微波频率测量

摘要：频率是微波仪器的重要参数，，频率测量是检测微波仪器是否正常运行的有效手段，而提高频率测量精度是微波频率测量可靠性的保证。本文概述了微波频率测量的基本原理，列举了目前常用的频率测量方法，并给出了每种方法的基本原理，最后给出了光频测量的基本概念。

关键词：频率测量，测量方法，光频测量

1 引言

现代科学技术的发展是建立在精密测量基础上的，目前人们所涉及到的物理量和物理常数中，频率和时间是最精密、最准确的计量单位，其他许多测量可以转化为频率和时间的测量。频率时间测量在测量和计量领域中有着重要的作用，它的准确与否决定着其它许多物理量及基本物理常数的精度及定义。计量精度的提高，不仅为人们更精确的认识和发现物质世界提供了机会，而且也是一个国家战略竞争力的重要标志之一。目前以微波频率标准为核心的原子钟除了作为全世界时间频率的基准外，同时也在全球定位系统、信息高速公路等方面起着关键的作用，在信息科技日益发达的今天，高精度频率测量的研究是关系经济发展、科技创新和国家安全的重要内容。本文在介绍微波频率测量基本原理的基础上，分析了常用的微波频率测量方法。

2 基本频率测量方法

测量频率的方法无非是设法将被测频率直接或间接地与标准频率进行比较。按照具体进行比较的方式不同，频率测量可分为许多种不同的方法。频率测量所能达到的精度，主要取决于作为标准器使用的频率源的精度以及所使用的测量设备和测量方法。按照测量装置中是否包含有作为标准频率的振荡源，可以分为有源法和无源法两大类。有源法是将未知频率f x的信号与仪器内部产生的或外加的频率f s为已知的信号直接比较频率。比较的方法最常用的有外差法和计数法两种。

外差法就是将外来未知信号f x与本机的外差振荡器及准确已知频率f s一同加于混频器，在混频器输出端取得差频。通常根据已知频率f s的情况可将外差法分为“零差法”、“恒差法”和“测差法”三种类型。

计数法是指以计数式频率计为代表的计数测频法，实质上仍是将未知频率f x 与标准频率f s相比较。当今所有的微波计数式频率计是靠预分频技术和更多的是采用各种向下变频技术，将被测微波频率变成数百兆赫以下的频率，再由直接计数器测量之，并能设法直接显示出被测微波频率值。按照不同的变频原理，可将微波技术频率计分为预分频式、外差变频式、频率转换式和谐波外差式等。

无源法主要是以众所周知的谐振式波长计为代表。它是将被测信号频率与一个可调谐的无源回路的自然频率相比较，并以谐振的出现作为频率相等的指示。在微博范围内，谐振波长计大都采用同轴式或波导式谐振腔。这种波长计由于结构简单，价格低廉，使用便利等，使得其在日常粗测中获得了广泛的使用。 3 微波频率计数器的基本原理

由于受到器件最高运行速度的限制，直接利用计数器测量频率，其测量范围有限。为了扩大微波计数器测量频率的范围，很多采样技术得到了应用。目前，在测试仪器设计中广泛应用的采样方法有以下几种：预定标法、外差下倍频法、置换振荡法和外差谐波下倍频法。

3.1 预定标法

预定标法是利用分频器来扩展微波计数器频率测量的范围，若使用N 分频的计数器，则计数器可以测量的频率范围可以扩展至N 倍。该法的主要优点是微波计数器结构简单，成本低；主要缺点是微波计数器分辨率低，可测量的最高频率有限。

3.2 外差下倍频法

利用混频法将输入信号与高稳定标准时钟混频，混频器差频输出频率达到普通频率计可以测量的频率范围。图3-1为外差下倍频法计数器的方框图。

图3-1 外差下倍频法计数器的方框图

电子计数器送出高精度的标准频率s f ，在谐波发生器中产生它的各次谐波。

被测信号x f 输入时，谐波滤波器由低到高选出标准时钟信号的谐波分量s Nf 。被选出的第N 次谐波使差频I x s f f Nf =-处在计数器的计数频率范围内时，计数器开始计数得到差频值，则输入的微波信号x f 的频率为：

x s I f Nf f =+ (1)

3.3 置换振荡法

被测频率x f 与压控扫描振荡器频率L f 的谐波L Nf 进行混频，其差频信号输出频率为I x L f f Nf =-。当L f 落在差频放大器的通频带内时，鉴相器的输出电压控

制压控振荡器，使它停止扫频，并由锁相环路保证与x f 锁定。当锁相环锁定时，

被测信号频率：

x L s f Nf f =+ (2)

由于置换振荡法应用了锁相电路，其环路增益和整机灵敏度很高，但闸门时间需扩展N 倍，因而在同样测量时间情况下其分辨率比外差下倍频法低，图3-2 为置换振荡法原理图。

图3-2 置换振荡法原理图

3.4 外差谐波下倍频法

外差谐波下倍频法是置换振荡法和外差下倍频法相结合的一种频率测量方法，即应用置换振荡法捕获微波输入频率，然后利用外差下倍频法进行频率测量，输入被测频率x f 经谐波混频器与s Nf 混频，得到差频if f ；用第二取样环确定谐波

数N ，则微波信号x f 的频率：

x s if f Nf f =+ (3)

图3-3 外差谐波下倍频法原理图

3.5 提高微波频率计数器测量精度的方法

由微波频率计数器基本原理可知，微波频率测量的最终实现都要通过测频法和测周期法来完成。由于标准时钟信号与被测信号不相关，在硬件上无法控制两路信号同步，因此在实际测量中总存在计数值为“1±”的计数误差。为减小误差，提高测量精度，以下几种方法在实际的频率计数器设计中得到广泛应用：多周期同步测频法、模拟内插法、游标内插法和平均法。

3.5.1 多周期同步测频法

测频的量化误差是由闸门与被测信号不同步引起的，为减小量化误差，必须使闸门时间等于被测信号整周期数。图3-4为多周期同步测频法原理图。其设计

原理是采用预置闸门，用i f 对预置闸门同步，在同步闸门时间内对i f 计数得到被

测信号整周期数x N 。为确定同步闸门时间，用另一计数器对标准频率0f 计数得到0N ，闸门开启时间为00/N f ，测量得到的频率为00/i x f N f N =?。由于闸门的

开启与被测信号完全同步，所以x N 无“1±”误差，0N 有“1±”误差，但一般0N 较大，“01/N ±”较小。此方法可以利用微处理器控制闸门来实现不同闸门时间

内频率的等精度测量，此方法在被测信号频率低于标准时基最高频率时可以很好的减小误差，但是当被测信号频率高于标准时基最高频率时，此方法失效。

图3-4多周期同步测频法原理图

4 光频测量新方法的概述

传统的时间频率基准采用的是微波量子基准，如秒的定义就是根据铯原子能级的跃迁频率而定义的。但是，近年来越来越多的研究成果表明，光频标具有更高的频率准确度和稳定度。其潜在的频率准确度为18110-?，而稳定度为

