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1、电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第1页关于线性系统频率特关于线性系统频率特性测量和网络分析性测量和网络分析第一张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第2页10.1 线性系统频率特性测量线性系统频率特性测量u10.1.1 幅频特性测量幅频特性测量u10.1.2 扫频测量与扫频源扫频测量与扫频源u10.1.3 相频特性测量相频特性测量第二张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第3页引引 言言u什么是线性系统的频率特性？什么是线性系统的频率特性？线性网络线性网络正弦信号正弦信号稳态
2、响应稳态响应H(j)：频率响应频率响应 或频率特性或频率特性幅度幅度|H(j)|：幅频特性幅频特性相位相位()：相频特性相频特性u频域中的两个基本测量问题频域中的两个基本测量问题频域中的两个基本测量问题频域中的两个基本测量问题信号的频谱分析：可由频谱分析仪完成信号的频谱分析：可由频谱分析仪完成线性系统频率特性的测量：可由网络分析仪完成线性系统频率特性的测量：可由网络分析仪完成第三张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第4页10.1.1 幅频特性测量幅频特性测量点频测量法点频测量法线性系统频率特性的经典测量法线性系统频率特性的经典测量法线性系统
3、频率特性的经典测量法线性系统频率特性的经典测量法 每每每每次次次次只只只只能能能能将将将将加加加加到到到到被被被被测测测测线线线线性性性性系系系系统统统统的的的的信信信信号号号号源源源源的的的的频频频频率率率率调调调调节节节节到到到到某某某某一一一一个个个个频频频频点点点点。依依依依次次次次设设设设置置置置调调调调谐谐谐谐到到到到各各各各指指指指定定定定频频频频点点点点上上上上，分分分分别别别别测测测测出出出出各各各各点点点点处处处处的的的的参参参参数数数数，再再再再将将将将各各各各点点点点数数数数据据据据连连连连成成成成完完完完整整整整的的的的曲曲曲曲线线线线，从从从从而而而而得到频率特性测
4、量结果。得到频率特性测量结果。得到频率特性测量结果。得到频率特性测量结果。所得频率特性是所得频率特性是所得频率特性是所得频率特性是静态静态静态静态的，无法反映信号的连续变化；的，无法反映信号的连续变化；的，无法反映信号的连续变化；的，无法反映信号的连续变化；测测测测量量量量频频频频点点点点的的的的选选选选择择择择对对对对测测测测量量量量结结结结果果果果有有有有很很很很大大大大影影影影响响响响，特特特特别别别别对对对对某某某某些些些些特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线的的的的锐锐锐锐变变变变部部部部分分分分以以以以及及及及失失失失常常常常点点点点，可可可可能能能能会会会会因因因因频频频频点点点点选
5、选选选择择择择不不不不当当当当或或或或不足而漏掉这些测量结果。不足而漏掉这些测量结果。不足而漏掉这些测量结果。不足而漏掉这些测量结果。第四张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第5页幅频特性扫频测量法幅频特性扫频测量法 频频频频率率率率源源源源的的的的输输输输出出出出能能能能够够够够在在在在测测测测量量量量所所所所需需需需的的的的范范范范围围围围内内内内连连连连续续续续扫扫扫扫描描描描，因因因因此此此此可可可可以以以以连连连连续续续续测测测测出出出出各各各各频频频频率率率率点点点点上上上上的的的的频频频频率率率率特特特特性性性性结结结结果果果
