RF基礎(chǔ)與測量-2007版本-2

射頻微波基礎(chǔ)與測量羅德與施瓦茨中國培訓(xùn)中心?2008主要內(nèi)容

———————————射頻與微波基本概念調(diào)制與解調(diào)頻譜分析原理信號源與頻譜儀的典型應(yīng)用功率測量網(wǎng)絡(luò)分析測試儀器儀表介紹射頻與微波基本概念

———————————無線通信、移動(dòng)通信、射頻與微波無線電傳播特性擴(kuò)頻通信多址技術(shù)RF模塊、元器件PLL：鎖相環(huán)ALC：自動(dòng)電平控制相位噪聲1dB壓縮點(diǎn)IP3：三階截止點(diǎn)通信系統(tǒng)分類按傳輸媒介有線通信系統(tǒng)無線通信系統(tǒng)按調(diào)制方式模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)常用的頻率范圍和通信系統(tǒng)音頻范圍(AF)f<1MHz射頻范圍(RF)f<3GHz微波范圍 f<40GHz毫米波范圍 f>40GHz頻率范圍常用符號用途3Hz-30kHzVLF（甚低頻）電話、長距離導(dǎo)航、時(shí)標(biāo)30kHz-300kHzLF（低頻）導(dǎo)航、信標(biāo)、電力線通信300kHz-3MHzMF（中頻）調(diào)幅廣播、業(yè)余無線電3MHz-30MHzHF（高頻）短波廣播、軍用通信30MHz-300MHzVHF（甚高頻）電視、調(diào)頻廣播、空中管制、車輛通信、導(dǎo)航300MHz-3GHzUHF（特高頻）電視、空間遙測、雷達(dá)導(dǎo)航、移動(dòng)通信3GHz-30GHzSHF（超高頻）微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達(dá)30GHz-300GHzEHF（極高頻）雷達(dá)、微波接力、射電天文學(xué)常用的微波頻段代號波段代號標(biāo)稱波長（cm）頻率范圍（GHz）波長范圍（cm）L221－230－15S102－415－7.5C54－87.5－3.75X38－123.75－2.5Ku212－182.5－1.67K1.2518－271.67－1.11Ka0.827－401.11－0.75U0.640－600.75－0.5V0.460－800.5－0.375W0.380－1000.375－0.3RFRF，radiofrequency，射頻，主要指發(fā)射的無線電波，應(yīng)用于無線通信。RF有時(shí)稱為高頻，它是相對于低頻而言。RF的用途,主要是迅速而準(zhǔn)確地傳輸信息，以克服距離上的障礙，是無線通信的關(guān)鍵技術(shù)，是傳輸信息的載體。RF無處不在OKCSERV69FBABCSTOCKHOLMTRAFFIC2RF應(yīng)用于無線通信AMPS、TACSGSM/EDGE/GPRSCDMA、WCDMA、TD-SCDMABluetoothZigbeeUWBRFIDWlan802.11a/b/gWimax802.16PHSDECTanalogwirelesscommunication,Walkie-talkie蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展歷程AMPSTACSNMT其它第一代80年代模擬模擬技術(shù)GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC第二代90年代數(shù)字需求驅(qū)動(dòng)數(shù)字技術(shù)語音業(yè)務(wù)第三代IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000需求驅(qū)動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)TD-SCDMA數(shù)字通信系統(tǒng)的構(gòu)成原始信息信源編碼基帶濾波I/Q調(diào)制發(fā)射本振混頻器前置放大器功放信道編碼濾波雙工器I/Q解調(diào)基帶成形信道解碼原始信息信源解碼低噪聲放大器混頻器接收本振濾波通信的雙工方式單工(Simplex)方式：通信雙方設(shè)備中發(fā)送器與接收器分工明確，只能在由發(fā)送器向接收器的單一固定方向上傳送數(shù)據(jù)。

半雙工(HalfDuplex)方式：通信雙方設(shè)備既是發(fā)送器，也是接收器，兩臺(tái)設(shè)備可以相互傳送數(shù)據(jù)，但某一時(shí)刻則只能向一個(gè)方向傳送數(shù)據(jù)。