161/2110/τ--?。这些指标比微波量子原子频标的精度高了三个数量级。由于对光频标的研究对人类具有非常重要的意义，美国、德国等国家在光频标的研究方面已经投入了大量的人力和物力，也有了20多年的研究积累。光频标的研究进展上的困难主要是因为它较之微波频标在频率值方面要高5个数量级，因此造成了测量和利用方面的极大困难。近年来在光频标技术方面的突破性的进步主要表现在：非常稳定的激光源和新的、能对光学频率进行测量的实际方法。

在稳定的光源方面，代表性的有：使用了激光冷却的Ca 原子的657的标准和使用了单个被囚禁并用激光冷却的Hg +离子的282nm 的标准。在光频测量的方法上，最初采用光源链混频的方案，结构非常复杂，测量系统的造价很高；近几年，飞秒锁模的光梳为在不同光频标之间或微波及射频与光频之间相互比对提供了一个很方便的工具，使得光频标的研究和光频测量获得了突破性的进展。能否找到一个新的方法测量光频成为今后测量领域的发展方向。

目前取得的基于光学技术的微波频率测量大致可以分为三类：一是时间参数，通过测量微波调制光载波的两个边带在经过一段色散介质后产生的时延差的大小来获得频率值；第二种方法是基于空间参数，利用光载波通过一些特殊的光学通道时，经过的通道不同来测量微波频率大小；第三类方法基于频率和功率的对应关系，是目前光子学频率测量技术的主要研究方向。这类方法通常引入一个幅度比较函数(Amplitude comparison function ，ACF )，通过对由色散引起的微波

功率衰减后的比值函数的分析得到微波信号频率值。

5 结论

本文讨论了微波频率测量的基本方法，详细说明了微波频率计数器的工作原理及改进技术方案，提高了频率测量的精度，保证了测试数据的有效性。光学频标准被认为是更高频率精度的新型频率标准，随着科技的进步必将进一步得到重视和研究，从而推动频率测量技术的新发展。

参考文献

[1]张九才,杨显志,王文祥,孙嘉鸿.提高微波频率测量精度的方法[J].中国

测试技术,2006,32(2).

[2]吴彭生,韩秀友,谷一英,胡墅,李善锋,赵明山.基于可调光延迟线的光子学

微波频率测量[J].发光学报,2011,32(9).

[3]袁杰,伊林,陈文兰,齐向辉,汪中,沈乃澈,陈徐宗.利用锁相飞秒激光对碘分

子R(59)8-4超精细跃迁的绝对频率测量[J].量子电子学报,2008,25(1).

[4]张慧君.高精度时间频率信号测量与分析平台的设计[D].北京:中国科学院

国家授时中心,2003.

[5]于建国.优于皮秒(Ps)量级的频标比对技术和高精度频率测量方法的研究

[D].西安:西北工业大学,2003.

[6]王海.精密时频侧量和控制技术研究[D].西安:西安电子科技大学,2007.

[7]唐世贤.微波测量[M].北京:国防工业出版社,1991.

微波基本参数测量

浙江师范大学实验报告实验名称微波基本参数测量班级物理071 姓名陈群学号07180116 同组人刘懿钧实验日期09/10/27 室温气温微波基本参数测量摘要：微波是一种波长较短的电磁波。在电磁波波谱表中，微波的波长介于无线电波与光波之间。波长较长的分米波和无线电波的性能相近，波长较短的毫米波则与光波的性质相一致。本实验有以下目的（1）了解微波传输系统的组成部分。（2）掌握微波的基本测量：频率、功率、驻波比和波导波长关键词：微波功率驻波比频率特性阻抗波长可变衰减器引言：微波通常是指波长从1米（300MHZ）到1毫米（300GHZ）范围内的电磁波，其低频端与超短波波段相衔接，高频端与远红外相邻，由于它比一般无线电波的波长要短的多，故把这一波段的无线电波称为微波，可划分为分米波，厘米波和毫米波。微波有以下基本特征：1.微波的波长极短，比地球上一些物体的几何尺寸小得多，因此当微波照射到这些物体上时，产生显著的反射，其传播特性与几何光学相似，具有“似光性”直线传播的特点；2.微波的频率极高，即振荡周期极短（10-9~10-12秒），与一般电真空器械中的电子渡越时间同一数量级；3.微波可以毫无阻碍地穿过电离层，具有穿透性；4.许多的原子和分子发射和吸收原子电磁波波长正好处于微波波段内；5.研究方法和测量技术上，要从“电磁场”的概念去研究和分析，测量功率、驻波比、频率和特性阻抗等。近年来，微波边缘学科，如微波超导、微波化学、微波生物学、微波医学都得到长足的发展。实验方案： 1、实验原理微波的波长通常被认为在1mm～1M之间，其频率范围相当于300GHz～300MHz。如此之高的振荡频率，势必会引起一系列新的问题。现将微波与无线电波的主要不同点简述如下：（1）微波的产生具有其独特性电子管中，电子由阴极到达阳极的时间称为“电子渡越时间”，一般是在s的数量级。这对频率较低的无线电波来讲，几乎可被忽略。但对频率高于300 MHZ的微波，则将受到制约。若想从电子管中获得微波信号，只能借助于电子流与谐振腔相互交换能量的方式来进行。（2）在研究方法上两者有明显的不同在低频电路中，工作波长已远远超出实际电路的几何尺寸（例如：对应于50Hz的电磁波其波长值为6000KM）。电路中各点的电流和电压值可被认为是在同一时刻建立起来。

微波电路S参数测量实验报告

微波电路S参数测量实验报告一、实验目的掌握微波电路S参数的基本概念、测试的原理和方法。二、实验内容用矢量网络分析仪测试微波滤波器的二端口S参数。三、基本原理网络分析仪中最常用的应用是矢量网络分析仪，它是用来测量、分析各种微波器件和组件S参数的高精度仪器，在整个行业中使用率极高，作为重要仪器很多从事产品研发和测试的电子工程师都有可能需要使用。矢量网络分析仪的原理如图1所示。图1 矢量网络分析仪的原理图上图中各部分的功能如下： A、信号源：提供被测件激励输入信号，被测器件通过传输和反射对激励波作出响应，被测器件的频率响应可以通过信号源扫频来获取，由于测试结构需要考虑多种不同的信号源参数对系统造成的影响，故一般我们采用合成扫频信号源。 B、信号分离装置：含功分器和定向耦合器，分别提取被测件输入和反射信号，从而测量出它们各自的相位和幅度大小，测试装置可以单独也可以集成到分析仪的内部。 C、接收机：对被测件的反射、传输和输入信号进行测试；采用调谐接收机可以提供最好的灵敏度和动态范围，还能抑制谐波和寄生信号。 D、处理显示单元：对测试结果进行处理和显示，它作为多通道一起，需要有基准通道和测试通道，通过二者的比较才能知道测试的精准度，它的显示功能很强大并且灵活，如多种标记功能、极限线功能等，给系统和元器件的性能和参数测试带来很大的便利性。

