微波测量概述及信号源测量技术：9微波实验第9章微波综合实验系统

1、1 2 微波实验系统技术微波实验系统技术 3 一、概述一、概述 介绍了一种微波与天线综合实验系统，设介绍了一种微波与天线综合实验系统，设 计了一种面向通信工程、电子工程、微波工程计了一种面向通信工程、电子工程、微波工程 等专业开设的等专业开设的微波技术微波技术、微波器件微波器件、 微波电路微波电路、微波通信微波通信等课程教学、示等课程教学、示 教实验设备，也可用于微波技术类课程的课题教实验设备，也可用于微波技术类课程的课题 设计和毕业设计。设计和毕业设计。 微波实验系统技术微波实验系统技术 4 第三章第三章 实验实验3.1 匹配理论实验匹配理论实验3.2 功率衰减器实验功率衰减器实验 3.3

2、功率分配器实验功率分配器实验3.4 定向耦合器实验定向耦合器实验 3.5 低通滤波器实验低通滤波器实验3.6 带通滤波器实验带通滤波器实验 3.7 环形器实验环形器实验3.8 倍频器实验倍频器实验 3.9 分频器实验分频器实验3.10 功率放大器实验功率放大器实验 3.11 低噪声放大器实验低噪声放大器实验3.12 混频器实验混频器实验 3.13 晶体振荡器实验晶体振荡器实验3.14 VCO及锁相环实验及锁相环实验 3.15 集成锁相环实验集成锁相环实验3.16 DDS信号源实验信号源实验 3.17 功率放大滤波组件实验功率放大滤波组件实验3.18 下变频器及中频放大滤波组件实验下变频器及中频

3、放大滤波组件实验 3.19 同轴检波器实验同轴检波器实验3.20 脉冲调制器实验脉冲调制器实验 3.21 PIN调制器实验调制器实验3.22 移相器实验移相器实验 3.23 射频接收链路实验射频接收链路实验 5 【初始化初始化】：用于：用于 建立实验箱与上位建立实验箱与上位 机的通信连接；机的通信连接； 【复位复位】：断开已：断开已 建立的实验箱与上建立的实验箱与上 位机的通信；位机的通信； 【关闭窗口关闭窗口】：关：关 闭应用程序窗口，闭应用程序窗口， 退出应用。退出应用。 2.4 显示界面说明显示界面说明 6 【频率】：用于设置接收通道的起始频率、终止频率、中 心频率、扫宽等参数。如图2-

4、7所示。 【幅度】：用于设置接收通道的参考电平、刻度/格、衰 减器等测量参数。如图2-8。 【其它】：用于发射通道的脉宽、脉冲周期、DDS、分频 比、VCO预置等测量参数设置。如图2-9。 【峰值】：用于搜索主峰值、次峰值、左邻峰值、右邻峰 值和峰值门限、光标开关的设置。如图2-10。 【扫描】：用于设置接收通道的连续扫描、单次扫描、扫 描开关等参数。如图2-11。 微波实验系统技术微波实验系统技术 2.4 显示界面说明显示界面说明 7 超外差式接收通道原理框图超外差式接收通道原理框图 第一中频放大器 检波及信号处理电路第二混频器及第二中频放大滤波组件第二混频器及第二中频放大滤波组件 -352

5、0dBm 8 图图3.2-1 下变频器及中频放大滤波组件原理框图下变频器及中频放大滤波组件原理框图 9 1810.7MHz370.7MHz下变频器及中频放大滤波组件原理框图下变频器及中频放大滤波组件原理框图 第二本振放大器和低通滤波器第二本振放大器和低通滤波器 10 1790MHz-2830MHz的频率可调集成的频率可调集成VCO锁相环锁相环 1810.7 LORF ffMHz 11 设置频率100MHz300MHz500MHz700MHz1000MHz 输出频率1910.72110.72310.72510.72810.7 功率(dBm) 参考值00000 实验值 谐波抑制 (dBc) 参考值

6、-30dBc-20dBc 实验值 相位噪声 (dBc/Hz10 kHz) 参考值-75-75-75-75-75 实验值 可调频率集成本振锁相环实验记录表 12 第二三本振第二三本振PCB版图版图 13 370.7MHz10.7MHz的下变频 第三混频放大滤波第三混频放大滤波 370.7MHz10.7MHz下变频器及中频放大滤波组件原理框图下变频器及中频放大滤波组件原理框图 14 图3.3-1 射频接收链路原理框图射频接收链路原理框图 15 集成集成VCO锁相环锁相环原理框图原理框图 鉴相器及锁相环鉴相器及锁相环PCB版图版图 16 输出频率1440MHz360MHz 功率(dBm) 参考值-5

