪声源：应用的噪声源分为三种类型
宽带电磁信息检测系统。
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4
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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
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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
-
40
技术性能：扩展到了毫米波；110~135dB 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
1000
米波
厘米波
毫米波
亚毫米波
毫米波信号传输的几个低损耗窗口：
35GHz（8mm）、94GHz(3mm)、140GHz(2mm)、220GHz(1mm）
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4
无线通信
-
5
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
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4 微波毫米波测试仪器中的微波 测试技术
4.1 微波毫米波信号源
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
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（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
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（3） 毫米波信号发生器
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
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27
-
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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
-4.3 微波毫米波相位噪声分析仪
微波仪器设备及测试技术
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1
微波
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 1~0.1mm 远红外: 0.3mm~0.01mm
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2
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3
微波毫米波的应用
短波超短波
通信、超视
雷达、卫 雷达、侦
距雷达、广 雷达、微 星电视、 察、通信
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
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（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
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（5）调制方式
AM、FM和PM
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21
MG3690B系列信号源
Highest Output Power :
播电视预警雷 达、导
波通信、 卫星通信
微波通信 精确制导 目标RCS
雷达、侦 察、通信 精确制导 目标RCS
航、移 音 动通信 频
机载火 控雷达
遥 感
星间通信、 遥感、弹道 轨迹、汽车
通
防撞
信
电子侦察 目标RCS 弹道轨迹 无源成像 射电天文
1 2 4 8 12 18 26 40 50 60 75 110 170 300 短波 L S C X Ku K Ka U V W
MG3694B, 40 GHz :+17/+15 dBm
Faster Switching time :
5ms/1 GHz step
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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
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24
预选频混频技术：26.5GHz以下采用单 YIG, 26.5GHz以上采用双YIG。
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6
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7
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8
测量线系统、自动 网络分析仪、六端口 测量系统、阻抗桥
反射、传输 参数测量 元件参数测量
网络测量
标量参数测量 矢量参数测量
2
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时域测量、 频域测量
9
国内外微波测试仪器的现状
射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
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10
WR ~28 WR ~22 WR ~19
26.5 ~40GHz 33 ~50GHz 40 ~60GHz
WR ~15 WR ~10 WR ~ 6
50 ~75GHz 75 ~110GHz 110 ~170GHz
13
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。
微波毫米波相位噪声的两种测试方法： (a)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
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31
-
32
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
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
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11
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
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33
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34
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）
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35
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）
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同轴测试仪器
同轴连接器
频率范围
N型
DC ~18GHz
7mm
DC ~18GHz
3.5mm DC ~26.5GHz
K (2.95mm) DC ~40GHz
2.4mm V (1.85mm)
1.0mm
DC ~50GHz DC ~60GHz DC ~110GHz
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波导测试仪器
波导
频率范围
WR ~42 18 ~26.5GHz