6、果并并并并立立立立即即即即显显显显示示示示特特特特性性性性曲线。曲线。曲线。曲线。优优优优点点点点：扫扫扫扫频频频频信信信信号号号号的的的的频频频频率率率率连连连连续续续续变变变变化化化化，扫扫扫扫频频频频测测测测量量量量所所所所得得得得的的的的频频频频率特性是率特性是率特性是率特性是动态动态动态动态频率特性，也不会漏掉细节。频率特性，也不会漏掉细节。不不足足：如如果果输输入入的的扫扫频频信信号号频频率率变变化化速速度度快快于于系系统统输输出出响响应应时时间间，则则频频率率的的响响应应幅幅度度会会出出现现不不足足，扫扫频频测测量量所所得得幅幅度度小小于于点点频频测测量量的的幅幅度度；电电路路中
7、中LCLC元元元元件件件件的的的的惰性会使幅度峰值有所偏差，因此会产生频率偏离。惰性会使幅度峰值有所偏差，因此会产生频率偏离。惰性会使幅度峰值有所偏差，因此会产生频率偏离。惰性会使幅度峰值有所偏差，因此会产生频率偏离。第五张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第6页两种幅频特性测量法的比较两种幅频特性测量法的比较u扫扫扫扫频频频频测测测测量量量量所所所所得得得得的的的的动动动动态态态态特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线峰峰峰峰值值值值低低低低于于于于点点点点频频频频测测测测量量量量所所所所得的静态特性曲线。扫频速度越快，下降越多；得的静态特性曲
8、线。扫频速度越快，下降越多；得的静态特性曲线。扫频速度越快，下降越多；得的静态特性曲线。扫频速度越快，下降越多；uu动动动动态态态态特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线峰峰峰峰值值值值出出出出现现现现的的的的水水水水平平平平位位位位置置置置（频频频频率率率率）相相相相对对对对于于于于静静静静态态态态特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线有有有有所所所所偏偏偏偏离离离离，并并并并向向向向频频频频率率率率变变变变化化化化的的的的方方方方向向向向移移移移动动动动。扫扫扫扫频频频频速速速速度越快，偏离越大；度越快，偏离越大；度越快，偏离越大；度越快，偏离越大；第六张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测
9、量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第7页uu当当当当静静静静态态态态特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线对对对对称称称称时时时时，随随随随着着着着扫扫扫扫频频频频速速速速度度度度加加加加快快快快，动动动动态态态态特特特特性性性性曲曲曲曲线明显出现不对称，并向频率变化的方向一侧倾斜；线明显出现不对称，并向频率变化的方向一侧倾斜；线明显出现不对称，并向频率变化的方向一侧倾斜；线明显出现不对称，并向频率变化的方向一侧倾斜；uu动动动动态态态态特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线较较较较平平平平缓缓缓缓，其其其其3dB3dB带带带带宽宽宽宽大大大大于于于于静静静静态态态态特特特特性性性性曲曲曲曲线线线
10、线的的的的3dB带宽；带宽；uu小小小小结结结结：测测测测量量量量系系系系统统统统动动动动态态态态特特特特性性性性，必必必必须须须须用用用用扫扫扫扫频频频频法法法法；为为为为了了了了得得得得到到到到静静静静态态态态特特特特性性性性，必必必必须须须须选选选选择择择择极极极极慢慢慢慢的的的的扫扫扫扫频频频频速速速速度度度度以以以以得得得得到到到到近近近近似似似似的的的的静静静静态态态态特特特特性曲线，或采用点频法。性曲线，或采用点频法。性曲线，或采用点频法。性曲线，或采用点频法。两种幅频特性测量法的比较（续）两种幅频特性测量法的比较（续）第七张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电