全雙工(FullDuplex)方式：通信雙方設(shè)備既是發(fā)送器，也是接收器，兩臺(tái)設(shè)備可以同時(shí)在兩個(gè)方向上傳送數(shù)據(jù)。甲乙甲乙甲乙單工半雙工全雙工分址方式FDMA/TDMA/CDMAFDMATDMA英語普通話阿拉伯語德語CDMA信道容量（仙農(nóng)-哈特利定律）其理論解釋為Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N)擴(kuò)頻通信原理示意圖直接序列（DS）擴(kuò)頻通信原理FastSpreadingSequenceSlowInformationSentTXSlowInformationRecoveredRXFastSpreadingSequenceWidebandSignal無線電波理論波長λ與頻率?成反比,c是光速，等于3×108米/秒

c=??λ當(dāng)天線可與波長相比擬時(shí),發(fā)射效率越高.無線電波在自由空間傳播時(shí)損耗為：

L0＝32.45+10lg(f)+20lg(D)-Gt(dB)-Gr(dB)移動(dòng)通信的電波傳輸特點(diǎn)無線傳播特性無線環(huán)境中的信號衰減分成三部分路徑損耗：電磁波在宏觀大范圍（即公里級）空間傳播所產(chǎn)生的損耗。慢衰落：在電波傳播路徑上受到建筑物及山丘等的阻擋所產(chǎn)生的陰影效應(yīng)而產(chǎn)生的損耗?？焖ヂ洌弘姶挪ㄐ盘栐跀?shù)個(gè)或者數(shù)十個(gè)波長范圍發(fā)生快速衰落。多徑效應(yīng)接收信號時(shí)間強(qiáng)度0發(fā)射信號時(shí)間延遲擴(kuò)展、沖擊響應(yīng)多普勒頻移常用的工程量綱1w=103mw=106w

dBm=10lg(P/1mw)（P的單位為毫瓦mw） dB=10lg(P/Pref)1V=103mv=106v

dBuv=20lg(V/1uv)（V的單位為微伏uv）1kHz=103Hz 1MHz=106Hz 1GHz=109Hz

ppm=10-6RF端口阻抗通常RF電纜和端口為50歐姆廣播電視同軸電纜為75歐姆當(dāng)負(fù)載阻抗和源輸出阻抗相等時(shí),能夠得到最大功率傳輸當(dāng)端口之間阻抗不相等時(shí),信號會(huì)發(fā)生反射R0RL射頻與微波模塊、元器件連接頭電纜電阻R、電容C、電感L天線、負(fù)載功分器/合路器濾波器、雙工器耦合器衰減器、放大器、移相器環(huán)形器、隔離器混頻器連接座與連接頭RF連接頭SMA陽–SMA陽BNC陽-BNC陰N陰-N陰N陽-BNC陰SMA陰RF連接頭射頻同軸電纜構(gòu)造：1、內(nèi)導(dǎo)體2、絕緣層3、外導(dǎo)體4、護(hù)套RF同軸電纜典型技術(shù)指標(biāo)實(shí)例電特性指標(biāo)單位典型值工作頻率HzDC~3GHz工作溫度度-65~200接頭類型SMA（Female）特征阻抗歐姆50+/-2傳輸阻抗毫歐姆30(1MHz~3GHz)電容pF/m88端口駐波VSWR<1.2傳輸速度%75衰減dB/m0.17200MHz0.25400MHz0.431GHz0.803GHz承受功率W1100w50MHz450W400MHz150W3GHzRF模塊/天線主要指標(biāo)參考值工作頻率(MHz)835~960增益(dBi)7.5電壓駐波比<1.5輸入阻抗（歐姆）50方向圖E面和H面極化方式水平/垂直垂直波束寬度（度）20不圓度（dB）0.5前后比（dB）25dB下傾角（度）0最大功率（W）200RF模塊/合路器性能指標(biāo)：插入損耗：A1/B1帶內(nèi)波動(dòng)：E端口回波損耗：A1/C1隔離度：A1/D1A1B1B2A2C1D1C2D2合路器E頻率插損RF模塊/放大器低噪聲放大器（LNA）位于接收機(jī)前端，主要用于放大微弱信號。噪聲系數(shù)和增益是主要考核指標(biāo)。功率放大器（PA）位于發(fā)射機(jī)末級，主要用于放大信號以便信號傳得更遠(yuǎn)。噪聲系數(shù)、增益、輸出功率和非線性是主要考核指標(biāo)。RF模塊/濾波器低通濾波器高通濾波器帶通濾波器帶阻濾波器0dBf1Aff23dB60dBB3dBB60dB波形系數(shù)SF60/3=B60dB/B3dB0dBf1Af20dBAff0dBf1Aff2RF模塊/定向耦合器定向耦合器包括輸入端口（1）、輸出端口（2）、隔離端口（4）和耦合端口（3）。耦合度：輸入端的輸入功率Pi與耦合端的輸出功率Pc之比，記為Kc＝10lg（Pi/Pc）隔離度/定向性：輸入端的輸入功率Pi與隔離端的輸出功率Ps之比，記為Ks＝10lg（Pi/Ps）方向性：耦合端的輸出功率Pc與隔離端的輸出功率Ps之比，記為Kd＝10lg（Pc/Ps）1432RF模塊/頻段雙工器將不同頻段的信號傳輸給同一傳輸線并借助同一副天線發(fā)送出去。將同一天線接收來的不同頻段的信號分開以便進(jìn)行檢測。利用兩個(gè)不同中心頻率的帶通濾波器進(jìn)行頻率的混合和分離。環(huán)形器、隔離器RF模塊/混頻器fIfs濾波器fLPLL:鎖相環(huán)PDLPFVCO11N1N2f0fref穩(wěn)定時(shí)鑒相器兩個(gè)輸入端頻率相同f0/N2=fref/N1f0=fref*N2/N1ALC:自動(dòng)電平控制相位噪聲在偏離載波固定位置處fn，單位帶寬1Hz內(nèi)的噪聲功率Pn與信號總功率Ps的比值。反映單載波信號的頻譜純度的重要指標(biāo)。單位為dBc/Hz@fnoffset,如-135dBc/Hz@10kHz，c指Carrier1dB壓縮點(diǎn)1dB壓縮點(diǎn)是指輸出信號偏離線性響應(yīng)1dB時(shí)輸入和輸出信號的電平值?！?dBPout(dBm)P1dB