矢量网络分析仪本身自带了一个信号发生器，可以对一个频段进行频率扫描. 如果是单端口测量的话，将激励信号加在端口上，通过测量反射回来信号的幅度和相位，就可以判断出阻抗或者反射情况。而对于双端口测量，则还可以测量传输参数。图2 利用网络分析仪测微波电路的S参数微波滤波器可看作是一个二端口网络，具有选频的功能，可以分离阻隔频率，使得信号在规定的频带内通过或被抑制。滤波器按其插入衰减的频率特征来分有四种类型：（1）低通滤波器：使直流与某一上限角频率ωC（截至频率）之间的信号通过，而抑制频率高于截至频率ωC的所有信号；（2）高通滤波器：使下限频率ωC以上的所有信号通过，抑制频率在ωC以下的所有信号；（3）带通滤波器：使ω1至ω2频率范围内的信号通过，而抑制这个频率范围外的所有信号。（4）带阻滤波器：抑制ω1至ω2频率范围内的信号，而此频率范围外的信号可以通过。测试前需要特别注意的一点是，如果待测件是有源器件，连接待测件前一定先将网络分析仪的两个端口的输出功率降到-25dBm以下。否则不但不会得到正确的测试结果，而且还有可能将网络分析仪损坏。这一点是测量有源器件时需要特别注意的一点。四、微波滤波器技术指标工作频率：9.36GHz；电压驻波比：<1.3；插入损耗：< 1dB。五、实验步骤 1、矢量网络分析仪开机； 2、矢量网络分析仪校准； 3、连接矢量网络分析仪与被测器件； 4、按下“PRESET”键，准备进行设置，并设置监视的频率范围：按下“FREQ”键，按下“CENTER”软键，使用数字键输入扫频段的中心频率，例如9360，然后按下“MHz”软键。同时按下“SPAN”软键，输入测量带宽，使用数字键输入“500”，然后按下“MHz”软键。

微波基本参数的测量原理

微波基本参数的测量一、实验目的 1、了解各种微波器件； 2、了解微波工作状态及传输特性； 3、了解微波传输线场型特性； 4、熟悉驻波、衰减、波长（频率）和功率的测量； 5、学会测量微波介质材料的介电常数和损耗角正切值。二、实验原理微波系统中最基本的参数有频率、驻波比、功率等。要对这些参数进行测量，首先要了解电磁波在规则波导内传播的特点，各种常用元器件及仪器的结构原理和使用方法，其次是要掌握一些微波测量的基本技术。１、导行波的概念：由传输线所引导的，能沿一定方向传播的电磁波称为“导行波”。导行波的电场E 或磁场H 都是x 、y 、z 三个方向的函数。导行波可分成以下三种类型： (A) 横电磁波（TEM 波）： TEM 波的特征是：电场E 和磁场H 均无纵向分量，亦即：0=Z E ,0=Z H 。电场E 和磁场H ，都是纯横向的。TEM 波沿传输方向的分量为零。所以，这种波是无法在波导中传播的。 (B) 横电波（TE 波）： TE 波即是横电波或称为“磁波”（H 波），其特征是0=Z E ,而0≠Z H 。亦即：电场E 是纯横向的，而磁场H 则具有纵向分量。 (C) 横磁波（TM 波）： TM 波即是横磁波或称为“电波”(E 波)，其特征是0=Z H ，而0≠Z E 。亦即：磁场H 是纯横向的，而电场E 则具有纵向分量。 TE 波和TM 波均为“色散波”。矩形波导中，既能传输mm TE 波，又能传输mm TM 波（其中m 代表电场或磁场在x 方向半周变化的次数，n 代表电场或磁场在y 方向半周变化的次数)。２、波导管：波导管是引导微波电磁波能量沿一定方向传播的微波传输系统，有同轴线波导管和微带等，波导的功率容量大，损耗小。常见的波导管有矩形波导和圆波导，本实验用矩形波导。矩形波导的宽边定为x 方向，内尺寸用a 表示。窄边定为y 方向，内尺寸用b 表示。10TE 波以圆频率ω自波导管开口沿着z 方向传播。在忽略损耗，且管内充满均匀介质（空气）下，波导管内电磁场的各分量可由麦克斯韦方程组以及边界条件得到： ()sin()j t z o y x E j e ωβωμππα-=-， ()sin()j t z o x x H j e ωβμαππα -=

微波偏振实验报告

篇一：电磁场与微波实验六报告——偏振实验偏振实验 1. 实验原理平面电磁波是横波，它的电场强度矢量e和波长的传播方向垂直。如果e在垂直于传播方向的平面内沿着一条固定的直线变化，这样的横电磁波称为线极化波，在光学中也称偏振波。电磁场沿某一方向的能量有sin2 φ的关系，这就是光学中的马吕斯定律：i=i0cos2 φ，式中i0为初始偏振光的强度，i为偏振光的强度，φ是i与i0之间的夹角。 2. 实验步骤系统构建图由于喇叭天线传输的是由矩形波导发出的te10波，电场的方向为与喇叭口天线相垂直的系列直线，中间最强。dh926b型微波分光仪的两喇叭天线口面互相平行，并与地面垂直，其轴与偏振实验线在一条直线上。由于接收喇叭口天线是和一段旋转短波导连在一起的，在旋转波导的轴承环的90度范围内，每隔5度有一刻度，所以接收喇叭天线的转角可从此处读到。在主菜单页面点击“偏振实验”，单击“ok”进入“输入采集参数”界面。本实验默认选取通道3作为光栅通道插座和数据采集仪的数据接口。采集点数可根据提示选取。顺时针或逆时针（但只能沿一个方向）匀速转动微波分光仪的接收喇叭，就可以得到转角与接收指示的一组数据。终止采集过程后，按下“计算结果”按钮，系统软件将本实验根据实际采集过程处理得到的理论和实际参数。注意事项： ①为避免小平台的影响，最好将其取下。 ②实验用到了接收喇叭天线上的光栅通道（光传感头），应将该通道与数据采集仪通道3用电缆线连接。 ③转动接收喇叭天线时应注意不能使活动臂转动。 ④由于轴承环处的螺丝是松的，读取电压值时应注意，接收喇叭天线可能会不自觉偏离原来角度。最好每隔一定读数读取电压值时，将螺丝重新拧紧。 ⑤接收喇叭天线后的圆盘有缺口，实验过程中应注意别将该缺口转动经过光栅通道，否则在该处软件将读取不到数据。 3. 实验结果