11、子测量原理电子测量原理电子测量原理第8页10.1.2 扫频测量与扫频源扫频测量与扫频源基本工作原理基本工作原理基本工作原理基本工作原理扫频源的主要特性扫频源的主要特性扫频源的主要特性扫频源的主要特性获得扫频信号的方法获得扫频信号的方法获得扫频信号的方法获得扫频信号的方法频率标记频率标记频率标记频率标记宽频段扫频方法宽频段扫频方法第八张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第9页扫频源的基本工作原理扫频源的基本工作原理 能能能能产产产产生生生生扫扫扫扫频频频频输输输输出出出出信信信信号号号号的的的的频频频频率率率率源源源源称称称称为为为为扫扫扫扫
12、频频频频信信信信号号号号发发发发生生生生器器器器或或或或扫扫扫扫频频频频信信信信号号号号源源源源，简简简简称称称称扫扫扫扫频频频频源源源源。它它它它既既既既可可可可作作作作为为为为独独独独立立立立的的的的测测测测量量量量用用用用信信信信号号号号发生器，又可作为频率特性测量类仪器的前端。发生器，又可作为频率特性测量类仪器的前端。发生器，又可作为频率特性测量类仪器的前端。发生器，又可作为频率特性测量类仪器的前端。第九张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第10页 典型的扫频源应具备下列三方面功能：典型的扫频源应具备下列三方面功能：产生产生扫频信号
13、扫频信号扫频信号扫频信号（通常是等幅正弦波）；（通常是等幅正弦波）；（通常是等幅正弦波）；（通常是等幅正弦波）；产生同步输出的产生同步输出的产生同步输出的产生同步输出的扫描信号扫描信号扫描信号扫描信号，可以是三角波、正弦波或，可以是三角波、正弦波或，可以是三角波、正弦波或，可以是三角波、正弦波或锯齿波等；锯齿波等；锯齿波等；锯齿波等；产生同步输出的产生同步输出的频率标志频率标志频率标志频率标志，可以是等频率间隔的，可以是等频率间隔的通用频标、专用于某项测试的专用频标及活动频通用频标、专用于某项测试的专用频标及活动频标。标。扫频源的基本工作原理（续）扫频源的基本工作原理（续）第十张，PPT共八十
14、八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第11页扫频源的主要特性扫频源的主要特性 对扫频源通常的对扫频源通常的对扫频源通常的对扫频源通常的技术要求技术要求技术要求技术要求：在预定频带内有足够大的输出功率，且幅度稳定，以在预定频带内有足够大的输出功率，且幅度稳定，以在预定频带内有足够大的输出功率，且幅度稳定，以在预定频带内有足够大的输出功率，且幅度稳定，以获得最大的动态范围；获得最大的动态范围；获得最大的动态范围；获得最大的动态范围；调频线性好，并有经过校正的频率标记，以便确定频调频线性好，并有经过校正的频率标记，以便确定频调频线性好，并有经过校正的频率标记，以
15、便确定频调频线性好，并有经过校正的频率标记，以便确定频带宽度和点频输出；带宽度和点频输出；带宽度和点频输出；带宽度和点频输出；为使测量误差最小，扫频信号中的寄生振荡和谐波为使测量误差最小，扫频信号中的寄生振荡和谐波为使测量误差最小，扫频信号中的寄生振荡和谐波为使测量误差最小，扫频信号中的寄生振荡和谐波均应很小；均应很小；均应很小；均应很小；扫频源输出的中心频率稳定，并可以任意调节；扫频源输出的中心频率稳定，并可以任意调节；扫频源输出的中心频率稳定，并可以任意调节；扫频源输出的中心频率稳定，并可以任意调节；频率偏移的范围越宽越好，并可以任意调节。频率偏移的范围越宽越好，并可以任意调节。频率偏移的
16、范围越宽越好，并可以任意调节。频率偏移的范围越宽越好，并可以任意调节。第十一张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第12页 有效扫频宽度有效扫频宽度有效扫频宽度有效扫频宽度扫频线性扫频线性输出振幅平稳性输出振幅平稳性输出振幅平稳性输出振幅平稳性扫频源的主要特性（续）扫频源的主要特性（续）f0：扫频输出中心频率：扫频输出中心频率f1：扫频起点；：扫频起点；f2：扫频终点：扫频终点k0：压控特性：压控特性f-V曲线的斜率曲线的斜率A1：寄生调幅最大幅度：寄生调幅最大幅度A2：寄生调幅最小幅度：寄生调幅最小幅度第十二张，PPT共八十八页，创作于20