7、dBm3dBm 实验值 谐波抑制(dBc) 参考值-30dBc-20dBc 实验值 相位噪声(dBc/Hz10kHz) 参考值-85-85 实验值 200MHz500MHz VCO及锁相环实验记录表及锁相环实验记录表 17 370.7MHz10.7MHz的下变频 第三混频放大滤波第三混频放大滤波 370.7MHz10.7MHz下变频器及中频放大滤波组件原理框图下变频器及中频放大滤波组件原理框图 18 输出频率输出频率1440MHz360MHz 功率功率(dBm) 参考值参考值-5dBm3dBm 实验值实验值 谐波抑制谐波抑制(dBc) 参考值参考值-30dBc-20dBc 实验值实验值 相位噪

8、声相位噪声 (dBc/Hz10kHz) 参考值参考值-85-85 实验值实验值 鉴相器及锁相环PCB版图 19 幅度菜单2.4 显示界面说明显示界面说明 20 峰值菜单 2.4 显示界面说明显示界面说明 21 3.2 功率衰减器实验功率衰减器实验 3.2.1 实验目的实验目的 1、学习功率衰减器的基、学习功率衰减器的基 本概念本概念2、了解功率衰减、了解功率衰减 器的原理及应用器的原理及应用3、掌握、掌握 功率衰减器的测试方法功率衰减器的测试方法 3.2.2 实验内容实验内容 1、电调衰减器实验、电调衰减器实验2、程、程 控步进衰减器实验。控步进衰减器实验。 微波实验系统技术微波实验系统技术

9、3.2 功率衰减器实验功率衰减器实验 22 微波实验系统技术微波实验系统技术 30dB程控步进衰减器原理框图 23 表3.2-3 30dB程控步进衰减器实验指标参考值 24 30dB程控步进衰减器实验记录表程控步进衰减器实验记录表 25 3.5 低通滤波器实验低通滤波器实验 3.5.1 实验目的实验目的 1、学习低通滤波器的基、学习低通滤波器的基 本概念本概念2、了解低通滤波、了解低通滤波 器的原理及应用器的原理及应用3、掌握、掌握 低通滤波器的测试方法低通滤波器的测试方法 3.5.2 实验内容实验内容 1、1GHz低通滤波器测试低通滤波器测试 实验实验 2、2.9GHz低通滤波器测低通滤波器

10、测 试实验试实验 微波实验系统技术微波实验系统技术 3.5 低通滤波器实验低通滤波器实验 26 3.6 带通滤波器实验带通滤波器实验 3.6.1 实验目的实验目的 1、学习带通滤波器的基、学习带通滤波器的基 本概念本概念2、了解带通滤波、了解带通滤波 器的基本原理及应用器的基本原理及应用3、 掌握带通滤波器的测试方掌握带通滤波器的测试方 法法 3.6.2 实验内容实验内容 1、带通滤波器带内插入、带通滤波器带内插入 损耗测试实验损耗测试实验2、带通滤、带通滤 波器波器3dB带宽测试实验带宽测试实验3、 可调带通滤波器中心频率可调带通滤波器中心频率 调节实验调节实验 微波实验系统技术微波实验系统

11、技术 3.6 带通滤波器实验带通滤波器实验 27 3.8 倍频器实验倍频器实验 3.8.1 实验目的实验目的 1、学习倍频器的基、学习倍频器的基 本概念本概念 2、了解倍频器的原、了解倍频器的原 理及应用理及应用3、掌握倍、掌握倍 频器的测试方法频器的测试方法 3.8.2 实验内容实验内容 1、2倍频器实验倍频器实验 微波实验系统技术微波实验系统技术 3.8 倍频器实验倍频器实验 28 倍频器输入信号频率为倍频器输入信号频率为10MHz500MHz，输出频率为，输出频率为 20MHz1000MHz，功率范围为，功率范围为4dBm10dBm，插入，插入 损耗为损耗为11dB15dB。 表表3.8

12、-2输入功率输入功率7dBm时倍频器参考技术指标时倍频器参考技术指标 29 30 3.9 分频器实验分频器实验 3.9.1 实验目的实验目的 1、学习分频器的基、学习分频器的基 本概念本概念2、了解分频、了解分频 器的原理及应用器的原理及应用3、 掌握分频器的测试掌握分频器的测试 方法方法N=464 3.9.2 实验内容实验内容 1、分频器分频实验、分频器分频实验 3.9.3 基本原理基本原理 微波实验系统技术微波实验系统技术 3.9 分频器实验分频器实验 31 表3.9-2分频器实验预置参数及参考技术指标 32 3.10 功率放大器实验功率放大器实验 3.10.1 实验目的实验目的 1、学习