微波频率及波导波长的测量

开放项目讲义微波频率及波导波长的测量 1、微波的性质微波技术是近代发展起来的一门尖端科学技术，它不仅在通讯、原子能技术、空间技术、量子电子学以及农业生产等方面有着广泛的应用，在科学研究中也是一种重要的观测手段，微波的研究方法和测试设备都与无线电波的不同。从图1可以看出，微波的频率范围是处于光波和广播电视所采用的无线电波之间，因此它兼有两者的性质，却又区别于两者。与无线电波相比，微波有下述几个主要特点图1 电磁波的分类（1）．波长短(1m —1mm)：具有直线传播的特性，利用这个特点，就能在微波波段制成方向性极好的天线系统，也可以收到地面和宇宙空间各种物体反射回来的微弱信号，从而确定物体的方位和距离，为雷达定位、导航等领域提供了广阔的应用。（2）．频率高：微波的电磁振荡周期(10-9一10-12s)很短，已经和电子管中电子在电极间的飞越时间(约10-9s)可以比拟，甚至还小，因此普通电子管不能再用作微波器件(振荡器、放大器和检波器)中，而必须采用原理完全不同的微波电子管(速调管、磁控管和行波管等)、微波固体器件和量子器件来代替。另外，微波传输线、微波元件和微波测量设备的线度与波长具有相近的数量级，在导体中传播时趋肤效应和辐射变得十分严重，一般无线电元件如电阻，电容，电感等元件都不再适用，也必须用原理完全不同的微波元件(波导管、波导元件、谐振腔等)来代替。（3）．微波在研究方法上不像无线电那样去研究电路中的电压和电流，而是研究微波系统中的电磁场，以波长、功率、驻波系数等作为基本测量参量。（4）．量子特性：在微波波段，电磁波每个量子的能量范围大约是10-6～10-3eV，而许多原子和分子发射和吸收的电磁波的波长也正好处在微波波段内。人们利用这一特点来研究分子和原子的结构，发展了微波波谱学和量子电子学等尖端学科，并研制了低噪音的量子放大器和准确的分子钟，原子钟。（5）．能穿透电离层：微波可以畅通无阻地穿越地球上空的电离层，为卫星通讯，宇宙通讯和射电天文学的研究和发展提供了广阔的前途。综上所述微波具有自己的特点，不论在处理问题时运用的概念和方法上，还是在实际应用的微波系统的原理和结构上，都与普通无线电不同。微波实验是近代物理实验的重要组成部分。 2、微波的用途（1）微波炉微波炉是一种相当简单的系统，由高功率源、波导馈线和炉腔所成。源一般是工作在2.45GHz的磁控管，它的输出功率通常在500～1500W之间。炉腔具有金属壁，电气尺寸相对较大，为了减小由于炉子内存在驻波所引起的不均匀加热，用一种“模扰动器”扰乱腔内场

微波测量实验实验三

实验三复反射系数（复阻抗）测量 121180166 赵琛一、实验目的 1、了解测量线的基本结构和调谐方法，掌握微波晶体检波律的校准方法 2、了解驻波测量与阻抗测量的意义与相互关系，熟练掌握用测量线测量反射系数，即复阻抗的基本方法。 3、熟悉Smith阻抗圆图的应用 4、了解阻抗调配器作用及阻抗调配方法二、实验原理参看序言 1.3有关部分，1.5.2谐振式波长计，讲义第四部分YM1124单频点信号发生器，YM3892/YM3892A选频放大器使用说明。测试框图：

三、实验要求与步骤 1 在测量线后接短路片。按仪器使用说明正确调试微波信号源，放大器等。在调试中，一般测量线的探针调节旋钮无需调动，将信号调至最大，并用波长计测出信号源工作频率f，由此计算导波长λg。 2 在测量线后接短路片，用交叉读数法测出各最小点位置Dmin，求导波长λg，并与上面计算得到λg做比较。 3 在测量线后接匹配负载，用直接法测出其驻波系数。 4 在测量线后接膜片+匹配负载，用直接法、二倍最小法、功率衰减法测量其驻波系数，并测出最小点位置，计算该负载的输入阻抗及输入导纳。功率衰减器的刻度通过查表得到衰减量。 5 取下负载，测量线开口，测一下此时驻波系数ρ及Dmin，计算终端开口时的等效阻抗值。 6 在测量线后接短路片，测量晶体检波律。四、实验数据与实验分析 1 用频率计算λg。波长计示数为8.45，波长计型号为9507，查表可得，此时 f=9.3735GHz a=2.286cm，带入公式可求得，λg=44.7mm 2 短路法测导波长λg

最小读数法读数：（单位：mm）与计算得到λg对比：由数据可见，最小读数法测得的λg稍大于计算频率得到的λg，这个是符合预期的，因为这是由于测量线上开槽线的影响，使得在测量线中测得的导波长比不开槽的相同截面举行波导中的导波长要稍微长一点。因此，测量线测得的波长稍高于波长计测得的波长。 3 用直接法测阻抗匹配时的驻波系数：分析：可以看出，由于此时阻抗匹配，ρ近似等于1。但是，由于ρ很小，驻波场最大值和最小值区别不大，且变化不尖锐，导致不易测

微波检测原理

微波检测原理微波是指频率为300MHz-3000GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米（不含1米）到0.1毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性．微波量子的能量为1 99×l0 -25～1．99×10-22j。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西，则会反射微波。从电子学和物理学观点来看，微波这段电磁频谱具有不同于其他波段的如下重要特点：穿透性微波比其它用于辐射加热的电磁波，如红外线、远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性。微波透入介质时，由于介质损耗引起的介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间，且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时，物料内外加热均匀一致。选择性加热物质吸收微波的能力，主要由其介质损耗因数来决定。介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强，相反，介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。由于各物质的损耗因数存在差异，微波加热就表现出选择性加热的特点。物质不同，产生的热效果也不同。水分子属极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也很大，对微波具有强吸收能力。而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小，其对微波的吸收能力比水小得多。因此，对于食品来说，含水量的多少对微波加热效果影响很大。热惯性小微波对介质材料是瞬时加热升温，能耗也很低。另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。似光性和似声性微波波长很短，比地球上的一般物体（如飞机，舰船，汽车建筑物等）尺寸相对要小得多，或在同一量级上。使得微波的特点与几何光学相似，即所谓的似光性。因此使用微波工作，能使电路元件尺寸减小；使系统更加紧凑；可以制成体积小，波束窄方向性很强，增益很高的天线系统，接受来自地面或空间各种物体反射回来的微弱信号，从而确定物体方位和距离，分析目标特征。由于微波波长与物体（实验室中无线设备）的尺寸有相同的量级，使得微波的特点又与声波相似，即所谓的似声性。例如微波波导类似于声学中的传声筒；喇叭天线和缝隙天线类似与声学喇叭，萧与笛；微波谐振腔类似于声学共鸣腔非电离性微波的量子能量还不够大，不足与改变物质分子的内部结构或破坏分子之间的键。再有物理学之道，分子原子核原子核在外加电磁场的周期力作用下所呈现的许多共振现象都发生在微波范围，因而微波为探索物质的内部结构和基本特性提供了有效的研究手段。另一方面，利用这一特性，还可以制作许多微波器件。信息性