17、22年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第13页获得扫频信号的方法获得扫频信号的方法变容二极管电调扫频变容二极管电调扫频 常见于射频至微波段。实现简单、输出功率适中、扫常见于射频至微波段。实现简单、输出功率适中、扫常见于射频至微波段。实现简单、输出功率适中、扫常见于射频至微波段。实现简单、输出功率适中、扫频速度较快；扫频宽度小，在宽带扫频时线性差，需额外进频速度较快；扫频宽度小，在宽带扫频时线性差，需额外进频速度较快；扫频宽度小，在宽带扫频时线性差，需额外进频速度较快；扫频宽度小，在宽带扫频时线性差，需额外进行扫频线性补偿。行扫频线性补偿。行扫频线性补偿。行扫频线性补偿。YI
18、G（钇铁石榴石铁氧体钇铁石榴石铁氧体钇铁石榴石铁氧体钇铁石榴石铁氧体）电调扫频电调扫频电调扫频电调扫频 常用于产生常用于产生常用于产生常用于产生GHzGHz以上以上频段的信号，利用下变频可实频段的信号，利用下变频可实频段的信号，利用下变频可实频段的信号，利用下变频可实现宽带扫频。可覆盖高达现宽带扫频。可覆盖高达现宽带扫频。可覆盖高达现宽带扫频。可覆盖高达10倍频程的频率范围，扫频线倍频程的频率范围，扫频线倍频程的频率范围，扫频线倍频程的频率范围，扫频线性好、损耗低、稳定性好。性好、损耗低、稳定性好。性好、损耗低、稳定性好。性好、损耗低、稳定性好。合成扫频源合成扫频源 实实实实际际际际上上上上是
19、是是是一一一一种种种种自自自自动动动动跳跳跳跳频频频频的的的的连连连连续续续续波波波波工工工工作作作作方方方方式式式式，频频频频率率率率不不不不完完完完全连续变化，输出频率准确。全连续变化，输出频率准确。全连续变化，输出频率准确。全连续变化，输出频率准确。第十三张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第14页频率标记频率标记 频频频频率率率率标标标标记记记记是是是是扫扫扫扫频频频频测测测测量量量量中中中中的的的的频频频频率率率率定定定定度度度度 。产产产产生生生生频频频频标标标标的的的的基基基基本本本本方方方方法法法法是是是是差差差差频频频频法
20、法法法，利利利利用用用用差差差差频频频频方方方方式式式式可可可可产产产产生生生生一一一一个个个个或或或或多多多多个个个个频频频频标标标标，频频频频标标标标的数目取决于和扫频信号混频的基准频率的成分。的数目取决于和扫频信号混频的基准频率的成分。的数目取决于和扫频信号混频的基准频率的成分。的数目取决于和扫频信号混频的基准频率的成分。所用的频率基准的频率稳定度和准确度较高所用的频率基准的频率稳定度和准确度较高 频标幅度应基本一致、显示整齐频标幅度应基本一致、显示整齐频标幅度应基本一致、显示整齐频标幅度应基本一致、显示整齐 不包含杂频和泄漏进来的扫频信号不包含杂频和泄漏进来的扫频信号不包含杂频和泄漏进
21、来的扫频信号不包含杂频和泄漏进来的扫频信号 多种频标形式以满足不同的显示和测量需要多种频标形式以满足不同的显示和测量需要 电路时延尽可能小以减小频率定度误差电路时延尽可能小以减小频率定度误差电路时延尽可能小以减小频率定度误差电路时延尽可能小以减小频率定度误差第十四张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第15页频率标记（续）频率标记（续）菱形菱形菱形菱形频标频标频标频标 利用差频法得到，适用于测量高频段的频率特性。对作为基准利用差频法得到，适用于测量高频段的频率特性。对作为基准利用差频法得到，适用于测量高频段的频率特性。对作为基准利用差频法得到
22、，适用于测量高频段的频率特性。对作为基准频率进行限幅、整形和微分，形成含有很多谐波成分的尖脉冲，再频率进行限幅、整形和微分，形成含有很多谐波成分的尖脉冲，再频率进行限幅、整形和微分，形成含有很多谐波成分的尖脉冲，再频率进行限幅、整形和微分，形成含有很多谐波成分的尖脉冲，再和扫频信号混频。和扫频信号混频。和扫频信号混频。和扫频信号混频。脉冲脉冲脉冲脉冲频标频标频标频标 由菱形频标变换而来的。将菱形频标送去触发单稳电路并产由菱形频标变换而来的。将菱形频标送去触发单稳电路并产由菱形频标变换而来的。将菱形频标送去触发单稳电路并产由菱形频标变换而来的。将菱形频标送去触发单稳电路并产生输出，整形后形成极窄