Pin(dBm)G01dB壓縮點(diǎn)1dB壓縮點(diǎn)原理圖實(shí)際響應(yīng)曲線線性響應(yīng)曲線三階截止點(diǎn)IP3三階互調(diào)的大小通常用三階交截點(diǎn)（IP3）來表示，它是三階互調(diào)功率達(dá)到和基波功率相等時(shí)所對應(yīng)的點(diǎn)。G11(dBm)13三階交截點(diǎn)PoutIIP3OIP3基本響應(yīng)與三階響應(yīng)的輸入輸出功率關(guān)系基本響應(yīng)曲線三階響應(yīng)曲線●Pin(dBm)射頻信號的數(shù)學(xué)表示式V=A(t)cos[2pf(t)+f(t)]tAf時(shí)域頻域調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)主要內(nèi)容

———————————模擬調(diào)制AM、FM、PhM、PMASKFSK/MSK/GMSKI/Q圖、I/Q調(diào)制PSK:BPSK/QPSK/8PSKQAMVSBOFDM基帶濾波器調(diào)制基本概念模擬調(diào)制(AM,FM,PhM,Pulse)數(shù)字調(diào)制(ASK,FSK,PSK,QAM,OFDM)AM,PulseASKFMFSKPhMPSKV=A(t)cos[2pf(t)+f(t)]模擬通信系統(tǒng)vs數(shù)字通信系統(tǒng)調(diào)幅AMUMod(t)=UC(t).cos(C(t).t+C(t))AM時(shí)域頻域調(diào)頻FM與調(diào)相PhMUMod(t)=UC(t).cos(C(t).t+C(t))MFM時(shí)域頻域ftI/QInphase/同相QuadraturePhase/正交矢量信號IQ矢量信號幅度變化IQ矢量信號頻率/相位變化矢量調(diào)制：IQ調(diào)制解調(diào)器IQ信號對上下邊帶同時(shí)產(chǎn)生影響射頻帶寬是基帶信號帶寬的兩倍因?yàn)橹绷鬏斎霑?huì)導(dǎo)致載波泄漏,所以不允許直流偏置存在IQ兩路信號等幅IQ兩路信號無相位,偏移和時(shí)間延遲

IQ解調(diào)器過程可逆

LOLOI-ChannelQ-ChannelRFRFRFIn90°0°I-SignalQ-Signal

RFOutASK幅移鍵控UMOD(t)=?C(t)cos[Ct+C(t)]ASK基帶信號0111000FSK頻移鍵控UMOD(t)=?C(t)cos[Ct+C(t)]FSK基帶信號1110000MSK最小頻移鍵控111000fCData1=+fData0=-fQI+90-90相移+90邏輯“1”相移-90邏輯“0”MSK的頻譜GMSK的頻譜PSK相移鍵控0000111基帶信號MUMOD(t)=?C(t)cos[Ct+C(t)]BPSK、2PSK010TBitt-fBit+fBitfCfBit=180°=0°QIBPSK的頻譜QPSKfC-