13、微波功率放大器的基本概念、学习微波功率放大器的基本概念 2、了解微波功率放大器的基本原理及、了解微波功率放大器的基本原理及 应用应用 3、掌握微波功率放大器的测试方法、掌握微波功率放大器的测试方法 3.10.2 实验内容实验内容 1、微波功率放大器增益测试实验、微波功率放大器增益测试实验2、 微波功率放大器频率范围测试实验微波功率放大器频率范围测试实验3、 微波功率放大器微波功率放大器1-dB压缩点测试实验压缩点测试实验4、 微波功率放大器三阶互调截获点测试微波功率放大器三阶互调截获点测试 实验实验 微波实验系统技术微波实验系统技术 3.10 功率放大器实验功率放大器实验 33 34 3.11

14、.1 实验目的实验目的 1、学习微波低噪声放大器的基、学习微波低噪声放大器的基 本概念本概念 2、了解微波低噪声放大器的基、了解微波低噪声放大器的基 本原理及应用本原理及应用 3、掌握微波低噪声放大器的测、掌握微波低噪声放大器的测 试方法试方法 3.11.2 实验内容实验内容 1、微波低噪声放大器输出功率、微波低噪声放大器输出功率 测试实验测试实验 2、微波低噪声放大器增益测试、微波低噪声放大器增益测试 实验实验 3、微波低噪声放大器输入、输、微波低噪声放大器输入、输 出驻波比测试实验出驻波比测试实验 微波实验系统技术微波实验系统技术 3.11 低噪声放大器实验低噪声放大器实验 35 3.12

15、 混频器实验混频器实验 3.12.1 实验目的实验目的 1、学习混频器的基本概念、学习混频器的基本概念 2、了解混频器的基本原理、了解混频器的基本原理 及应用及应用 3、掌握混频器的测试方法、掌握混频器的测试方法 3.12.2 实验内容实验内容 1、混频器变频损耗测试实、混频器变频损耗测试实 验验 2、混频器、混频器LO-RF端口隔离端口隔离 度测试实验度测试实验 微波实验系统技术微波实验系统技术 3.12 混频器实验混频器实验 36 3.14 VCO及锁相环实验及锁相环实验 3.14.1 实验目的实验目的 1、学习压控振荡器（、学习压控振荡器（VCO）及）及 锁相环（锁相环（PLL）的基本概

16、念）的基本概念 2、了解压控振荡器（、了解压控振荡器（VCO）及）及 锁相环（锁相环（PLL）的原理及应用）的原理及应用 3、掌握压控振荡器（、掌握压控振荡器（VCO）及）及 锁相环（锁相环（PLL）的测试方法）的测试方法 3.14.2 实验内容实验内容 1、压控振荡器（、压控振荡器（VCO）频率调）频率调 节实验节实验 2、压控振荡器（、压控振荡器（VCO）锁相实）锁相实 验验 3、压控振荡器（、压控振荡器（VCO）相位噪）相位噪 声测试实验声测试实验 微波实验系统技术微波实验系统技术 3.14 VCO及锁相环实验及锁相环实验 37 200MHz500MHz VCO及锁相环（PLL）原理框图

17、 输出频率输出频率200MHz300MHz400MHz460MHz 分频比分频比20304046 功率功率(dBm)参考值参考值10101010 实验值实验值 38 200MHz500MHzVCO及锁相环（PLL）测试连接图 39 40 41 3.15 集成锁相环实验集成锁相环实验 3.15.1 实验目的实验目的 1、学习集成、学习集成VCO锁相环的基本概念锁相环的基本概念 2、了解集成、了解集成VCO锁相环的基本原理及锁相环的基本原理及 应用应用 3、掌握集成、掌握集成VCO锁相环的测试方法锁相环的测试方法 3.15.2 实验内容实验内容 1、集成、集成VCO锁相环输出频率及功率测锁相环输出

18、频率及功率测 试实验试实验 2、集成、集成VCO锁相环相位噪声测试实验锁相环相位噪声测试实验 3、集成、集成VCO锁相环端口谐波抑制测试锁相环端口谐波抑制测试 实验实验 微波实验系统技术微波实验系统技术 3.15 集成锁相环实验集成锁相环实验 42 射频微波实验箱 43 设置频率100MHz300MHz500MHz 700MHz 1000MHz 输出频率1910.72110.72310.72510.72810.7 功率(dBm) 参考值00000 实验值 谐波抑制 (dBc) 参考值-30dBc-20dBc 实验值 相位噪声 (dBc/Hz10 kHz) 参考值-75-75-75-75-75