23、的矩形脉冲频标，也叫针形频标。宽度生输出，整形后形成极窄的矩形脉冲频标，也叫针形频标。宽度生输出，整形后形成极窄的矩形脉冲频标，也叫针形频标。宽度生输出，整形后形成极窄的矩形脉冲频标，也叫针形频标。宽度较菱形频标窄，在测量低频电路时分辨力更高。较菱形频标窄，在测量低频电路时分辨力更高。较菱形频标窄，在测量低频电路时分辨力更高。较菱形频标窄，在测量低频电路时分辨力更高。线形线形线形线形频标频标频标频标 状如一条条极细的垂直亮线，是光栅增辉式显示器特有的频标状如一条条极细的垂直亮线，是光栅增辉式显示器特有的频标状如一条条极细的垂直亮线，是光栅增辉式显示器特有的频标状如一条条极细的垂直亮线，是光栅增
24、辉式显示器特有的频标形式。形式。形式。形式。第十五张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第16页宽频段扫频方法宽频段扫频方法uu差频式宽频段扫频差频式宽频段扫频差频式宽频段扫频差频式宽频段扫频 定定 频频振荡器振荡器扫频本振扫频本振低通低通滤波滤波宽带宽带放大放大宽带宽带输出输出 将将固固定定频频率率的的振振荡荡器器与与作作为为本本振振信信号号的的扫扫频频振振荡荡源源在在混混频频器器上上取取差差频频。只只要要使使定定频频振振荡荡器器的的输输出出电电平平远远小小于于扫扫频频本本振振的的电电平平，则则差差频频信信号号的的幅幅度度便便由由定定频频振
25、振荡荡器器的的幅幅度度决决定定，扫频过程中差频幅度可基本保持不变。扫频过程中差频幅度可基本保持不变。第十六张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第17页宽频段扫频方法（续宽频段扫频方法（续1）u全基波多频段联合式扫频全基波多频段联合式扫频全基波多频段联合式扫频全基波多频段联合式扫频 第十七张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第18页全基波多频段联合式扫频全基波多频段联合式扫频 将频段相衔接的几个单频段基波扫频振荡器组件封装起将频段相衔接的几个单频段基波扫频振荡器组件封装起将频段相衔接的几个
26、单频段基波扫频振荡器组件封装起将频段相衔接的几个单频段基波扫频振荡器组件封装起来，用逻辑电路控制微波开关，因此可以任意选用某个频段来，用逻辑电路控制微波开关，因此可以任意选用某个频段来，用逻辑电路控制微波开关，因此可以任意选用某个频段来，用逻辑电路控制微波开关，因此可以任意选用某个频段的振荡器输出，也可使几个振荡器依次产生连续的输出频率的振荡器输出，也可使几个振荡器依次产生连续的输出频率的振荡器输出，也可使几个振荡器依次产生连续的输出频率的振荡器输出，也可使几个振荡器依次产生连续的输出频率，实现宽频带扫频。，实现宽频带扫频。，实现宽频带扫频。，实现宽频带扫频。在在上上图图所所示示的的宽宽频频带
27、带扫扫频频方方案案中中，多多个个输输出出频频率率相相接接的的YIGYIG调调调调谐谐谐谐基基基基波波波波扫扫扫扫频频频频源源源源结结结结合合合合在在在在一一一一起起起起，由由由由控控控控制制制制信信信信号号号号通通通通过过过过PIN开开开开关关关关进进进进行行行行选选选选择择择择、组组组组合合合合，按按按按需需需需提提提提供供供供单单单单频频频频段段段段或或或或多多多多频频频频段段段段联联联联合合合合的的的的扫扫扫扫频频频频输输输输出出出出。两两两两个个个个定定定定向向向向耦耦耦耦合合合合器器器器与与与与两两两两个个个个检检检检波波波波器器器器的的的的组组组组合合合合用用用用于于于于对对对对高