fBit12+

fBit12

fBit12fIQ"10""00""11""01"I(t)Q(t)100111001010

011010011100Pi/4QPSK1.調(diào)制效率同QPSK,是BPSK和GMSK的一倍。2.避免相位發(fā)生180度變化，引起幅度沉降。最大相位變化為135度。3.下圖是000001數(shù)據(jù)在做Pi/4QPSK調(diào)制時(shí)I/Q星座圖變化QPSK的頻譜8PSK正交幅度調(diào)制QAMIQ16QAMLinearAttenuatorLinearAttenuator0/180°0/180°I-ChannelQ-ChannelRF-OutRF-In0°90°VSB:殘留邊帶調(diào)制正交頻分復(fù)用OFDM10011111101010頻率子載波子載波子載波子載波待發(fā)送的碼流OFDM的頻譜子載波正交EVM:矢量幅度誤差I(lǐng)Q理想基準(zhǔn)信號實(shí)際測試信號誤差矢量相位誤差幅度誤差眼圖對定時(shí)誤差的靈敏度最佳抽樣時(shí)刻門限電平噪聲容限抽樣時(shí)刻最大信號畸變幾種調(diào)制方式的眼圖比特率、波特率、符號率、碼片速率比特率Bitrate（又稱碼率或數(shù)據(jù)帶寬）Rb，描述通信中每秒傳送數(shù)據(jù)代碼的比特?cái)?shù)，單位是bps。符號率Symbolrate（又稱為波特率Baudrate，調(diào)制速率）Rs，單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)恼{(diào)制符號數(shù)，單位為sps。在M進(jìn)制調(diào)制中，比特率Rb和波特率Rs之間的關(guān)系為:Rb=Rslog2M碼片速率Chiprate，符號經(jīng)過擴(kuò)頻之后的速率，單位為cps。常見的基帶濾波器TBitTBittTBitTBittTBitTBittS1(t)S2(t)=S1(t)卷積h(t)h(t)H(f)IdealLowpassBN=?fBitGaussianB

TBit

=0.3B3dBbandwidthTBit=fBit1BN?fBit?fBitfH(f)10.70.5fH(f)10.5fH(f)1cos2Rolloffr=0.5...........0.3頻譜分析儀原理信號分析及頻譜分析概述信號

頻域頻譜分析儀示波器時(shí)域調(diào)制域矢量分析儀信號的波形信息幅度周期頻率信號的頻率分布信息頻率、功率諧、雜波噪聲、干擾失真信號的矢量信息幅度誤差矢量誤差相位誤差理想單載波信號在時(shí)域和頻域的測量結(jié)果頻域測量對信號分析的作用周期信號的頻譜模擬調(diào)制信號數(shù)字調(diào)制信號噪聲信號：噪聲功率、相位噪聲時(shí)域測試與頻域測試傅立葉分析儀（FFT分析儀）RAMFFTADADRAMFFT濾波存儲(chǔ)顯示傅立葉分析儀分析脈沖調(diào)制信號外差式掃描分析儀超外差式掃描調(diào)諧分析儀InputInputRFLoIF頻譜分析儀的工作原理a(t)HffLO檢波器延遲RFIF參考振蕩器低通濾波器衰減器混頻器中頻放大器

視頻濾波器VBW中頻濾波器RBW對數(shù)放大器壓控振蕩器鋸齒波發(fā)生器顯示鏡像的影響（低中頻頻率）高中頻頻率的原理衰減器Lo

IFRF衰減器對本底噪聲的影響混頻器InputInputRFLo

IFfinflofinfloFlo+FinFlo-Fin測量過程輸入信號SPAN掃描時(shí)間vsRBWSPAN輸入信號SPANRBW小RBW大最小掃描時(shí)間TSweep 最小掃描時(shí)間Span 頻率掃描跨度RBW 分辨帶寬(3dB帶寬)K k因子,2.5模擬濾波器掃描時(shí)間對頻率和電平測量誤差的影響藍(lán)色蹤跡：電平和頻率產(chǎn)生誤差測試結(jié)果未校準(zhǔn)!中頻濾波器(RBW)顯示鋸齒波發(fā)生器包絡(luò)檢波器本地振蕩器模擬濾波器對數(shù)放大器放大器視頻濾波器xy輸入混頻器中頻放大器檢波器數(shù)字濾波器FFT濾波器中頻濾波器:數(shù)字濾波器IF20.4MHzAD32MHzIQ12bitLowpassfilterLowpassfilterfiltercoefficientsfiltercoefficientsI+Q22IFenvelopevoltage90°LOLOIFIFImixerQmixerNCOAntialiasingbandpass特點(diǎn):真正的高斯形狀波形因子4.6最小掃描時(shí)間

k=1

通過補(bǔ)償可以達(dá)到優(yōu)點(diǎn):小波形因子=>更高的靈敏度快速掃描更高的帶寬精度

測量可以得到更高的電平精度用于噪聲或類噪聲信號沒有溫度或老化漂移中頻濾波器:FFT濾波器中頻濾波器（RBW）特性不同分辨帶寬的濾波器對測試結(jié)果的影響分辨相鄰的信號紅色蹤跡：RBW=30kHz藍(lán)色蹤跡：

