微波测量基础(1)

微波测量基础(1)--回波损耗、VSWR、反射系数
回波损耗
　　表示反射数据的最简便的方式是回波损耗。回波损耗以dB表示，且是一个标量（仅有幅值）。可将回波损耗视为反射信号低于入射信号的绝对值或dB数。回波损耗在∞（理想的阻抗匹配时）和0dB（开路或短路即无耗电抗时）之间变化。例如，在分析仪上采用对数幅度的格式时，被测反射值在屏上可能是 -18dB，当表示回波损耗时，将负号略去，这样该元件将称为具有-18dB的回波损耗。
VSWR（电压驻波比）
　　在同一传输线上以相反方向行进的两个波将造成“驻波”，这种情况可借助于电压驻波比（VSWR 或简写为SWR ）来量度。VSWR定义为在给定频率上最大反射电压与最小反射电压之比。VSWR是一个标量（仅有幅值），它在1（理想匹配时）和∞（开路或短路即无耗电抗时）之间变化。
反射系数
　　反射测量的另一表示方式是反射系数（G），它既包括幅值，也包括相位。
G的幅度部分称为r。反射系数是反射信号电压与入射信号电压的比值，r的可能取值范围在0和1之间。端接有其特性阻抗的传输线将使全部能量都传送至负载，反射的能量为0，因而r=0。当传输线端接以短路器或开路器时，全部能量被反射，故r=1。r的值没有单位。
　　现在讨论相位信息。在高频，信号的波长小于导体的长度，反射可理解为与入射波方向相反移动的波。入射波和反射波相合成，产生单一的“驻波”，其电压随沿传输线的位置变化。
　　当传输线端接以它的特性阻抗（Zo）时，不存在反射信号，全部的入射信号都被传送至负载。沿传输线只有一个方向的能量流。
当传输线端接以短路终端时，全部能量被反射回源。反射波在幅度上等于入射波（r = 1）。跨接于任何短路点的电压为0V，因此，反射波电压将与入射波电压相差180 o的相位，负载处的电压被抵消。
当传输线端接以开路终端时，全部能量被反射回源。反射波在幅度上等于入射波（r = 1）。但是，在开路处没有电流流过。因此，反射波电压将与入射波电压同相。
当传输线端接以25 Ω的电阻器时，一些而非全部的入射能量被吸收，一些能量将被反射回源。反射波的幅度为入射波的1/3，且两波的电压在负载处相位相差180 °。相位关系将随沿传输线距负载的距离而变化，驻波图形的低谷将不再趋于0，而其峰值亦小于开路/短路时的峰值。