28、、低频段稳幅信号取样。高、低频段稳幅信号取样。高、低频段稳幅信号取样。高、低频段稳幅信号取样。第十八张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第19页宽频段扫频方法（续宽频段扫频方法（续2）uu多倍频程宽带扫频多倍频程宽带扫频多倍频程宽带扫频多倍频程宽带扫频 以以以以较较较较宽宽宽宽频频频频带带带带的的的的基基基基波波波波扫扫扫扫频频频频振振振振荡荡荡荡器器器器为为为为基基基基础础础础，除除除除了了了了直直直直接接接接输输输输出出出出这这这这个个个个低低低低频频频频段段段段信信信信号号号号外外外外，还还还还可可可可将将将将它它它它加加加加到到到到
29、可可可可选选选选倍倍倍倍率率率率n n的的的的倍倍倍倍频频频频器器器器中中中中以以以以产产产产生若干个较高频段。基波回路与倍频器是同时调谐的。生若干个较高频段。基波回路与倍频器是同时调谐的。生若干个较高频段。基波回路与倍频器是同时调谐的。生若干个较高频段。基波回路与倍频器是同时调谐的。这这这这种种种种倍倍倍倍频频频频式式式式（谐谐谐谐波波波波式式式式）宽宽宽宽带带带带扫扫扫扫频频频频源源源源较较较较全全全全基基基基波波波波式式式式构构构构造造造造简简简简单单单单，但但但但在在在在高高高高频频频频段段段段输输输输出出出出时时时时可可可可能能能能夹夹夹夹杂杂杂杂来来来来自自自自低低低低频频频频段段
30、段段的的的的部部部部分分分分谐谐谐谐波波波波频频频频率率率率寄寄寄寄生生生生信号；另外，倍频之后的信号寄生调频及噪声也随之倍增。信号；另外，倍频之后的信号寄生调频及噪声也随之倍增。信号；另外，倍频之后的信号寄生调频及噪声也随之倍增。信号；另外，倍频之后的信号寄生调频及噪声也随之倍增。第十九张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第20页10.1.3 相频特性测量相频特性测量 测测测测量量量量线线线线性性性性系系系系统统统统的的的的相相相相频频频频特特特特性性性性时时时时，常常常常以以以以被被被被测测测测电电电电路路路路输输输输入入入入端端端端的
31、的的的信信信信号号号号作作作作为为为为参参参参考考考考信信信信号号号号，输输输输出出出出端端端端信信信信号号号号作作作作为为为为被被被被测测测测信信信信号号号号，所测的输入所测的输入所测的输入所测的输入/输出相位差就是电路的相频特性点。输出相位差就是电路的相频特性点。输出相位差就是电路的相频特性点。输出相位差就是电路的相频特性点。相相相相位位位位测测测测量量量量同同同同样样样样可可可可采采采采用用用用点点点点频频频频或或或或扫扫扫扫频频频频法法法法以以以以获获获获得得得得相相相相频频频频特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线：扫扫扫扫频频频频法法法法所所所所得得得得的的的的相相相相频频频频特特特特性
32、性性性主主主主要要要要是是是是被被被被测测测测网网网网络络络络的的的的相相相相位位位位和和和和时时时时延延延延特特特特性性性性的的的的动动动动态态态态测测测测量量量量；本本本本节节节节主主主主要要要要讨讨讨讨论论论论对对对对单单单单频频频频点点点点上上上上的的的的网网网网络络络络时时时时延延延延特特特特性性性性和和和和相相相相位位位位差差差差进进进进行行行行点点点点频频频频测测测测量量量量，以以以以及及及及用用用用于于于于点点点点频频频频测测测测量量量量的的的的相相相相频频频频特特特特性性性性测测测测量量量量仪仪仪仪器器器器，常常常常见见见见的的的的有有有有如如如如低低低低频频频频段段段段的的
33、的的模模模模拟拟拟拟式式式式相相相相位位位位计计计计、数数数数字字字字式相位计，高频段的矢量电压表等。式相位计，高频段的矢量电压表等。式相位计，高频段的矢量电压表等。式相位计，高频段的矢量电压表等。第二十张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第21页双稳型鉴相器双稳型鉴相器 也也称称双双稳稳型型鉴鉴相相器器，是是模模模模拟拟拟拟式式式式相相相相位位位位计计计计。采采采采用用用用“过过零零时时间间法法”实实现现相相位位差差测测量量，即即测测量量两两个个同同频频信信号号波波形形的的同同向向过过零零点点之之间间的的时时间间间间隔隔并并与与被被测测信
