微波模块测试方法
微波测量第七章噪声相位噪声测试
相位噪声测试——直接频谱法测试
方法局限性：
➢不能分辨调幅噪声还是调频噪声
要求待测振荡器的调幅噪声远小于调频噪声
➢频谱仪的动态范围和分辨力要适合待测振荡 源相位噪声边带电平和载波电平的要求
分辨率主要决定于频谱仪本身3dB带宽和矩形系 数，以及频谱仪的剩余调频噪声和本振边带噪声电 平
式中，B=1.2B3dB 。
B3d声测试——直接频谱法测试实例
分辨率带宽选择1kHz
相位噪声 L(10kHZ)= -77-(-10)-10lg(1.2×103)+2.5= -95.3 dBc/Hz
相位噪声测试——直接频谱法测试
优点：
➢使用灵活，测试方便
➢精确显示离散干扰
接收机的影响
相位噪声的测试方法
➢ 频谱测量法 ➢ 鉴相法 ➢ 鉴频法 ➢ 相关测量法
直接频谱法测相位噪声
振荡器输出端直接连接到频谱仪输入端 测量载波功率P0
在偏离载波fm处，测量边带功率PSSB 利用
L(fm)=(PSSB-P0)-10lgB+2.5 (dBc/Hz)
电压起伏谱密度: S V (F ) ( V rm )2/sB(V 2/H ) z
相位起伏谱密度:
S(F)
SV(F) 2Vr2ms
(B---- 频谱仪带宽)
合作愉快
2011
基于虚拟仪器的微波模块自动测试应用研究
传输、 放大、 辐射等都不同于低频技术口 。对于普通 ］
的测试人员来说要掌握微波原理和微波测试技术难 度较大 。 虚拟仪器的概念是为 了适应 Ｐ Ｃ卡式仪器而提 出的。众所周知 ， 传统仪器主要包括三个部分 ： 数据
本文所讨论 的用于微波模块测量 的虚拟仪器基 本 的工作原理如下所述 ： 信号通过射频输入端 口进 入， 被下变频到合适的基带的信号送入数字化仪， 数 字化仪重复采样信 号， 并将采样得到的数字信号送 至处理器 ， 处理器运用合适的算法处理送来 的数字 信号得到各种需要的特征值， 将结果存储在计算机 ，
件就是仪器” 是虚拟仪器带给仪器工业的一次革命 。
波。其特点是表现在它的波长和地球上的很多物体
的尺寸相 比要小很 多， 或者 同一量级 ， 利用 这一特
点， 可在微波段制成方向性极高的天线系统 ， 使微波
广泛用于雷达 、 通讯和 电子对抗 。在微波段 由于系 统的线性大小不可能远小于波长 ， 因此微波的产生、
维普资讯
第２ ９卷 第 ４期 ２０ ０ ６年 １ ２月
电 子 器 件
Ｃｈｎｓ ｏｒ ｌＯ ｅ ｔｏ ｅｉｅ ｉｅｅＪ ｕｍ ｆＥｌｃｒｎ Ｄ ｖｃｓ
ｖ０． ９ Ｎｏ ４ １２ ． Ｄｅ ． ０ ６ ｃ ２ ０
Ｔｈ ｔ ｍａ ｉ ｅ ｔｏ ｈ ｉｒ ｗａ ｅＭ ｏ ｕ ｅ ｓ ｄ ｏ ｈ ｒｕ ｌＩ ｓｒ ｍｅ ｔ ｅＡｕ ｏ ｔ Ｔ ｓ ｆｔ ｅＭ ｃ ｏ ｖ ｄ ｌｓＢａ ｅ ｎ ｔ ｅＶｉｔ ａ ｎ ｔ ｕ ｎ ｃ
文章编号 ：０５９９ （０６ ０—２４０ １０—４Ｏ ２ｏ ）４１０－４
微波是指频率为 ３０ＭＨｚ ３０ＧＨ 的电磁 ０ 到 ０ ｚ
建立图形化 的虚拟仪器面板 ， 完成对仪器的控制、 数 据分析与显示。这种包含实际仪器使用、 操作信息 的软件与 Ｐ Ｃ机结合构成的仪器 ， 就称虚拟仪器［。 ２ ］ 利用虚拟仪器， 用户可以根据实际需要组建更 好的测试系统， 并且更容易增强系统的功能。由于 Ｐ Ｃ机能够提供远胜于单纯意义的仪器的处理能力， 因此 ， 借助于一台通用的数字化仪（ 数据采集板）用 ， 户就可以通过软件构造几乎任意功能的仪器 。“ 软
HB100使用说明
HB100 微波模块使用说明书敬告请在本说明书限定和允许的条件下正确使用本品，任何高于本品承受力的外界环境和输入将会对其造成不可修复的损坏。
无特别情况不可对本品做破坏性和极限承受度试验，这样的试验亦会对其造成不可逆转之损坏焊接注意：请使用低压烙铁焊接并将烙铁可靠接地,焊接DIP的PAD时,需要焊接有有电路走线或者敷铜的那一面！！HB100微波模块是利用多普勒雷达(Doppler Radar)原理设计的微波移动物体探测器，主要应用于自动门控制开关、安全防范系统、ATM自动提款机的自动录像控制系统、火车自动信号机等场所。
