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1、近代微波测量实验报告一：学号：学院：时间：年月一实验名称频谱仪的使用及 VCO 测量二实验目的了解频谱仪原理，熟悉频谱仪的参数设置及使用方法； 掌握信号频率、功率、相位噪声和谐波的测试方法。三实验内容1、点频信号测试测试信号源输出点频信号1GHz 的二次和三次谐波抑制比输出功率分别为-20dBm 和 20dBm ，测试信号的相噪 10KHz、100KHz、1MHz ，考察仪器分辨力带宽、视频带宽等设置对测试结果的影响；2、VCO 测试测试 VCO 的输出频率范围、输出功率包括对应的控制电压，测试某频率点的相噪 1MHz和二次、三次谐波抑制比。四实验器材RS公司 SMBV 信号源、FSL6 频谱
2、仪、APS3005S直流稳压电源、 VCO、微波同轴电缆、微波转接头。五实验原理及实验步骤相位噪声： 在频域内，一个理想正弦波信号的表现是一个单谱线；实际信号除了主信号之外还包括一些离散的谱线，它们是随机的幅度和相位的抖动，在正常信号的左右两边以边带调制的形式出现。在频域内信号的所有不稳定度总和表现为载波两侧的噪声边带， 边带噪声是一个间接的测量与射频信号功率频谱相关噪声功率的指标。 边带噪声可以表述为调频边带噪声和调幅边带噪声。大多数的被相位噪声测试系统测量信号的调幅边带功率相对调频边带功率来说都很小，所以对大多数信号来说测量的边带噪声就是调频边带噪声即相位噪声也称单边带相位噪声。它的定义为
3、1Hz 带宽内相位调制边带的功率和信号总功率的比值，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页单位为 dBc/Hz。 在信号频谱分析仪上， 边带噪声是相位噪声和幅度噪声的总和，通常当已知调幅噪声远小于相位噪声时(小于 10dB 以上)，在频谱仪上读出的边带噪声即为相位噪声。实验步骤a)设置矢量信号源，分别产生产生频率为1GHz，功率为 20dBm 和-20dBm的正弦信号；b)连接信号源与频谱仪；c)设置频谱分析仪，设置中心频率为1GHz， 通过调整 Res BW和 Video BW，显示被测信号；d)测试在偏离信号 10K
4、Hz、100KHz、1MHz 时的相位噪声；e)调整频谱仪起始、终止频率或带宽使得屏幕足够显示频率为1GHz 信号的二次和三次谐波；f)通过 Mkr 键选择 Delta 设置， 测量并标示出二次谐波和三次谐波抑制比；g)关闭矢量信号源，连接直流稳压电源、VCO 及频谱分析仪；h)通过调节直流稳压电源的电压大小，在频谱仪上观察信号的频率和输出功率的变化，记录下最大和最小功率，可得VCO 的输出频率范围；i)选定频率点：控制电压，输出功率，频率 z， 测试该频率点的相噪1MHz和二次、三次谐波抑制比。六实验结果1、点频信号测试数据及图片输 入 频率输入功率二次谐波抑制比三次谐波抑制比相位噪声 (d
5、Bc/Hz)10KHz10KHz1MHz1GHz20dBm0dBc42.63dBc101.371GHz-20dBm60.6 dBc数据图片：a)输入功率为 20dBm 时二次、三次谐波抑制比精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 8 页信号的相噪 10KHz、100KHz、1MHz精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 8 页b)输入功率为 -20dBm 时二次、三次谐波抑制比信号的相噪 10KHz、100KHz、1MHz精选学习资料 - - - - - - -
6、- - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页2、VCO 测试数据1)VCO 输出频率范围、输出功率控制电压 (V)输出频率 (GHz)输出功率 (dBm)测试得 VCO 输出频率范围为 GHz(5.7V)3.1707GHz(1.0V)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页2)频率点的相噪和谐波抑制比选定频率点：控制电压，输出功率，频率z相位噪声 (dBc/Hz)二次谐波抑制比 (dBc
7、)三次谐波抑制比 (dBc)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页七讨论频谱仪的 RBW、VBW、ATT 对仪器显示的噪声电平、扫描时间等有什么影响？答：a) RBW分辨率带宽在频谱分析仪中，频率分辨率是一个非常重要的概念。它是由中频滤波器的带宽所决定的。 通常情况下， RBW 等于被测频谱带宽， 但为了提高测量精确性、灵敏度和效率， RBW 也可以不同于频谱带宽。 RBW 太大将淹没杂散信号； RBW 太小则导致扫描时间太长。b) VBW视频带宽VBW 反映的是频谱分析仪接收机中位于包络检波器之后的视频滤波器的带宽。改
8、变 VBW 的设置，可以减小噪声峰值的变化量，提高较低信噪比信号测量的分辨率和复现率，更容易发现隐藏在噪声中的小信号；在其他设置不改变的情况下，减小VBW ，频谱仪扫描时间会增加，其测试曲线更加光滑。c) ATT衰减器一般地，衰减器有三方面作用：保护频谱仪不受损坏：测量高电平信号时，为了不烧坏频谱分析仪，必须对信号进行衰减。提高测试的准确性：混频器是非线性器件，当输入混频器的信号电平较高时， 会产生许多产物，而且电平太高会干扰测试结果， 使无互调范围减小；当输入信号电平在混频器1dB 压缩点以上时，测试结果将不准确。提高频谱仪动态范围：通过设置步进衰减器调节进入混频器的电平，可以得到较大的动态范围。在一定条件下，衰减器衰减量增加，频谱仪显示噪声电平会相应提高。因此，要提高频谱分析仪的灵敏度需要将衰减设置得尽可能小，以降低噪声电平的值，使得信号不被噪声淹没。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页