RBW=3kHz紅色蹤跡：RBW=30kHz藍(lán)色蹤跡：

RBW=3kHz中頻信號的包絡(luò)檢波視頻濾波器(vbw)視頻濾波器(平滑)顯示輸入鋸齒波發(fā)生器包絡(luò)檢波器混頻器中頻放大器本地振蕩器中頻濾波器對數(shù)放大器視頻濾波器xy檢波器檢波器最大峰值最小峰值有效值平均值線性對數(shù)微處理器顯示視頻信號檢波器的選擇“線性檢波器”“對數(shù)檢波器”線性/對數(shù)查找表：有效值、平均值檢波器采樣水平軸500個(gè)像素點(diǎn)平均值檢波器有效值檢波器檢波器選擇與數(shù)據(jù)處理本地振蕩器顯示輸入鋸齒波發(fā)生器包絡(luò)檢波器混頻器中頻放大器本地振蕩器中頻濾波器對數(shù)放大器視頻濾波器xy檢波器頻譜分析儀的性能

———————————相位噪聲（頻譜純度）接收機(jī)的固有噪聲系統(tǒng)非線性1dB壓縮點(diǎn)動(dòng)態(tài)范圍頻率測量精度幅度測量精度本振信號相位噪聲頻譜分析儀的固有噪聲LDANL

平均顯示噪聲電平DANL 規(guī)定的平均噪聲電平(R&S數(shù)據(jù)表:RBW=10Hz,RFATT=0dB)RBWNoise RBW濾波器的等效噪聲帶寬RFAtt RF衰減器-2.5dB 修正因子(對數(shù)定標(biāo)的平均)不同的濾波器6dB帶寬和等效噪聲帶寬與3dB帶寬的關(guān)系顯示的本底噪聲電平依賴于RF衰減器顯示的本底噪聲電平依賴于與RBW帶寬1dB壓縮點(diǎn)動(dòng)態(tài)范圍最大無互調(diào)范圍、最大諧波抑制頻率測量精度光標(biāo)讀數(shù)模式±(頻率讀數(shù)×參考頻率誤差+0.5%×頻率跨度+10%×分辨帶寬+最后顯示位×1/2)計(jì)數(shù)器模式

±(頻率讀數(shù)×參考頻率誤差+最后顯示位×1/2)幅度測量精度誤差來源絕對誤差頻率響應(yīng)衰減器誤差中頻增益誤差線性誤差帶寬切換誤差失配誤差低信噪比引入的誤差信號源和頻譜儀的應(yīng)用信號源和頻譜儀主要應(yīng)用

———————————相位噪聲測試噪聲系數(shù)測試三階互調(diào)產(chǎn)物的辨別脈沖信號測試AM/FM信號產(chǎn)生與分析GSM信號產(chǎn)生與分析WCDMA信號產(chǎn)生與分析矢量信號分析VSA任意波形產(chǎn)生接收機(jī)測試發(fā)射機(jī)測試相位噪聲與噪聲系數(shù)RFLoIF相位噪聲噪聲相位噪聲的測量測量載波功率P0測量某一頻偏fm處的噪聲功率結(jié)果:P0: 載波功率Pnoise,fm:

頻偏fm處的噪聲功率Bnoise: 分辨率濾波器噪聲帶寬Dcorr: RMS-檢波器(VBW>3·RBW,無平均):

Dcorr=0dB

取樣檢波器(VBW<RBW): Dcorr=2.5dB如果使用了頻譜儀的噪聲標(biāo)記功能,

Bnoise

和Dcorr

已經(jīng)被補(bǔ)償相位噪聲測試軟件噪聲因子

與噪聲系數(shù)一個(gè)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的噪聲因子F：系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的輸入端口的信噪比和輸出端口的信噪比之比。噪聲系數(shù)等于噪聲因子取對數(shù)NF=10LgF。-120-100-80-60-40fo頻率-120-100-80-60-40fo輸入功率電平(dBm)頻率輸入功率電平(dBm)Si/NiSo