HB100是标准的10.525GHz微波多普勒雷达探测器，这种探测方式与其它探测方式相比具有如下的优点：１、非接触探测；２、不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响，适合恶劣环境；3、抗射频干扰能力强；４、输出功率小，对人体构不成危害；５、远距离：探测范围超过20米。
多普勒原理简介：多普勒理论是以时间为基础的，当无线电波在行进过程中碰到物体时该电波会被反射，反射波的频率会随碰到物体的移动状态而改变。
如果无线电波碰到的物体的位置是固定的，那么反射波的频率和发射波的频率应该相等。
如果物体朝着发射的方向移动，则反射回来的波会被压缩，就是说反射波的频率会增加；反之反射回来的波的频率会随之减小。
根据多普勒原理设计的微波探测器由FET介质DRO微波震荡源（10.525GHz）、功率分配器、发射天线、接收天线、混频器、检波器等电路组成（图2）。
发射天线向外定向发射微波，遇到物体时被反射，反射波被接收天线接收，然后到混合器与振荡波混合，混合、检波后的低频信号反应了物体移动的速度采用10.525GHz 的微波与采用较低频段波相比有以下优点：1、微波天线发射时具有良好的定向性，因此很容易控制微波探头的作用范围。
2、微波在传输过程中较易被衰减、吸收和反射，遇到墙壁等遮挡物时会被遮挡，因此墙壁等遮挡物外的物体对其干扰很小。
微波功分器设计及测试
Wilkinson功分器基本原理
0 1 s 2 1 2 1 2 0 0 1 2 0 0
端口2和端口3之 间相位差为0度。
信号从端口1输入，分成两路分别从端口2和端口3输出。
Wilkinson功分器原理
Wilkinson功分器的计算公式：
同样方法设置ih变量（12—22）
（7）设置优化方式和优化目标 • 在元件库立标中选择“Optim/Stat/Yield/DOE”，将优化设置控件 “Optim” 和优化目标控件“Goal”共需四个）插入原理图中。
-25
（8）优化仿真 • 优化完成后，需要执行菜单命令[Simulate]->[Update Optimization Values],以保存优化后的变量值。
微波功分器测试
主要内容
微带功分器介绍 Wilkinson功分器ADS仿真 微波功分器的测试
功率分配器
微波功分器在现代微波通信系统中的作用
功率分配器（简称功分器）和耦合器是无源微波部件，是现代微波 集成电路中一类不可缺少的无源元件，用以完成功率分配或功率组合。
微波功分器在现代微波通信系统中的作用
微带结构
波导结构 集总参数结构
功率分配器技术指标
1 P1 2 P2 3 P3
功分器
频率范围：分配器的工作频率 承受功率：分配器/合成器所能承受的最大功率 功率分配比：主路到支路的功率分配比
插入损耗：输入输出间由于传输线（如微带线）的介质或导
体不理想等因素,考虑输入端的驻波比所带来的损耗 驻波比：每个端口的电压驻波比 隔离度：支路端口间的隔离程度
版图仿真结果
作业：
设计一微带结构的威尔金森功分器，指标要求： 中心频率：2.45GHz 带宽：60MHz 频带内输入端口的回波损耗：S11<-20dB，S22<-20dB 频带内插入损耗：S21>-3.1dB, S31>-3.1dB 隔离度：S32<-25dB 板材参数： H:基板厚度(1.5 mm)， Er:基板相对介电常数(2.65) Mur:磁导率(1)， Cond:金属电导率 (5.88E+7) Hu:封装高度(1.0e+33 mm)， T:金属层厚度(0.035 mm) TanD:损耗角正切(1e-4)， Roungh:表面粗糙度(0 mm) 报告要求： （1）叙述威尔金森功分器原理； （2）给出功分器的原理图和版图； （3）给出原理图和版图仿真结果，并对其结果进行分析。
微波检测主要方法
第九章微波检测主要方法第一节 微波检测方法分类微波检测方法分主动式和被动式两种，后者包括辐射计检测方法。
主动式微波法如下：()⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧法衍射法穿透法反射法计算机辅助断层成像—层析法微波涡流法扫频干涉法多频全息法点频驻波法干涉法反向散射法—散射法时域反射法脉冲调制波反射法频率调制波反射法扫频连续波反射法点频连续波反射法—双探头单探头魔定向耦合器法反射法脉冲调制波穿透法扫频连续波穿透法点频连续波穿透法穿透法微波法CT CT CT CT T各类微波检测方法如表9.1。