微波基本参数的测量实验报告

微波基本参数的测量【目的要求】 1.学习微波的基本知识，了解波导测量系统，熟悉基本微波元件的作用； 2.了解微波在波导中传播的特点，掌握微波基本测量技术； 3.掌握驻波测量线的正确使用方法； 4.掌握电压驻波系数的测量原理和方法。【仪器用具】微波参数测试系统，包括：三厘米固态信号源，三厘米驻波测量线，选频放大器，精密衰减器，隔离器，谐振式频率计（波长表），匹配负载，晶体检波器，单螺调配器等。【原理】微波技术是近代发展起来的一门尖端科学技术，它不仅在通讯、原子能技术、空间技术、量子电子学以及农业生产等方面有着广泛的应用，在科学研究中也是一种重要的观测手段，微波的研究方法和测试设备都与无线电波的不同。从图1可以看出，微波的频率范围是处于光波和广播电视所采用的无线电波之间，因此它兼有两者的性质，却又区别于两者。与无线电波相比，微波有下述几个主要特占八、、 A /it |钏 1 I「F X-io? LU 1 1 1 1 1i I J KT* IN JQ-U 1 1 』」1 p\\r in 1 1 1 n i 1 1 II P 1 卿]□'" 阿見充￥卅电恢图1电磁波的分类 1 ?波长短（1m1mm）：具有直线传播的特性，利用这个特点，就能在微波波段制成方向性极好的天线系统，也可以收到地面和宇宙空间各种物体反射回来的微弱信号，从而确定物体的方位和距离，为雷达定位、导航等领域提供了广阔的应用。 2 ?频率高：微波的电磁振荡周期（10-9—10-12s）很短，已经和电子管中电子在电极间 -9

器、放大器和检波器）中，而必须采用原理完全不同的微波电子管（速调管、磁控管和行波管等）、微波固体器件和量子器件来代替。另外，微波传输线、微波元件和微波测量设备的线度与波长具有相近的数量级，在导体中传播时趋肤效应和辐射变得十分严重，一般无线电元件如电阻、电容、电感等元件都不再适用，也必须用原理完全不同的微波元件（波导管、波导元件、谐振腔等）来代替。 3．微波在研究方法上不像无线电那样去研究电路中的电压和电流，而是研究微波系统中的电磁场，以波长、功率、驻波系数等作为基本测量参量。 4.量子特性：在微波波段，电磁波每个量子的能量范围大约是10-6?10-3eV, 而许多原子和分子发射和吸收的电磁波的波长也正好处在微波波段内。人们利用这一特点来研究分子和原子的结构，发展了微波波谱学和量子电子学等尖端学科，并研制了低噪音的量子放大器和准确的分子钟，原子钟。 5.能穿透电离层：微波可以畅通无阻地穿越地球上空的电离层，为卫星通讯，宇宙通讯和射电天文学的研究和发展提供了广阔的前途。综上所述微波具有自己的特点，不论在处理问题时运用的概念和方法上，还是在实际应用的微波系统的原理和结构上，都与普通无线电不同。微波实验是近代物理实验的重要组成部分。在微波波段，随着工作频率的升高，导线的趋肤效应和辐射效应增大，使得普通的导线不能完全传输微波能量，而必须改用微波传输线。常用的微波传输线有平行双线、同轴线、带状线、微带线、金属波导管及介质波导等多种形式的传输线，本实验用的是矩形波导管，波导是指能够引导电磁波沿一定方向传输能量的传输线。根据电磁场的普遍规律——Maxwell 方程组以及具体波导的边界条件，可以严格求解出只有两大类波能够在矩形波导中传播：①横电波（又称为磁波），简写为TE 波（或H 波），磁场可以有纵向和横向的分量，但电场只有横向分量。

频率源综述

频率源综述高树廷刘洪升本文对频率源的类型和它们的基本原理并对频率源的重要性关键词它的好坏直接影响雷达通讯仪表等的性能指标它们的电子系统性能好频谱分析仪这些仪表的关键技术是有一个好的频率源有关单位就展开了频率合成技术的研制工作因技术难度大到了80年代国内整机单位因工程需要这些研制班子经过 20多年的奋斗研制班子变动多次频率综合技术与发达国家相比这足够证明频率源技术的难度 2.频率源简介频率源是用来提供各种信号的电子设备随着电子技术的发展即相位噪声越来越低它们的频率稳定度一般在10-5以上` ?′?μ?ê×?o??÷???μ?ê?′óDè???ì?μ? ???°×?D??μ?ê2????ü×?μ?uHZ óè???ì?è c. 自动化使用灵活方便自激振荡源和合成频率源常见的自激振荡源有晶体振荡器介质振荡器YIG振荡器和波形产生器等调谐带宽表1给出他们的区别和特点技术含量高合成频率源主要优点是频率稳定度高甚至比原子钟的相噪还低控制方便缺点造价高合成频率源一般可分为四大形式直接数字式频综它们的优缺点由表2给出

项目相噪杂散频率步进工作频率跳频速度调制能力体积重量成本直接模拟式很好较难抑制很难做小全频段快有限大高直接数字式好很难抑制很小低快方便小较低间接模拟式好好较难做小全频段慢有限较小较高间接数字式较好较好较小较低慢有限小低 2.2 合成频率源的主要技术指标合成频率源的输出频率范围输出波形和调制状态电源下面仅对相噪频率步进和跳频时间四项做一简介相噪就是短期频率稳定度是输出频率两边富氏频率的函数记为 -dBc/HZ?ü?±?óó°?ì??′úμ?×ó?μí3μ?D??ü ó°?ì?óê??úμ??ì2a?üá|?à????éùμ?′óD?ó?ê?3??μ?ê óD1?既按20lgN变坏杂散又没有被充分的抑制掉一般用偏离输出频率多少频率上的频谱功率表示它也是合成频率源的一项重要技术指标一般要求-60dBc 频率步进是一个频率点一个频率点合成出来的把起始频率到终止频率叫最大频率步进也就是频率捷变时间这段时间叫跳频时间一般用相位差定义以上四项技术指标是合成频率源中最重要的技术指标 3.合成频率源的基本原理合成频率源的合成方法不同分直接模拟式间接模拟式和间接数字式四种简介如下归纳起来都是对基准频率进行各种各样的加减乘除倍频器可视为对频率相乘通过对频率进行加减乘除产生出各种新频率经放大器这种方法也是经典方法目前100MHZ 晶振市场上能买到-169dBc/HZ@10kHZ的产品杂散决定滤波器的好坏和电磁兼容性设计的合理程度目前开关速度一般在几十nus到几百nus?a1?μ?í¨??±è???úò?°???oüo? ?a???μ×?è?1?2???ì?D???2¨?÷ò2oü??éè ??3é±???ê??±?ó?￡?aê??μ×?μ??÷òaè±μ? DDS DDS?üê1ó?êy×???ê?íê3é?μ ?êoí2¨D?μ?o?3é??ì??2°?2¨D?μ?·ù?è2?êyoí?à??D??￠ 1¤×÷ê±°′òa?ó1??éè?3?D??￠êy?Y?ù?-1y??2¨?ííê3é á??±?óêy×?ê?μ?o?3é?í′??úá??ˉ???è?êìa

