微波测量概述及信号源测量技术：2微波信号源工作原理第2章

1、1 理 工 大 学 通 信 工 程 学 院理 工 大 学 通 信 工 程 学 院 2 1.1.微波信号源的分类微波信号源的分类 2.2.锁相环的基本概念锁相环的基本概念 3.3.频率合成器的基本原理频率合成器的基本原理 4.4.频率合成器的常用技术方案频率合成器的常用技术方案 5.5.锁相频率合成器的设计锁相频率合成器的设计 6.6.模拟式微波扫频信号源模拟式微波扫频信号源 7.7.微波合成扫频信号源微波合成扫频信号源 8.8.频率捷变信号发生器基本工作原理频率捷变信号发生器基本工作原理 9.9.微波信号源的性能指标微波信号源的性能指标 10. 10. 微波信号发生器典型产品微波信号发生器典型

2、产品 3 信号发生器的的基本功能信号发生器的的基本功能 连续波输出功能连续波输出功能单一频率指定幅度的正弦波输出；单一频率指定幅度的正弦波输出； 频率扫描输出功能频率扫描输出功能输出频率按给定的规律（线性、对数）输出频率按给定的规律（线性、对数） 不断变化，变化方式包括连续、步进、列表等；不断变化，变化方式包括连续、步进、列表等； 功率扫描输出功能功率扫描输出功能输出信号幅度按指定的规律变化；输出信号幅度按指定的规律变化； 调制信号输出功能调制信号输出功能输出已调射频载波信号，调制方式有两输出已调射频载波信号，调制方式有两 大类：模拟调制和数字调制。模拟调制包括幅度调制、频率调制、大类：模拟调

3、制和数字调制。模拟调制包括幅度调制、频率调制、 相位调制、脉冲调制。数字调制包括相位调制、脉冲调制。数字调制包括ASKASK、FSKFSK、PSKPSK、QAMQAM等；等； 复杂调制序列、载波序列输出功能复杂调制序列、载波序列输出功能输出多触发方式、多调输出多触发方式、多调 制方式、多载波频率、多载波功率的多参数跳变序列信号，是一种制方式、多载波频率、多载波功率的多参数跳变序列信号，是一种 复杂的自定义列表信号输出。复杂的自定义列表信号输出。 一、主要功能和技术指标一、主要功能和技术指标 4 p 频率特性 p 功率特性 p 扫描特性 p 频谱特性 p 调制特性 p 其它特性 信号发生器的的主

4、要技术指标信号发生器的的主要技术指标 一、主要功能和技术指标一、主要功能和技术指标 5 频率特性频率特性 频率范围频率范围 Frequency Range 指信号发生器所产生的载波频率范围，该范围既可连续亦可由若干频段 或一系列离散频率来覆盖。例如250MHz1GHz，1Hz100kHz等。 频率分辨力频率分辨力Frequency Resolution 指信号发生器在有效频率范围内可得到并可重复产生的频率最小增量。例 如1MHz，1kHz，1Hz，1mHz等。（频率分辨率） 频率准确度频率准确度 Frequency Accuracy 信号发生器频率指示值和相应的真值的接近程度。分为绝对准确度和

5、相对 准确度。绝对准确度是输出频率误差的实际大小，一般以kHz、MHz等表示； 相对准确度是输出频率误差与理想输出频率的比值，一般以10的幂次方表示 ，如110-6，110-8等。 频率转换时间频率转换时间 frequency switching time 信号源从一个输出频率过渡到另一个输出频率所需要的时间。 一、主要功能和技术指标一、主要功能和技术指标 6 举例举例 准确度= 载波频率x老化率x校准时间 当：载波频率=1GHz 老化率=0.152ppm/年 校准时间=1年 准确度= 152Hz 频率 不确定性 频率特性频率特性 频率范围 250kHz4GHz 频率分辨力 1mHz 频率转换

6、时间 15dBm15dBm 相位噪声：相位噪声：-95dBc/Hz10kH60dB:60dB 超高速功率捷变超高速功率捷变: :200ns200ns 低相位噪声低相位噪声:-115dBc/Hz10kHz:-115dBc/Hz10kHz，10GHz(10GHz(典型值典型值) ) 优异的频谱纯度优异的频谱纯度 高性能调制高性能调制:FM:FM、MM、AMAM、PulsePulse、I/QI/Q 多参数复杂调制捷变多参数复杂调制捷变 支持内部捷变序列、连续波、上变频、外部直接控制等多种模式选支持内部捷变序列、连续波、上变频、外部直接控制等多种模式选 择择 上变频支持上变频支持83MHz/3GHz8