/No

DUT例如放大器

Na

GSi/NiSo/NoNa系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲

G系統(tǒng)的增益噪聲因子

、噪聲系數(shù)kT

4.00x10-21W/Hz=4.00x10-18mW/Hz=-174dBm/Hz

Na 系統(tǒng)的內(nèi)部噪聲

B 系統(tǒng)的噪聲帶寬

G 系統(tǒng)的增益

T0

噪聲參考溫度(定義為290K)

噪聲因子F是全部的輸出噪聲功率(Na+kT0BG)和輸出噪聲的一部分功率(kT0BG)之比，這部分功率kT0BG是由于輸入噪聲(kT0B)引起的。

這是在輸入源的溫度為290K的條件下得到的。IEEE標(biāo)準(zhǔn)的定義:-120-100-80-60-40fo頻率-120-100-80-60-40fo輸入功率電平(dBm)頻率

DUT例如放大器輸入功率電平(dBm)

NaSi/NiS0

/N0kT0BkT0BG+Na

G噪聲溫度

由于有效噪聲溫度Te是源電阻產(chǎn)生的附加溫度,因此即使是無噪聲輸入的DUT也會(huì)產(chǎn)生同樣的噪聲功率譜密度。

實(shí)際的DUT50OhmT0=290KNa,GaN1=kT0BGa+Na無噪聲的DUT50OhmT=(T0+Te)KN1=k(T0+Te)BGa=kT0BGa+kTeBGaGaNaTe=噪聲溫度兩級系統(tǒng)級連噪聲因子

利用頻譜分析儀和噪聲系數(shù)儀測量噪聲系數(shù)的基本等式。BG1Na1R輸入噪聲

kT0

BkT0BkT0BG1kT0BG1G2Na1Na1G2Na2BG2

Na2第二級系統(tǒng)附加的全部噪聲輸出的全部噪聲功率輸入的噪聲功率

x系統(tǒng)增益第一級系統(tǒng)DUT噪聲測量系統(tǒng)F1F2F12=F1+((F2-1)/G1)F1=F12-((F2-1)/G1)

T1=T12-T2/G1(第二級系統(tǒng)對噪聲的貢獻(xiàn))第二級的校準(zhǔn)是測量系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲系數(shù)，用來作為計(jì)算DUT的噪聲系數(shù)的修正因子。

噪聲系數(shù)的測量：Y系數(shù)法輸出的噪聲功率＝Na＋KTBG源的噪聲溫度斜率為KBGTeToffTonNonNoffNa絕對0K噪聲系數(shù)測量連接關(guān)系28VDCon/off噪聲源被測件Y系數(shù)法測量噪聲系數(shù)

CalibrationcycleMeasurementcycle

噪聲源輸出噪聲功率，用超噪比(ENR)表示。

ENR校準(zhǔn)信息由噪聲源提供，在T0=290K條件下有效。

Y系數(shù)法測量噪聲系數(shù)通常分為兩步：校準(zhǔn)和測量TSOFF=噪聲源的物理溫度(通常定義為290K)

TSON=噪聲源在“ON”狀態(tài)時(shí)的噪聲溫度。

校準(zhǔn)

測量Y系數(shù)法測量噪聲系數(shù):校準(zhǔn)步驟ON

噪聲二極管在工作

OFF

噪聲二極管不工作

N2ON 測量的噪聲功率(噪聲二極管處于“ON“的狀態(tài))

N2OFF測量的噪聲功率(噪聲二極管處于“OFF“的狀態(tài))

Y2

校準(zhǔn)期間的Y系數(shù)

T2

噪聲測試系統(tǒng)的噪聲溫度

TSOFF

噪聲源的物理溫度

TSON

通過噪聲源的ENR值計(jì)算得到

校準(zhǔn)周期結(jié)束后，儀器存儲(chǔ)N2ON,N2OFF和T2的計(jì)算值校準(zhǔn)步驟:其中：噪聲源噪聲

測量系統(tǒng)ENR=(TSON-TSOFF)/T028VON/OFFT2Y系數(shù)法測量噪聲系數(shù)：與DUT一起測試:噪聲源噪聲

測量系統(tǒng)ENR=(TSON-TSOFF)/T028VON/OFFT12DUTT1T2系統(tǒng)的非線性輸入電平

輸出電平A’(t)=a1*A(t)+a2*A2(t)+a3*A3(t)+...線性非線性失真混頻器的混頻產(chǎn)物|mfLO

nfRF|=fIFfLO LO信號頻率

fRF

加在輸入端口的RF信號頻率fIF

中頻m LO信號諧波的階數(shù)(m=1,2,3...)n 輸入RF信號的諧波階數(shù)(n=1,2,3...)接收機(jī)的非線性特性三階互調(diào)三階互調(diào)產(chǎn)物的鑒別測量結(jié)果正確測量結(jié)果不正確脈沖信號脈沖重復(fù)頻率f0

