现代通信系统与网络测量 教学课件 作者 裴昌幸 02.ppt

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1、第2章通信信号频谱及功率测量通信信号频谱测量2.1功率测量2.22.1通信信号频谱测量频谱特性是通信系统，特别是无线通信系统所关注的测量内容。通过测试可以得到带宽、谐波等特性参数。2.1.1多通道滤波器型频谱测量多通道滤波器型频谱测量的过程如图所示。图2-1多通道滤波器型频谱测量这种测量方法的优点是可以瞬时检测，能显示瞬变和不确定信号，测量速度快，动态范围宽等。缺点是工作频率范围低，代价昂贵。2.1.2快速傅里叶变换型频谱测量快速傅里叶变换（FFT）型频谱测量的过程如图所示。图2-2快速傅里叶变换型频谱测量2.1.3显示扫频型频谱测量显示

2、扫频型频谱测量过程。图2-3显示扫频型频谱测量2.1.4调谐滤波器型频谱测量调谐滤波器型频谱测量过程图2-4调谐滤波器型频谱测量2.1.5扫频超外差型频谱测量扫频超外差型频谱测量的过程图2-5扫频超外差型频谱测量2.1.6通信系统的带宽在模拟通信系统中，信号的带宽即频带的宽度，单位是赫兹（Hz）。在数字通信系统中，带宽常指的是信号的传输速率，单位是bit/s。带宽越大，信道容量越大，传输速率越高。2.2功率测量单位时间内所做的功称为功率。功率的国际标准单位是瓦特（W），常用分贝瓦（dBW）表示以1W为参考电平来描述功率的对数式单位；分贝毫

3、瓦（dBm）则表示以1毫瓦（mW）为参考电平的功率的对数式单位。功率测量通常用功率计进行。功率计可依测量方式、工作原理、量程大小、被测信号形式和传输线类型等进行分类。根据功率计接入传输系统的方式可分为吸收（终端）式和通过式功率计。功率计按所用的变换器不同可分为热效应功率计、有质功率计、电子式功率计、铁氧体功率计和量子干涉效应功率计等。根据测量的功率量程可分为小功率计、中功率计和大功率计。根据被测信号形式分为连续波功率计和脉冲功率计，根据传输线类型分为同轴功率计和波导功率计。2.2.1功率的基本概念平均功率指瞬时功率在一周期内的平均值，又称

4、为有功功率，简称功率。在发射机中，平均功率是指在正常工作情况下，发射机在与所遇到的最低频率周期相比的足够长的时间间隔内，供给天线馈线的平均功率。图2-6平均功率和峰值功率的关系2.2.2平均功率的测量方法功率的测量方法根据原理可以分为：热敏电阻法、热电偶法、量热计法和二极管法。1．热敏电阻法热敏电阻是一种具有负温度系数的电阻元件，当它的温度升高时，电阻值就变小。（1）热敏电阻功率座热敏电阻功率座是由热敏电阻元件和座体组成。（2）功率指示器用热敏电阻测量功率时，最常用的是惠斯通电桥电路作为测量和指示装置。图2-7自动平衡热敏电阻功率计2．热

5、电偶法热电偶是由两种不同的金属材料组成的。如果把热电偶的热节点置于微波电磁场中，使之直接吸收微波功率，热节点的温度便上升，并由热电偶检测出温度差，该温差热电势便可作为微波功率的量度。用这种原理设计成的功率计称为热电偶式功率计。热电偶式功率计由两部分组成：一个用于能量转换的薄膜热电偶座，它将微波能量转化为电动势，另一个是高灵敏度的直流放大器，用来检测热电动势。功率指示器是一个高灵敏度的直流放大器。图2-9功率指示器电原理图3．量热计法量热计法是将电磁能量转换成热能来测量。4．二极管法在微波功率测量中，晶体二极管是一种最常用的信号检波器，经常

6、用作功率电平的指示器。2.2.3脉冲峰值功率测量方法脉冲峰值功率是指出现脉冲功率最大值的载波周期内的平均功率，而脉冲功率是指在一个脉冲持续时间内的平均功率。对于理想的矩形脉冲，峰值功率等于脉冲功率。测量脉冲峰值功率的方法有以下几种。1．脉冲功率计法较常用的射频脉冲功率计有下列几种。（1）晶体检波器——视频斩波功率计（2）射频脉冲峰值功率计（3）峰值功率分析仪2．平均功率法平均功率法是通过测量射频脉冲功率的平均值、脉冲宽度和重复频率，然后计算出被测脉冲功率值。平均功率法是通过测量射频脉冲功率的平均值、脉冲宽度和重复频率，然后计算出被测脉冲功

7、率值。（1）低电平射频脉冲功率测量测量原理方框图如图所示。脉冲宽度、脉冲重复频率F、波形修正系数、平均功率。图2-13低电平射频脉冲功率测量原理框图（2）高电平射频脉冲功率测量高电平射脉冲功率测量原理如图2-14所示。（2-8）图2-14高电平射频脉冲功率测量原理框图3．取样比较法基本原理将脉冲调制的微波信号与一个辅助的幅度可调的连续波信号，通过高速射频开关分别取样和检波，通过幅度比较完成的。图2-15取样比较法原理框图测量原理框图如图所示。（2-9）4．连续波比较法图2-16连续波比较法原理框图5．射频替代法（2-10）图2-17射频替

8、代法原理框图