微波测量实验报告一

近代微波测量实验报告一姓名：学号：学院：时间：年月一实验名称频谱仪的使用及VCO测量二实验目的了解频谱仪原理，熟悉频谱仪的参数设置及使用方法；掌握信号频率、功率、相位噪声和谐波的测试方法。三实验内容 1、点频信号测试测试信号源输出点频信号1GHz的二次和三次谐波抑制比（输出功率分别为-20dBm和20dBm），测试信号的相噪（@10KHz、@100KHz、@1MHz），考察仪器分辨力带宽、视频带宽等设置对测试结果的影响； 2、VCO测试测试VCO的输出频率范围、输出功率（包括对应的控制电压），测试某频率点的相噪（@1MHz）和二次、三次谐波抑制比。四实验器材 RS公司SMBV信号源、FSL6频谱仪、APS3005S直流稳压电源、VCO、微波同轴电缆、微波转接头。五实验原理及实验步骤相位噪声：在频域内，一个理想正弦波信号的表现是一个单谱线；实际信号除了主信号之外还包括一些离散的谱线，它们是随机的幅度和相位的抖动，在正常信号的左右两边以边带调制的形式出现。在频域内信号的所有不稳定度总和表现为载波两侧的噪声边带，边带噪声是一个间接的测量与射频信号功率频谱相关噪声功率的指标。边带噪声可以表述为调频边带噪声和调幅边带噪声。大多数的被相位噪声测试系统测量信号的调幅边带功率相对调频边带功率来说都很小，所以对大多数信号来说测量的边带噪声就是调频边带噪声（即相位噪声也称单边带相位噪声）。它的定义为1Hz带宽内相位调制边带的功率和信号总功率的比值，

单位为dBc/Hz。在信号频谱分析仪上，边带噪声是相位噪声和幅度噪声的总和，通常当已知调幅噪声远小于相位噪声时(小于10dB以上)，在频谱仪上读出的边带噪声即为相位噪声。实验步骤 a)设置矢量信号源，分别产生产生频率为1GHz，功率为20dBm和-20dBm 的正弦信号； b)连接信号源与频谱仪； c)设置频谱分析仪，设置中心频率为1GHz，通过调整Res BW和Video BW，显示被测信号； d)测试在偏离信号10KHz、100KHz、1MHz时的相位噪声； e)调整频谱仪起始、终止频率或带宽使得屏幕足够显示频率为1GHz信号的二次和三次谐波； f)通过Mkr键选择Delta设置，测量并标示出二次谐波和三次谐波抑制比； g)关闭矢量信号源，连接直流稳压电源、VCO及频谱分析仪； h)通过调节直流稳压电源的电压大小，在频谱仪上观察信号的频率和输出功率的变化，记录下最大和最小功率，可得VCO的输出频率范围； i)选定频率点：控制电压7.4V，输出功率14.38dBm，频率1.502817GHz，测试该频率点的相噪（@1MHz）和二次、三次谐波抑制比。六实验结果 1、点频信号测试数据及图片数据图片： a)输入功率为20dBm时二次、三次谐波抑制比

实验三--微波波导波长与频率的测量

??????-+-+-+-=0min 10min 20min 30min 423421d d d d d d d d g λ (3-1) 方法二：交叉读数法测量波导波长，如图 3-1 所示。图 3-1 交叉读数法测量波节点位置为了使测量波导波长的精度较高(接近实际的波导波长)，采用交叉读数法测量波导波长。在测试系统调整良好状态下，通过测定一个驻波波节点两侧相等的电流指示值 I 0 (可选取最大值的 20%)所对应的两个位置 d 1、d 2，则取 d 1、d 2 之和的平均值，得到对应驻波波节点的位置 d min1 。用同样的方法测定另一个相邻波节点的位置 d min2 ，如图 3-1 所示，则 d min1 、 d mi n2 与系统中波导波长之间的关系为： )(21);(214 32min 211min d d d d d d +=+= (3-2)

微波测量复习题

微波测量复习题 1.表征微波信号的三个重要基本参数，简要阐述微波测量与低频电子电路测量的区别和联系。（1）功率、频率、阻抗。（2) ①低频电子电路的几何尺寸通常远小于工作波长，属于集中参数电路。便于测量的电压电流和频率是基本测试量。微波元器件的几何尺寸通常和工作波长相比拟，属于分布参数电路。功率，频率和阻抗是基本测试量。 ②非TEM波传输线系统中电压、电流的定义失去了唯一性，如单导体传输线波导－模式电压，模式电流。而在TEM波传输线系统工作于主模且在行波条件下，行波电压V、电流I和传输功率P仍满足与低频电路相同关系式。 ③它们在测量任务测量方法和测量仪器方面都有所不同。 2.测量的基本要素与之间互动关系被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员和测量环境测量过程—基本要素之间的互动关系: 1制定出测试策略（测量算法）和操作步骤（测试程序） 2选择测试仪器，组建测试系统。 3分析测量误差并显示测量出结果。 3.什么是测量环境，举例说明测量环境是指测量过程中人员、对象和仪器系统所处空间的一切物理和化学条件的总和。比如温度、湿度、力场、电磁场、辐射、化学气雾和粉尘，霉菌以及有关电磁量（工作电压、源阻抗、负载阻抗、地磁场、雷电等）的数值、范围及其变化。 4.测量误差来源有哪些？（1）测量对象变化误差（对应测量基本要素）（2）仪器误差（3）理论误差和方法误差（4）人身误差（5）环境影响误差 5.计量与测量的关系 ?计量的任务是确定测量结果的可靠性。 ?计量是测量的基础和依据。 ?没有计量，也谈不上测量。 ?测量发展的客观需要才出现了计量。 ?测量是计量应用的重要途径。 ?没有测量，计量将失去价值 6.微波信号源的主要性能指标与含义微波信号源就是产生微波信号的装置，又称为微波信号发生器。主要性能指标：频率特性，输出特性，调制特性。（1）频率特性--频率范围，频率的准确度和稳定度，频率分辨率，频率切换时间，频谱纯度。（2）输出特性--输出电平，电磁兼容性，输出电平的稳定度、平坦度、准确度（3）调制特性--让微波信号的某个参数值随外加控制信号而改变 *微波三极管的主要特征是利用静电控制原理控制交变电子流的大小，来实现信号产生和放大的功能。这种控制是借助改变控制栅极电压，影响阴极附近的电场来实现的。

北理工微波实验报告总结

实验一一般微波测试系统的调试一、实验目的 1．了解一般微波测试系统的组成及其主要元、器件的作用，初步掌握它们的调整方法。 2．掌握频率、波导波长和驻波比的测量方法。 3．掌握晶体校正曲线的绘制方法。二、实验装置与实验原理常用的一般微波测试系统如1-1所示（示意图）。微波信号源隔离器可变衰减器频率计精密衰减器测量线终端负载测量放大器图1-1 本实验是由矩形波导（3厘米波段， 10 TE模）组成的微波测试系统。其中，微波信号源（固态源或反射式速调管振荡器）产生一个受到（方波）调制的微波高频振荡，其可调频率范围约为7.5~12.4GHz。隔离器的构成是：在一小段波导内放有一个表面涂有吸收材料的铁氧体薄片，并外加一个恒定磁场使之磁化，从而对不同方向传输的微波信号产生了不同的磁导率，导致向正方向（终端负载方向）传播的波衰减很小，而反向（向信号源）传播的波则衰减很大，此即所谓的隔离作用，它使信号源能较稳定地工作。频率计实际上就是一个可调的圆柱形谐振腔，其底部有孔（或缝隙）与波导相通。在失谐状态下它从波导内吸收的能量很小，对系统影响不大；当调到与微波信号源地频率一致（谐振）时，腔中的场最强，从波导（主传输线）内吸收的能量也较多，从而使测量放大器的指示数从某一值突然降到某一最低值，如图1－2(a)所示。此时即可从频率计的刻度上读出信号源的频率。从图1-1可知，腔与波导（主传输线）只有一个耦合元件（孔），形成主传输线的分路，这种连接方式称为吸收式（或称反应式）连接方法。另一种是，腔与主传输线有两个耦合器件，并把腔串接于主传输线中，谐振时腔中的场最强，输出的能量也较多，因而测量放大器的指示也最大，如