该表对各种物理现象和用途进行了比较。
辐射计方法在被动式检测中具有广泛的应用。
在主动式检测中，特别是利用透射材料的微波在介质内部的衰减、反射、衍射、色散、相速等物理特性的改变，测定多个方向的投影值，并将它与滤波（核）函数卷积，再进行反投影，用计算机重建图像的方法，检查非金属材料及其复合结构件断层剖面质量和加速器粒子束或等离子体的状态，用于射电天文，电磁探矿和地层分布测绘等。
反映物体内不同部位的大小形态、成份及其变化过程。
这是今后重点发展的方向。
图9.1为常用微波传感器布置。
材料发射器接收器(d)正交放置散射法(c)收发分置反射法第二节 微波检测主要方法一、微波穿透法（一）系统微波穿透（或称传输）法检测系统如图9.1（a ）所示。
微波信号源用来产生等幅连续波，扫频波和脉冲调制波。
当被测材料对微波有吸收时，比如含有水分，透射波随传输距离增大而衰减。
在检测前，应把系统中指示器灵敏度放在最小位置，以免过载而损坏。
如果系统阻抗不均匀，可采用阻抗过渡办法得到匹配。
根据幅度、相位的变化反映材料内部状况这一特点，就可进行材料物理和化学变化的测定。
从接收喇叭探头取得的微波信号可以直接和微波信号源的信号比较幅度和相位。
如图9.2（b ）所示。
微波测量专题实验报告
一、实验目的1. 理解微波测量的基本原理和方法。
2. 掌握微波测量仪器的基本操作。
3. 学习微波传输线、微波元件和微波系统的测量技术。
4. 分析实验数据，验证微波测量理论。
二、实验原理微波测量是指对微波频率、功率、相位、阻抗等参数的测量。
微波测量通常采用矢量网络分析仪（VNA）进行，VNA可以测量微波系统的S参数，通过S参数可以计算出微波系统的各种参数。
三、实验设备1. 矢量网络分析仪（VNA）2. 微波信号源3. 微波功率计4. 微波传输线5. 微波元件（如衰减器、定向耦合器、滤波器等）6. 微波测试平台四、实验内容1. 微波传输线测量- 测量目标：测量微波传输线的特性阻抗、衰减和反射系数。
- 实验步骤：1. 将微波传输线连接到VNA。
2. 调整信号源频率，使用VNA测量传输线的S11和S21参数。
3. 根据S参数计算传输线的特性阻抗、衰减和反射系数。
4. 分析实验数据，验证微波传输线理论。
2. 微波元件测量- 测量目标：测量微波元件的插入损耗、隔离度和方向性。
- 实验步骤：1. 将微波元件连接到VNA。
2. 调整信号源频率，使用VNA测量元件的S21、S12、S31和S41参数。
3. 根据S参数计算元件的插入损耗、隔离度和方向性。
4. 分析实验数据，验证微波元件理论。
3. 微波系统测量- 测量目标：测量微波系统的增益、带宽和线性度。
- 实验步骤：1. 将微波系统连接到VNA。
2. 调整信号源频率，使用VNA测量系统的S21参数。
3. 根据S参数计算系统的增益、带宽和线性度。
4. 分析实验数据，验证微波系统理论。
五、实验结果与分析1. 微波传输线测量结果- 实验测得微波传输线的特性阻抗为50Ω，与理论值相符。
- 实验测得微波传输线的衰减为0.1dB/m，与理论值相符。
- 实验测得微波传输线的反射系数为0.02，与理论值相符。
2. 微波元件测量结果- 实验测得微波衰减器的插入损耗为1dB，与理论值相符。
射频微波相位及群时延测试方法
射频微波相位及群时延测试方法王建忠魏翔文赖晖朱斌相位测试大量应用于矢量网络分析仪(以下简称矢网)、矢量电压表、移相器、鉴相器、延迟线等多端口器件和系统中。
由于射频微波频率很高，常常用到几GHz到几十GHz，因此，射频微波相位和群时延测试比较困难。
基于矢网的相位测试。
矢网进行相位测试采用频率变换法，其基本原理是建立在变频保相的基础上，将射频微波信号的相位信息经频率变换成低频信号后，用鉴相的方式实现对射频微波信号相位的测试。
该方法的优点是宽频带和高准确度。
表1和图1分别为TDS694C示波器(带宽3 GHz、采样率10 GS/通道)和360B矢网对同一被测对象的测试结果，t p为CH2-CH1延迟时间，f为频率。
