第14章 射频电路与系统测试技术 无线通信射频电路技术与设计[文光俊]

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1、第14章射频电路与系统测试技术教学重点本章重点介绍了射频电路测量的基本设备及其功能；介绍了常用的定标及误差校准技术；介绍了几种参数的测试方法：S参数的测试方法，频率测试技术，相位噪声测试技术，功率特性测试技术；介绍了器件的温度特性测试技术发展情况。教学重点教学重点掌握：常用的定标及误差校准技术；S参数的测试方法,频率测试技术，相位噪声测试技术，功率特性测试技术。了解：器件的温度特性测试技术的发展情况。熟悉：射频电路测量的基本设备及其功能。能力要求本章目录第一节基本测试设备第二节频率特性测试技术第三节噪声特性测试技术第四节

2、功率特性测试技术第五节温度特性测试技术知识结构射频电路与系统测试技术基本测试设备信号源频谱分析仪矢量网络分析仪频率特性测试技术噪声特性测试技术功率特性测试技术计数法测量系统的三阶截断点的方法直接测量法鉴相器法鉴频器法微波功率测量方法功率测量中的误差温度特性测试技术噪声系数分析仪外差法低温测量§14.1基本测试设备14.1.1信号源信号源是能够产生射频/微波测试信号的装置，其核心部件是振荡器或频率合成器。按应用要求，信号源可以分为简易微波信号源、标准微波信号源、点频微波信号源和扫频微波信号源。1.简易微波信号源与标准微波信

3、号源产生输出频率、输出电平和调制系数都能调节的信号，且能够准确读数，并对信号的泄漏有严格要求。2.标准信号源在简易微波信号源的基础上，增加了一个定标衰减器模块。3.扫频微波信号源的输出频率可以在指定范围按一定的频率步进周期性变化（即为扫频）。4.点频微波信号源按点频方式工作，一次只能输出单一频率的微波信号，而对应的测量方法称为点频测量法。§14.1基本测试设备14.1.2频谱分析仪对于射频信号，由于频率很高，无法直接用时域测量仪器进行测量，只能将时域信号经过傅氏变换，变为频域信号来分析其频谱。供测量信号频谱的仪器称为频谱

4、分析仪。频谱分析仪可以用于显示所测量信号的电压、波形、功率、周期、频率以及旁频带。频谱分析仪面板§14.1基本测试设备频谱分析仪的核心是混频器，基本功能是将被测信号下变至中频，然后在中频上进行处理，得到幅度。在下变频的过程中，是由本振来实现下变频的。本振信号是扫描的，本振扫描的范围覆盖了所要分析信号的频率范围，所以调谐是在本振中进行的。全部要分析的信号都下变频到中频进行分析并得到频谱。频谱分析仪的基本结构框图§14.1基本测试设备14.1.3矢量网络分析仪矢量网络分析仪是全面测量网络参数的高精度、智能化仪器，能快速、精确

5、地测量有源器件和无源器件的特性，例如放大器、混频器、双工器、滤波器、耦合器、衰减器和移相器等无源和有源电路。1.S参量的测量在测量、建模和设计多元件的复杂系统中，器件的S参数特性起着关键的作用。矢量网络分析仪能方便快捷的测量出被测器件的四个S参量。网络分析仪通常有1个输出端口，该端口可以通过内部信号源或外接信号源输出射频信号，另外还有3个分别标为R,A和B的测量通道，其结构如图所示。§14.1基本测试设备射频源通常是覆盖特定频段的扫频源。测量通道R用于测量入射波，同时也作为参考端口。通道A和B通常用于测量反射波和传输波。

6、测量通道A和B可以同时测量任意两个S参量元素。此时，和的数值可以分别通过计算A/R和B/R的比值得到。若要测量和，则必须将待测元件反过来连接。利用网络分析仪测试S参数的实验系统§14.1基本测试设备2.测量误差及分析方法使用矢量网络分析仪测量待测器件（DUT）的S参数时，测量误差由三部分组成：系统误差，随机误差和漂移误差。系统误差主要包括方向性误差、隔离误差、源/负载的失配误差、反射/传输路径的频率响应误差等。矢量网络分析仪的系统误差模型§14.1基本测试设备（1）反向性误差和隔离误差方向性误差表现为矢量网络分析仪发射的

7、测试信号未通过DUT，而直接进入了反射信号的通道，这是由于发射端的定向耦合器没有足够的隔离造成的。隔离误差表现为入射信号通过DUT后而直接进入了接收端的反射通道，而没有进入接收端的传输通道。（2）源失配误差和负载失配误差源失配误差的产生机理是：实际的测试系统并非理想匹配，在进行反射测量时，由于从DUT向源看去的反射系数不完全等于零，导致部分反射功率的损失，对测量和造成影响。同理在传输测量时，负载失配误差是由于从DUT向负载看去的等效反射系数不完全等于零，导致部分传输功率的损失，对测量和造成影响。§14.1基本测试设备（3

8、）反射路径的频率响应误差和传输路径的频率响应误差频率响应误差是由测试系统的功率分配器，定向耦合器，转换接头和传输电缆的频率响应特性并不是一条很平坦的直线而引起的误差。表现为若用一个标准的短路校准件进行校准时，系统的频率响应的不平坦性。以上六种误差是系统误差，是可以校准的。另外还有两类误差随机误差和漂移误差是不能校准的