实验三微波波导波长与频率的测量

实验三微波波导波长与频率的测量、分析和计算一、实验目的 (1) 熟悉微波测量线的使用； (2) 学会测量微波波导波长和信号源频率； (3) 分析和计算波导波长及微波频率。二、实验原理测量线的基本测量原理是基于无耗均匀传输线理论，当终端负载与测量线匹配时测量线内是行波；当终端负载为短路或开路时，传输线上为纯驻波，能量全部反射。根据驻波分布的特性，在波导系统终端短路时，传输系统中会形成纯驻波分布状态，在这种情况下，两个驻波波节点之间的距离即为波导波长的 1/2，所以只要测量出两个驻波波节点之间的距离，就可以得到信号源工作频率所对应的波导波长。方法一：通过测量线上的驻波比，然后换算出反射系数模值，再利用驻波最小点位置 d min 便可得到反射系数的幅角以及微波信号特性、网络特性等。根据这一原理，在测得一组驻波最小点位置 d i , d 2, d 3, d 4…后，由于相邻波节点的距离是波导波长的 1/2，这样便可通过下式算出波导波长。 1 色沁.心皿.心^ (3-1) 2 1 4 3 2 方法二：交叉读数法测量波导波长，如图 3-1所示。图3-1交叉读数法测量波节点位置为了使测量波导波长的精度较高 (接近实际的波导波长)，采用交叉读数法测量波导波长。在测试系统调整良好状态下，通过测定一个驻波波节点两侧相等的电流指示值 I 。(可选取最大值的20%)所对应的两个位置 d“ d 2,则取d“ d 2之和的平均值，得到对应驻波波节点的位置d min1。用同样的方法测定另一个相邻波节点的位置 d min2 ,如图3-1所示，贝U d min1、 d mi n2与系统中波导波长之间的关系为： 1 1 d min1 =?? d 2)；d min2 二?^ d 4) (3-2) (3-3) 在波导中，还可利用下面公式计算波导波长: —2 d min2 — d min1

北邮电磁场与微波测量实验报告实验五极化实验

北邮电磁场与微波测量实验报告实验五极化实验学院：电子工程学院班号：2011211204 组员：执笔人：学号：2011210986

一、实验目的 1．培养综合性设计电磁波实验方案的能力 2．验证电磁波的马吕斯定理二、实验设备 S426型分光仪三、实验原理平面电磁波是横波，它的电场强度矢量E 和波长的传播方向垂直。如果E 在垂直于传播方向的平面沿着一条固定的直线变化，这样的横电磁波叫线极化波。在光学中也叫偏振波。偏振波电磁场沿某一方向的能量有一定关系。这就是光学中的马吕斯定律： 2 0cos I I θ = 式中I 为偏振波的强度，θ为I 与I0间的夹角。 DH926B 型分光仪两喇叭口面互相平行，并与地面垂直，其轴线在一条直线上，由于接收喇叭是和一段旋转短波导连在一起的；在该轴承环的90度围，每隔5度有一刻度，所以接收喇叭的转角可以从此处读到。四、实验步骤 1．设计利用S426型分光仪验证电磁波马吕斯定律的方案；根据实验原理，可得设计方案：将S426型分光仪两喇叭口面互相平行，并与地面垂直，其轴线在一条直线上，由于接收喇叭是和一段旋转短波导连在一起的；在该轴承环的90度围，每隔5度有一刻度，接收喇叭课程从此处读取θ（以10度为步长），继而进行验证。 2．根据设计的方案，布置仪器，验证电磁波的马吕斯定律。实验仪器布置通过调节，使A1取一较大值，方便实验进行。然后，再利用前面推导出的θ，将仪器按下图布置。

五、实验数据 I（uA） θ° 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 理论值90 87. 3 79. 5 67. 5 52. 8 37. 2 22. 5 10. 5 2.7 0 实验值90 88 82 69 54 37 20 8 2 0.2 相对误差% 0 0.8 0.6 2.2 2.3 0.5 11. 1 14. 3 25. 9 - 1、数据分析：由数据可看出，实验值跟理论值是接近的，相对误差基本都很小，在误差允许围，所以可以认为马吕斯定律得到了验证。 2、误差分析：实验中可能存在仪器仪表误差，人为误差以及各组互相影响造成的误差等。但是角度比较大的时候，相对误差都比较小，也比较精准。角度比较小的时候，由于理论值较小，相对误差会大一点，但是从整体趋势来看，结果也是合理的。所以不影响我们对马吕斯定律进行验证。六、思考题 1、垂直极化波是否能够发生折射？为什么？给出推导过程。答：不能。 A1

微波混合集成电路合成频率源-编制说明

国家标准《微波混合集成电路合成频率源》(征求意见稿)编制说明 1工作简况 1.1任务来源本项目是国家质量基础（NQI）项目中的一项。本国家标准的制定任务已列入2018年国家标准制修订项目，项目名称为《微波混合集成电路合成频率源》，项目编号为：20192058-T-339。本标准由中国电子科技集团公司第十三研究所负责组织制定，标准归口单位为全国半导体器件标准化技术委员会集成电路分技术委员会（TC78/SC2）。 1.2主要工作过程接到编制任务，项目牵头单位中国电子科技集团公司第十三研究所成立了标准编制组。中国电子技术标准化研究院等相关单位参与标准编制工作。编制组落实了各单位职责，并制定编制计划。编制组查找了国际、国内集成电路相关标准，认真研究了现行混合集成电路标准体系和相关标准技术内容，在此基础上形成了标准征求意见稿。 2标准编制原则和确定主要内容的论据及解决的主要问题 2.1本标准制定原则本标准遵循“科学性、实用性、统一性、规范性”的原则进行编制，依据GB/T 1.1-2009规则起草，确立了标准范围、规范性引用文件、术语和定义、分类、技术要求、电特性测试方法、检验规则、标志、定货信息、交货准备等一系列合成频率源的技术指标。 2.2标准的主要内容与依据 2.2.1本标准的定位目前我国混合集成电路相关标准主要有GB/T 8976-1996《膜集成电路和混合膜集成电路总规范》、GB/T 11498-2018 《半导体器件集成电路第21部分：膜集成电路和混合膜集成电路分规范（采用鉴定批准程序）》、GB/T 13062-2018 《半导体器件集成电路第21-1部分：膜集成电路和混合膜集成电路空白详细规范（采用鉴定批准程序）》等。从目前微波混合集成电路合成频率源的技术发展来看，还未有相关合成源的相关规范，只有相关测试要求，如：GB/T 35002-2018《微波电路频率源测试方法》。本标准给出了合成频率源的指标体系，并规定产品分类、检验规则、参数测试方法、标志、包装、贮存、运输等要求，可作为合成频率源一类产品的空白详细规范使用。下面对标准技术内容详细说明。 2.2.2术语和定义