中心頻率τ脈沖持續(xù)時(shí)間ton脈沖信號的包絡(luò)譜脈沖信號的線狀譜AM信號的產(chǎn)生AM信號的頻譜FM信號的產(chǎn)生FM的頻譜AM/FM分析軟件:FS-K7GSM信號的產(chǎn)生GSM信號：載波功率GSM信號：頻率相位誤差GSM信號：頻率相位誤差圖一圖二圖三圖四圖五GSM信號：功率vs時(shí)間發(fā)射機(jī)只能在規(guī)定的時(shí)隙中發(fā)射，而不能將能量泄漏到相鄰的時(shí)隙。GSM信號：頻譜分析GSM發(fā)射機(jī)只能占用所分配的頻段，功率不能泄漏到相鄰頻段。調(diào)制頻譜測量（Spectrumduetomodulation）瞬態(tài)頻譜測量，也叫開關(guān)頻譜（Spectrumduetoswitching）SpectrumduetomodulationSpectrumduetoswitchingGSM信號：頻譜分析AmplitudeTime(TimeSlot)Timeslot0Timeslot1Timeslot2Timeslot3Timeslot4Timeslot5Timeslot6Timeslot7GSM信號：頻譜分析SpectrumduetoswitchingSpectrumduetomodulationGSM信號：時(shí)域分析WCDMA信號頻譜和信道功率信道功率的測量方法：積分帶寬法CP=信道功率

dBmCHBW=信道帶寬

kHzRBW=測量用的分辨帶寬

kHzkn=使用RBW的等效噪聲帶寬的修正因子N=信道內(nèi)的像素點(diǎn)數(shù)Pi=蹤跡的i像素點(diǎn)的電平值

dBmai(RRC)=I像素點(diǎn)的3GPPRRC濾波器的衰減值

dBWCDMA信號鄰道功率泄漏比ACLRWCDMA信號占用帶寬WCDMA信號頻譜發(fā)射模板WCDMA信號CCDFWCDMA信號碼域分析VSA:16QAM信號矢量分析VSA的模式功能Pattern任意波形發(fā)生器ARB波形輸出存儲(chǔ)器D/A變換低通濾波器任意波形發(fā)生器任意波形發(fā)生器計(jì)算波形數(shù)據(jù)的軟件Winiqsim,計(jì)算好的波形文件存儲(chǔ)到儀器的RAM中任意波形發(fā)生器：軟件IQWizard接收機(jī)測試接收機(jī)測量／靈敏度(最小接收電平)

接收機(jī)測量／最大接收電平接收機(jī)測量／鄰道選擇性ACS3dB干擾信號f1+BWf1理想中頻濾波器實(shí)際中頻濾波器接收機(jī)測量/共信道抑制、同頻抑制f13dB有用信號干擾信號接收機(jī)測量／交調(diào)抑制用來測試接收機(jī)在抑制幾個(gè)RF信號的交調(diào)產(chǎn)物的性能3dB干擾信號f1＋BW干擾信號f1+2*BW有用信號f1接收機(jī)測量／阻塞特性3dB干擾信號理想射頻濾波器發(fā)射機(jī)測量/雜散

有用信號以外的任何信號都稱為雜散信號雜散對其他無線電設(shè)備是一個(gè)干擾源，必須嚴(yán)格限制。頻譜儀測量雜散時(shí)，使用最大保持（maxhold）f0f1f2頻率雜散雜散有用信號功率測量功率測量

———————————射頻和微波功率測量基礎(chǔ)功率傳感器類型及特點(diǎn)多通道二極管傳感器NRP功率測量方法功率參數(shù)的定義一個(gè)調(diào)制微波信號的包絡(luò)電壓/場強(qiáng)P(t) 瞬時(shí)功率Pe(t)

包絡(luò)功率PEP

峰值包絡(luò)功率Pavg

平均功率脈沖功率測量脈沖功率PpPavgPp=___(tp/T)峰值因子（峰均比）W-CDMA3.84MHz帶寬Pavg

平均功率峰值功率Crestfactor10dBCCDF(互補(bǔ)累積概率分布函數(shù))Time幅度1.00e-071.00e-061.00e-051.00e-041.00e-031.00e-021.00e-011.00e+00+10dB+20dB概率平均值以上功率

只考慮均值以上的值.

均值以上峰值的概率.