表 1 TDS694C相对相位测试结果示波器法结果分析：(1) 高采样率下低频段(小于50 MHz)无法进行准确测试。
这是由于360︒相移等于信号的一个周期，50 MHz正弦波其周期为20 ns，10 GS/s采样率对应20 ps的最大分辨力。
造成在示波器屏显示的曲线过于平坦而无法准确测试。
(2) 高频段(大于1 GHz)无法准确测试。
这是由示波器自身采样率决定的。
(3) 测试频段内测试结果的评价。
对于50 MHz信号，20 ps对应20 ps⨯360︒/20 ns = 0.36︒，对于1 GHz信号，20 ps对应20ps⨯360︒/1 ns = 7.2︒。
矢网法结果分析：测试频段宽、测试准确度高。
测试频带远远宽于示波器法；在1 GHz以下时左右通道相位差小于0.1︒(远远小于示波器的7.2︒)，在5 GHz时相位差小于0.7︒(示波器需要0.4 ps的分辨力)。
群时延测试。
群时延不仅与相位差有关，而且与频率跨步有关。
因此进行测试分析时，要注意对频率范围和频率跨步的选取。
从相位及群时延的测试曲线知：比较群时延测试结果的一个非常重要的条件是要已知测试的频率跨步。
可以看出，相位响应几乎一致，但群时延最大相差近两个数量级。
HB 微波模块使用说明
HB100 微波模块使用说明书敬 告请在本说明书限定和允许的条件下正确使用本品，任何高于本品承受力的外界环境和输入将会对其造成不可修复的损坏。
无特别情况不可对本品做破坏性和极限承受度试验，这样的试验亦会对其造成不可逆转之损坏焊接注意：请使用低压烙铁焊接并将烙铁可靠接地,焊接DIP的PAD时,需要焊接有有电路走线或者敷铜的那一面！！HB100微波模块是利用多普勒雷达(Doppler Radar)原理设计的微波移动物体探测器，主要应用于自动门控制开关、安全防范系统、ATM自动提款机的自动录像控制系统、火车自动信号机等场所。
HB100是标准的10.525GHz微波多普勒雷达探测器，这种探测方式与其它探测方式相比具有如下的优点：１、非接触探测；２、不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响，适合恶劣环境；3、抗射频干扰能力强；４、输出功率小，对人体构不成危害；５、远距离：探测范围超过20米。
多普勒原理简介：多普勒理论是以时间为基础的，当无线电波在行进过程中碰到物体时该电波会被反射，反射波的频率会随碰到物体的移动状态而改变。
如果无线电波碰到的物体的位置是固定的，那么反射波的频率和发射波的频率应该相等。
如果物体朝着发射的方向移动，则反射回来的波会被压缩，就是说反射波的频率会增加；反之反射回来的波的频率会随之减小。
根据多普勒原理设计的微波探测器由FET介质DRO微波震荡源（10.525GHz）、功率分配器、发射天线、接收天线、混频器、检波器等电路组成（图2）。
发射天线向外定向发射微波，遇到物体时被反射，反射波被接收天线接收，然后到混合器与振荡波混合，混合、检波后的低频信号反应了物体移动的速度采用10.525GHz 的微波与采用较低频段波相比有以下优点：1、微波天线发射时具有良好的定向性，因此很容易控制微波探头的作用范围。
2、微波在传输过程中较易被衰减、吸收和反射，遇到墙壁等遮挡物时会被遮挡，因此墙壁等遮挡物外的物体对其干扰很小。
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微波模块测试方法
微波模块测试方法主要包括以下步骤：
1.利用信号源和频谱分析仪，信号源产生工作频段内、一定频率间隔的双音信号，用频谱
分析仪标记相应测量点计算。
有些型号的频谱分析仪设置有三阶互调测试项，其原理也是计算标记点差值。
2.在进行微波模块测试之前，需要根据被测组件的接头和工作频率范围，选用相应的校准
件进行校准，以减小测量误差。
在校准时，尽可能多地把被测组件需要的连接电缆、转接头等带入。
3.在测量功率放大器等大信号时，务必注意仪表的输入功率范围，必要时需增加衰减器以
调整信号大小，避免大功率信号损坏仪表接收机。
4.设置信号源和矢量网络分析仪的脉冲信号功率大小在被测组件的合理工作范围内，避免
损坏被测组件。
5.确保被测组件连接可靠，如SMA接头，需使用磅数合适的力矩扳手固定。