实验一、微波测量基础知识实验报告

实验一、微波测量基础知识班级：核32 姓名：杨新宇学号：2013011806 同组成员：杨宗谕一、实验目的（1）了解和掌握信号发生器使用及校准。（2）了解微波测量系统的基本组成和工作原理。（3）掌握常用微波测量系统各器件的调整和使用方法。（4）频率计（波长表）校准。（5）了解和掌握测量线使用方法二、实验原理及系统组成 1、微波信号源图1是微波信号源的基本框图。通常由微波信号源、微波测量装置和指示器三部分组成。它负责提供一定频率和功率的微波信号。同低频信号源一样，其信号可以是连续波也可以是调制波，工作方式有点频、扫频两种状态工作。微波信号源被广泛应用的类型主要有以下两种：（1）标准信号发生器标准信号发生器其输出信号的频率、功率和调制系数可在一定范围内调节（有时调制系数可以固定不变），并能准确读数且屏蔽良好。它能做到输出微波信号准确已知，并能精细调节，特别是能将信号功率连续衰减到毫瓦、微瓦级电平，根据不同用途可具有不同的调制方式。（2）扫频信号发生器扫频信号发生器是能产生扫频信号的微波信号源，它能从所需频率范围的一端连续地“扫变”到另一端，所以能直接得到各个频率上的测量结果，在示波器或者记录仪上立即显示出所需要的频率特性曲线。

本实验采用的微波源是YM1123 标准信号发生器，工作在等幅模式下。 2、微波测量装置微波测量装置如图2 所示。主要包括驻波测量线、调配元件、待测元件和辅助元件（如短路器、衰减器、匹配负载、移相器等）。 3、指示器部分指示器是用于显示测量信号特性的仪表，如直流电流表、测量放大器、功率计、示波器、数字频率计、频率计（波长表）等。 4、元件基本原理及作用信号源：本次实验采用YM1123标准信号发生器作为信号源，测量时工作在等幅模式，非测量时工作在其他模式，具体原理见本节第一部分。数字频率计：由于信号源显示的频率不准，所以要用一个数字频率计来进行频率校准。后面的频率值均为数字频率计的示数。同轴波导转换：将同轴线和后面的矩形波导连接起来，将同轴线中的TEM波转变成要测量的微波信号。隔离器：隔离器是单向通过的，可以屏蔽反射波，保护信号源。可变衰减器：用一个薄片插入波导，可以吸收微波的能量，衰减微波的功率，通过调节薄片插入深度来调整吸收能量的大小，在实验开始时将其调至最大值，保护后面的元件。实验过程中用来将微波功率衰减到适合测量的值（大约10-20mV）。波长表：用来测量微波信号频率，本次实验用的波长表是吸收式波长表，当波长表的谐振腔与信号源谐振时，主波导中一部分能量被耦合到波长表谐振腔内，因此电表指示明显下降。电表指示最小时，波长表所对应的频率为信号源工作频率。波导型晶体检波器：将波导中的微波信号转变成电流信号或电压信号，方便测量，本次实验中将信号转变成电压信号，再用万用表进行测量。万用表：测量波导型晶体检波器输出的电压信号，从而得到微波功率。

频率源技术前沿讲座

“频率源技术前沿讲座”心得报告频率源是电子系统（雷达、通讯、测控、导航等）的基本信号来源，主要包括固定点频频率源和合成频率源两类。固定点频频率源主要包括固定点频频率振荡器、固定点频锁相源和晶振倍频器等。固定点频频率振荡器在微波频段一般用于实现频率准确度要求不高的点频源。介质振荡器由于Q值高、尺寸小、易于实现混合集成，从而被较多地用来实现微波集成、低相噪、温度稳定的点频源，并可采用恒温或温补方式进一步提高频率精度。恒温压控振荡器由于温度漂移低、可直接实现高线性度超宽带调频，也得到了广泛应用。石英晶体振荡器是一种高稳定的频率源，但只能工作于几百兆赫范围内，微波频率的稳定频率源通常用石英晶体振荡器经倍频来实现，倍频可以采用锁相倍频或直接倍频。采用直接倍频方式可以获得最低的频谱近端相位噪声。随着大规模集成电路的发展，数字分频锁相电路由于附加相位噪声大幅降低、可靠性高、采用数字接口使用灵活等特点，在微波系统中得到最广泛的应用。合成频率源又称频率合成器或频率综合器，按其构成方式可分为直接式和间接式。直接频率合成器采用倍频器、分频器、混频器及微波开关来实现频率合成，具有最优的近端相位噪声和高速捷变频特性，但结构复杂、成本昂贵的特点限制其只能应用于雷达等高端应用领域。直接数字合成器(DDS)目前也得到了广泛应用，但高性能DDS产品的输出频率还有待提高，在微波领域其往往与锁相技术结合以混合方式实现微波频

率合成。锁相技术与直接式倍频器或DDS相结合的混合式频率合成器在提高系统性能的同时降低了直接合成方式的成本，已逐渐取代部分直接合成频率源应用在高性能频率源领域。间接频率合成器采用锁相环(PLL)技术，目前应用最为广泛。这种合成方法使用的电路比直接式合成简单，它是通过鉴相实现相位反馈控制从而实现频率跟踪的闭环系统。模拟锁相环路附加相噪非常低，但电路复杂调试难度大。主要代表是脉冲取样锁相环路，用其制作的脉冲取样锁相介质振荡器(PDRO)可在X波段以上实现接近直接倍频相噪的小型化固定频率源，在频率低端(4GHz以下)通常使用脉冲取样锁相同轴介质腔振荡器(PCRO)以实现小型化。随着半导体技术的发展，数字分频锁相环路由于性能大幅提高、成本大幅降低且具有高的可靠性而得到最广泛应用。锁相频率源输出信号在环路带宽内的相噪主要受参考信号、鉴相器、分频器以及分频比影响，在环路带宽以外主要取决于VCO相噪。降低相噪最重要的是降低分频比，但会降低频率分辨率，实现高的频率分辨率通常需要采用多环路设计或插入DDS合成器。选择低相噪的参考源和VCO、低基底相噪的鉴相器和分频器对降低相噪也是很重要的。环路对带内外噪声抑制特性、环路附加相位噪声等都与环路设计参数有关，因此相噪特性优化的关键是选择合适的环路带宽并合理设计环路滤波器。锁相式频综由于反馈电路固有的惰性，决定其锁定速度较慢，其锁定（频率切换）速度跟环路带宽、初始频差有关。提高频率切换速度的一般方法是增加锁相环环路带宽、采用可变增益的