34、信号号周周期期相相比比，从而得到相位差值。从而得到相位差值。第二十一张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第22页数字式相位计数字式相位计 有有有有两两两两种种种种：相相相相位位位位-时时时时间间间间变变变变换换换换型型型型将将将将两两两两个个个个信信信信号号号号的的的的相相相相位位位位差差差差转转转转换换换换成成成成时时时时间间间间差差差差，再再再再用用用用计计计计数数数数器器器器测测测测量量量量该该该该时时时时间间间间间间间间隔隔隔隔；相相相相位位位位-电电电电压压压压变变变变换换换换型型型型将将相相位位差差转转换换成成相相应应的的电电压
35、压值值，然然后后用用数数字字电电压压表表完完成测量。成测量。瞬瞬时时值值型型数数字字相相位位计计属属于于相相位位-时时时时间间间间变变变变换换换换型型型型。由由由由于于于于被被被被测测测测信信信信号号号号在在在在传传传传输输输输过过过过程程程程中中中中的的的的干干干干扰扰扰扰会会会会直直直直接接接接影影影影响响响响计计计计数数数数门门门门的的的的开开开开启启启启和和和和关关关关闭闭闭闭时时时时间间间间，因因因因此此此此瞬瞬瞬瞬时时时时值值值值型型型型相相相相位位位位计计计计的的的的测测测测量量量量结结结结果果果果较较较较不不不不稳稳稳稳定定定定。可可可可以以以以采采采采用用用用多次测量求平均的
36、办法以提高测量精度。多次测量求平均的办法以提高测量精度。多次测量求平均的办法以提高测量精度。多次测量求平均的办法以提高测量精度。第二十二张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第23页瞬时值型数字相位计瞬时值型数字相位计 u u1 1作作作作为为为为参参参参考考考考的的的的信信信信号号号号在在在在通通通通道道道道1 1中中中中，用用用用作作作作计计计计数数数数门门门门的的的的启启启启动动动动信信信信号号号号。u u1 1、u u2 2间间间间的的的的相相相相位位位位差差差差首首首首先先先先被被被被处处处处理理理理成成成成两两两两个个个个过过过过
37、零零零零脉脉脉脉冲冲冲冲的的的的时时时时间间间间间间间间隔隔隔隔 T T，其其其其中中中中由由由由u u1 1产产产产生生生生的的的的过过过过零零零零脉脉脉脉冲冲冲冲启启启启动动动动主主主主计计计计数数数数门门门门，由由由由u u2 2产产产产生生生生的的的的过过过过零零零零脉脉脉脉冲冲冲冲负负负负责责责责关关关关闭闭闭闭计计计计数数数数门。门。门。门。若计数门的计数值为若计数门的计数值为N，则相位差的计算式为，则相位差的计算式为:第二十三张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第24页矢量电压表矢量电压表 矢矢量量电电压压表表是是一一种种能能
38、同同时时测测量量信信号号幅幅度度和和相相位位的的测测量仪器，本质上属于矢量网络分析仪。量仪器，本质上属于矢量网络分析仪。第二十四张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第25页矢量电压表（续）矢量电压表（续）矢矢矢矢量量量量电电电电压压压压表表表表较较较较多多多多采采采采用用用用的的的的相相相相频频频频特特特特性性性性测测测测量量量量方方方方法法法法是是是是脉脉冲冲触触发发式式。上上上上图图图图是是是是一一一一种种种种宽宽宽宽频频频频带带带带双双双双通通通通道道道道矢矢矢矢量量量量电电电电压压压压表表表表，其其其其相相相相位位位位差差差差测测测
39、测量量量量范围为范围为范围为范围为-180-180o o+180o o。高高频频信信号号u u1、u u2 2分分分分别别别别加加加加到到到到两两两两个个个个取取取取样样样样头头头头变变变变换换换换为为为为固固固固定定定定的的的的中中中中频频频频信信信信号号号号，同同同同时时时时保保保保持持持持了了了了高高高高频频频频输输输输入入入入原原原原有有有有的的的的波波波波形形形形、幅幅幅幅度度度度及及及及信信信信号号号号间间间间的的的的相相相相位位位位关关关关系系系系。取取取取样样样样后后后后的的的的中中中中频频频频信信信信号号号号经经经经过过过过带带带带通通通通滤滤滤滤波波波波器器器器进进进进行行