7、3MHz/3GHz中频中频(100MHz(100MHz带宽带宽) )输入输入 外部直接控制包括外部直接频率控制与外部序列控制两种方式外部直接控制包括外部直接频率控制与外部序列控制两种方式 中英文菜单，易于使用中英文菜单，易于使用 103 l信号源是微波电路测试中的重要仪表，信号源需合成信号源是微波电路测试中的重要仪表，信号源需合成 输出各种激励信号来验证各种电路的性能参数。包含正输出各种激励信号来验证各种电路的性能参数。包含正 弦波点频信号，调制信号，扫描信号等。弦波点频信号，调制信号，扫描信号等。 lAgilent PSGAgilent PSG系列信号可满足系列信号可满足325GHz325G

8、Hz频段内信号合成频段内信号合成 需求。一体化的毫米波信号源输出频率范围达到需求。一体化的毫米波信号源输出频率范围达到67GHz 67GHz ， Agilent E8257D PSGAgilent E8257D PSG信号源输出频率范围为信号源输出频率范围为250kHz-250kHz- 67GHz67GHz，具有相位噪声指标高，功率精度高等优点。，具有相位噪声指标高，功率精度高等优点。 Agilent E8267DAgilent E8267D矢量信号源输出频率范围为矢量信号源输出频率范围为44GHz44GHz，具，具 备备IQIQ矢量调制能力，可输出矢量调制能力，可输出44GHz44GHz频段

9、内的任意调制信频段内的任意调制信 号，如数字调制信号，雷达信号等。通过外置倍频器，号，如数字调制信号，雷达信号等。通过外置倍频器， 可将可将PSGPSG输出频段扩展为输出频段扩展为325GHz325GHz。图。图1 1为为Agilent PSGAgilent PSG信信 号源配置框图号源配置框图 毫米波信号源毫米波信号源 104 波段波段8mm7mm6mm5mm3mm2mm 频率范围频率范围26.5-4033-5040-6050-7575-110110-170 稳幅输出功率稳幅输出功率+5dBm+2dBm+2dBm+2dBm0dBm-5dBm 平坦度平坦度1.5dB1.5dB1.5dB1.5d

10、B1.5dB2dB Agilent公司和41所均推出 毫米波倍频源模块 26.5GHz-170GHz六波段 毫米波扩频部件 105 波段6mm5mm3mm2mm 频率范围40-6050-7575-110110-170 谐波次数10141820 变频损耗20dB25dB32dB38dB 毫米波扩频部件 106 1. 1. 什么叫信号源？在微波测量中信号源有哪些作用？什么叫信号源？在微波测量中信号源有哪些作用？ 2. 2. 微波信号源的主要性能指标有那些微波信号源的主要性能指标有那些? ?各有什么含义？各有什么含义？ 3. 3. 简述扫频信号发生器的工作原理？简述扫频信号发生器的工作原理？ 4.

11、4. 频率合成方式有哪几种频率合成方式有哪几种? ?简述直接频率合成的原理。简述直接频率合成的原理。 5. 5. 锁相环有哪几个基本组成部分锁相环有哪几个基本组成部分? ?各起什么作用？各起什么作用？ 6. 6. 利用锁相环可以实现对基本频率分频利用锁相环可以实现对基本频率分频(/N)(/N)、倍频、倍频(N)(N)以及和以及和 的混频。试画出实现这些功能的原理方框图。由此可得出什么结的混频。试画出实现这些功能的原理方框图。由此可得出什么结 论？论？ 7. 7. 要求锁相环频率合成器输出频率范围为要求锁相环频率合成器输出频率范围为0.1-13000999.9Hz0.1-13000999.9Hz， 步进频率为步进频率为0.1Hz0.1Hz，基准频率，基准频率100kHz100kHz。试设计该频率合成器的。试设计该频率合成器的 原理框图。原理框图。 8. 8. 结合合成扫频信号源工作框图，说明微波合成扫频信号源的结合合成扫频信号