19、实验值 可调频率集成本振锁相环实验记录表 44 3.16 DDS信号源实验信号源实验 3.16.1 实验目的实验目的 1、学习直接数字频率合成器（、学习直接数字频率合成器（DDS）的基本概念）的基本概念 2、了解直接数字频率合成器（、了解直接数字频率合成器（DDS）的原理及应用）的原理及应用 3、掌握直接数字频率合成器（、掌握直接数字频率合成器（DDS）的测试方法）的测试方法 3.16.2 实验内容实验内容 1、直接数字频率合成器（、直接数字频率合成器（DDS）频率实验）频率实验 2、直接数字频率合成器（、直接数字频率合成器（DDS）相位噪声测试实验）相位噪声测试实验 3.16 DDS信号源实

20、验信号源实验 45 46 3.17 功率放大滤波组件实验功率放大滤波组件实验 3.17.1 实验目的实验目的 1、学习放大滤波组件的基本概念、学习放大滤波组件的基本概念 2、了解放大滤波组件的基本原理及、了解放大滤波组件的基本原理及 应用应用 3、掌握放大滤波组件的测试方法、掌握放大滤波组件的测试方法 3.17.2 实验内容实验内容 1、放大滤波组件传输系数测试实验、放大滤波组件传输系数测试实验 2、放大滤波组件带宽测试实验、放大滤波组件带宽测试实验 3、放大滤波组件端口驻波比测试实、放大滤波组件端口驻波比测试实 验验 微波实验系统技术微波实验系统技术 3.17 功率放大滤波组件实验功率放大滤

21、波组件实验 47 48 3.18 下变频器及中频放大滤波组件实验下变频器及中频放大滤波组件实验 3.18.1 实验目的实验目的 1、学习下变频器及中频放大滤波组件的基本概念、学习下变频器及中频放大滤波组件的基本概念 2、了解下变频器及中频放大滤波组件的基本原理及、了解下变频器及中频放大滤波组件的基本原理及 应用应用 3、掌握下变频器及中频放大滤波组件的测试方法、掌握下变频器及中频放大滤波组件的测试方法 3.18.2 实验内容实验内容 1、下变频器及中频放大滤波组件传输系数测试实验、下变频器及中频放大滤波组件传输系数测试实验 2、下变频器及中频放大滤波组件中频频率及带宽测、下变频器及中频放大滤波

22、组件中频频率及带宽测 试实验试实验 3、下变频器及中频放大滤波组件端口驻波比测试实、下变频器及中频放大滤波组件端口驻波比测试实 验验 微波实验系统技术微波实验系统技术 3.18 下变频器及中频放大滤波组件实验下变频器及中频放大滤波组件实验 49 50 51 3.20 脉冲调制器实验脉冲调制器实验 3.20.1 实验目的实验目的 1、学习脉冲调制器的基、学习脉冲调制器的基 本概念本概念 2、了解脉冲调制器的原、了解脉冲调制器的原 理及应用理及应用 3、掌握脉冲调制器的测、掌握脉冲调制器的测 试方法试方法 3.20.2 实验内容实验内容 1、脉冲调制器调制解调、脉冲调制器调制解调 实验实验 微波实

23、验系统技术微波实验系统技术 3.20 脉冲调制器实验脉冲调制器实验 52 2、脉冲调制器技术指标、脉冲调制器技术指标 1）载波频率指用脉冲信号去调制的高频振荡信号的频率。）载波频率指用脉冲信号去调制的高频振荡信号的频率。 2）脉冲宽度指脉冲信号的持续时间，用）脉冲宽度指脉冲信号的持续时间，用表示。表示。 3）脉冲周期周期性重复的脉冲序列中，两个相邻的脉冲）脉冲周期周期性重复的脉冲序列中，两个相邻的脉冲 之间的时间间隔称为脉冲周期，用之间的时间间隔称为脉冲周期，用T表示。表示。 4）脉冲重复频率）脉冲重复频率 脉冲重复频率指每秒钟内脉冲数目，它是脉冲周期的脉冲重复频率指每秒钟内脉冲数目，它是脉冲周期的T的的 倒数，用倒数，用PRF表示，即表示，即 PRF=1T。3、脉冲调制器的用途、脉冲调制器的用途 在高频应用领域，脉冲调制器广泛应用于信号发生器中在高频应用领域，脉冲调制器广泛应用于信号发生器中 射频输出环节，用于产生脉冲射频信号。射频输出环节，用于产生脉冲射频信号。 53 54 55 56 载波频率载波频率200MHz200MHz500MHz500MHz 预设脉冲信预设脉冲信 号号 脉冲宽度脉冲宽度2us2us10us10us 脉冲周期脉冲周期20us20us50us50us 脉冲射频频脉冲射频频 谱谱 主瓣宽度的一半（参考值）主瓣宽度的一半（参考值） 500kH