高峰值出現(xiàn)次數(shù)較少.Crestfactor15dB可用于功率測量的儀器功率計(jì)精確寬帶，無選擇性有限的動(dòng)態(tài)范圍(最大90dB)頻譜分析儀有選擇性有利于信道功率的測量有利于相鄰信道功率的測量高的動(dòng)態(tài)范圍(160dB測量范圍)功率傳感器類型熱敏電阻傳感器熱耦合傳感器二極管傳感器功率傳感器類型通過式功率傳感器(NRT)：三個(gè)端口部件，串聯(lián)在DUT和吸收負(fù)載之間，第三個(gè)端口連接到功率計(jì)主機(jī)，傳數(shù)字信息。用于測量大功率。吸收式功率傳感器(NRP)：兩個(gè)端口部件，直接連接到DUT的輸出，傳感器的輸出與功率計(jì)主機(jī)相連，傳數(shù)字信息；用于測量小功率。熱耦傳感器熱耦合傳感器的結(jié)構(gòu)

二極管傳感器多路二極管傳感器三個(gè)二極管疊加全波檢波器uoutuAC...可變的交叉電平功率10路徑A路徑B三個(gè)通道的設(shè)計(jì)(90dB的動(dòng)態(tài)范圍)Power1Power2Power3功率200pW(-67dBm)to200mW(+23dBm)并行信號處理T14dB-19to+7dBmT34dB-67to-13dBm+1to+23dBmPi大比例加權(quán)功率Px4?Px10路徑A路徑B加權(quán)函數(shù)多路二極管傳感器的結(jié)構(gòu)PiT34dBT14dBADADAD+外部觸發(fā)源Pm-67to-13dBm-19to+7dBm+1to+23dBm斷路器誤差補(bǔ)償

加權(quán)網(wǎng)絡(luò)分析矢量網(wǎng)絡(luò)分析主要內(nèi)容

———————————矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀基礎(chǔ)誤差分析及校準(zhǔn)技術(shù)嵌入和去嵌入技術(shù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀基本應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)分析儀分類標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀：只測量幅度信息，不支持相位的測量。接收機(jī)采用二極管檢波，沒有選頻特性，動(dòng)態(tài)范圍小。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀：測量幅度和相位信息。接收機(jī)采用調(diào)諧接收，具有選頻特性，能夠有效抑制干擾和雜散，動(dòng)態(tài)范圍大。為什么需要進(jìn)行矢量測量？網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的完整表征復(fù)數(shù)阻抗時(shí)域測試矢量誤差校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分析的對象單端或雙端口多端口線性器件變頻器件混頻器調(diào)制器變頻前端天線匹配終端濾波器衰減器隔離器放大器連接件電纜多工器多路開關(guān)電橋定向耦合器功分器環(huán)行器變壓器平衡器件矢網(wǎng)的測量功能線性參數(shù)測量S參數(shù)（連續(xù)波和脈沖）阻抗／駐波比增益／相移非線性和變頻測量壓縮點(diǎn)／截止點(diǎn)變頻損耗變頻相位特性平衡器件測量混合S參數(shù)差模／共模激勵(lì)響應(yīng)特性b`2a1b2b1a2b`1S21S12S11S22testfixtureDUTDUTPowerS211dBIFLOLSBUSB低頻網(wǎng)絡(luò)表述端口采用電壓、電阻、電流或?qū)Ъ{表示。網(wǎng)絡(luò)傳輸指標(biāo)用增益Gain表示。輸入阻抗:Rin=U1/I1輸出阻抗:Rout=U2/I2增益：U2/U1U1U2I1I2信號的傳輸RF入射反射已傳輸光波DUT傳輸線阻抗同軸傳輸線特性阻抗(ohms)1020304050607080901001.00.80.70.60.50.91.51.41.31.21.1歸一化50ohm標(biāo)準(zhǔn)77ohms衰減最小30ohms功率處理能力最大傳輸線理論基礎(chǔ)激勵(lì)源負(fù)載RiRtU0從激勵(lì)源發(fā)出的功率有多少為負(fù)載所吸收？傳輸線理論基礎(chǔ)當(dāng)Rt=Ri時(shí)，Pt

達(dá)到最大值在這點(diǎn)上，我們稱Rt與Ri相匹配傳輸線理論基礎(chǔ)傳輸線上信號的傳輸入射波反射波傳輸線上信號的包絡(luò)包絡(luò)合成信號

VmaxVminVSWRVminVmax=散射矩陣參數(shù)：S參數(shù)散射矩陣S參數(shù)可以完全反映高頻器件的反射與傳輸特性。以二端口為例，共有4個(gè)S參數(shù)。輸入反射系數(shù)：輸出反射系數(shù)：前向傳