微波测量基础(2)--AM-PM
AM-PM变换: 放大器的AM-PM变换是由系统所固有的幅度变化(AM) 引起的不希望相位偏移(PM)大小的测度。
什么是 AM-PM 变换?
AM-PM变换是测量由系统的幅度变化(AM)引起的不希望相位偏移(PM)量。例如，通信系统中的不希望相位偏移可能由以下原因引起：
一、非故意幅度变化(AM)
1.电源波动
2.热漂移
3.多径衰落
二、信号幅度的故意调制
1.QAM（正交调幅）
2.突发脉冲调制
AM-PM变换通常定义为加到放大器输入端的扫描功率增加1dB（即在1dB增益压缩点处）时输出相位的变化。它用度数/分贝(dB)表示。一个理想放大器在其相位响应与输入信号的功率电平之间将没有相互影响。
为什么要测量AM-PM变换?
AM-PM变换是采用如下列相位(角度) 调制的系统中的关键参数：
1.FM
2.QPSK
3.16QAM
　　由于不希望的相位偏移 (PM)会引起模拟信号降质或会引起数字通信系统有更大的误码率（BER），故AM-PM变换是一个关键参数。虽然测量数字系统的BER十分容易，但仅只这一测量并不能邦助您了解误码的根本原因。AM-PM变换是造成BER的主要因素之一，因此，在通信系统中定量确定这个参数是至为重要的。
精度考虑
　　利用这种测量AM－PM变换的方法，调制频率近似为扫描时间的倒数。即使利用大多数网络分析仪提供的最快功率扫描，调制频率也是在相当低的频率上（通常低于10Hz）结束。这可能引起随着扫描的进行，温度略有变化，特别是若放大器具有小的热质量（这是未封装器件的特征）时则更是如此。若放大器的非线性特性对热变化极其敏感，则利用此法的结果可能略有差异.
放大器在不同温度下的响应可能截然不同。测试应在放大器所需的工作温度下进行。
若有必要，应对放大器的输出功率进行足够大的衰减。太大的输出功率可能导致下列后果：
1.损坏分析仪的接收机
2.超过分析仪接收机的输入压缩电压，造成不精确的测量
放大器的输出功率可以利用下列器件实施衰减：
1.衰减器
2.耦合器
校准期间必须考虑衰减器和耦合器的频率响应效应，因为它们都是测试系统的一部分。完善的误差修正技术可以减小这些放应。
频率响应是AM－PM变換测量装置中起支配作用的误差。采用直通响应测量校准能显著减小这个误差。为了获得更高的精度，应进行2端口测量校准。
如何测量AM－PM变换
1.对分析仪进行预置。
2.在功率扫描方式下，选择S21测量。
3.对分析仪的功率扫描输入起始和终止功率电平。起始功率电平应在放大器响应的线性区（通常低于1dB压缩10dB）。
4.选择外部衰减器（若需要的话），使放大器的输出功率受到足够的衰减，以避免引起接收机压缩或损坏分析仪的端口2。
5.在选定的频率上进行扫描功率的增益压缩测量。
6.移去放大器并进行测量校准。如果在对放大器进行测量时要用到衰减器和电缆，那么在校准装置中一定要包含衰减器和电缆。
7.将仪器状态储存到存储器内。
8.重新连接放大器。
9.利用参考标记将放大器的输入功率对准1-dB增益压缩点。选择第二个标记并调节它的激励值，直到其响应低参考标记1-dB。
10.将S21测量从对数幅度格式改变到相位格式（无需进行新一次校准）。
11.找出标记之间的相位变化。该值便是在1-dB增益压缩点上的AM－PM变换系数。
微波测量基础讲座(3)--线性相位偏差
线性相位偏差
线性相位偏差是相位失真的一个测度。分析仪的电时延特性被用于从测量中去除相移的线性部分。这便得到相移非线性部分线性相位偏差的高分辨率显示。
什么是线性相移?
由于随着入射信号频率的升高，器件电长度占据的波长变得越来越短，便出现相移。当器件的相位响应与频率成正比时，便出现线性相移。在分析仪上显示时，这种理想线性相移的相位与频率关系的测量迹线是一条直线。斜率与器件的电长度成正比。线性相移是信号无失真传输所必需的（除平直幅度响应外）。
什么是线性相位偏差?
许多电器件或电子器件对某些频率的时延大于对另一些频率的时延，从而形成非线性相移（由多个频率分量形成的信号失真）。测量线性相位偏差是确定这类非线性相移大小的一种方法。
　　由于引起相位失真的只是线性相位偏差，故需要从测量中去除相位响应的线性部分。这一点可以通过利用分析仪的电时延特性来完成，以从数学上消除被测件的电长度。剩余下来的便是线性相位偏差或相位失真。
精度考虑
测试装置的频率响应是线性相位偏差测量中起主要作用的误差。进行直通响应测量校准能显著减小这个误差。为了获得更高的精度，应进行2端口测量校准。
线性相位偏差与群时延的比较
尽管线性相位偏差和群时延是相类似的测量，但它们各有自己的用途。　　
线性相位偏差测量的优点：
1.噪声比群时延小。
2.能表征调相信号通过的器件且显示相位单位而不是时秒单位。
如何测量线性相位偏差：
1. Reset分析仪。
2.若您的被测件是一个放大器，则可能需要调节分析仪的源功率：
将分析仪的源功率设定在放大器输出响应的线性部分（通常低于1dB压缩点10dB）。
3.选择外部衰减器（若需要的话），使放大器的输出功率显著衰减，以免引起接收机压缩或损坏分析仪的端口2。
4.进行2端口直通连接
5.选择S21测量
6.选择被测件的设置，包括下列内容：
格式：相位
定标：自动定标
7.移去器件和进行校准。
8.重新连接器件。
9.对被显示测量定标使有最佳观察。
10.启动电时延功能，使自动平直相位迹线。若需要，对电时延进行手动精细调谐，以调节相位迹线的平直度。
11.用标记来测量最大峰－峰线性相位偏差。

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