40、行行电电电电压压压压幅幅幅幅度度度度测测测测量量量量，同同同同时时时时被被被被整整整整形形形形为为为为方方方方波波波波，然然然然后后后后进进进进入入入入双双双双稳稳稳稳态态态态触触触触发发发发型型型型相相相相位位位位计计计计中中中中实实实实现现现现相相相相位位位位测测测测量量量量。固固固固定定定定的的的的中中中中频频频频信信信信号号号号单单单单独独独独输输输输出还可用于调幅度及波形失真等参数的测量。出还可用于调幅度及波形失真等参数的测量。出还可用于调幅度及波形失真等参数的测量。出还可用于调幅度及波形失真等参数的测量。第二十五张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子
41、测量原理电子测量原理第26页10.2 网络分析仪网络分析仪uu10.2.1 10.2.1 网络分析的基本概念网络分析的基本概念网络分析的基本概念网络分析的基本概念u10.2.2 网络分析系统网络分析系统网络分析系统网络分析系统uu10.2.3 10.2.3 反射参数测量反射参数测量反射参数测量反射参数测量u10.2.4 传输参数测量传输参数测量传输参数测量传输参数测量uu10.2.5 S10.2.5 S参数的全面测量及误差修正参数的全面测量及误差修正参数的全面测量及误差修正参数的全面测量及误差修正第二十六张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理
42、第27页10.2.1 网络分析的基本概念网络分析的基本概念q网网络络对对实实际际物物理理电电路路和和元元件件进进行行的的数数学学抽抽象象，主主要要研究外部特性。研究外部特性。q频频谱谱测测量量表表征征电电路路单单元元的的信信号号特特性性，而而网网络络测测量量表表征征电电路单元组成的系统特性。路单元组成的系统特性。q网网络络分分析析在在感感兴兴趣趣的的频频率率范范围围内内，通通过过线线性性激激励励-响响应测试确定元件的幅频特性和相频特性的过程。应测试确定元件的幅频特性和相频特性的过程。q网网络络分分析析仪仪通通过过正正弦弦扫扫频频测测量量获获得得线线性性网网络络的的传传递函数以及阻抗函数的仪器。
43、递函数以及阻抗函数的仪器。第二十七张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第28页10.2.1 网络分析的基本概念网络分析的基本概念低频低频l波长波长 路径长度路径长度l沿路径传播的电流很容易达到高效功率传输的目的沿路径传播的电流很容易达到高效功率传输的目的l电压和电流的值不依赖于在路径上的位置电压和电流的值不依赖于在路径上的位置传输线的概念传输线的概念第二十八张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第29页10.2.1 网络分析的基本概念网络分析的基本概念在射频或者微波段：在射频或者微波段：l
44、波长 或者 传输线的长度l特性阻抗(Zo)匹配对于低反射和最大的功率传输意义重大l测量所得电压的数值依赖于测量位置在传输线上的位置第二十九张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第30页10.2.1 网络分析的基本概念网络分析的基本概念uuZo Zo 确定了电压和电流之间的关系确定了电压和电流之间的关系确定了电压和电流之间的关系确定了电压和电流之间的关系uuZo Zo 取决于物理结构和介质参数取决于物理结构和介质参数取决于物理结构和介质参数取决于物理结构和介质参数 uuZo Zo 通常是一个特定的实数值通常是一个特定的实数值通常是一个特定的实数
45、值通常是一个特定的实数值 (e.g.50 or 75 ohms)(e.g.50 or 75 ohms)第三十张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第31页10.2.1 网络分析的基本概念网络分析的基本概念uu当当当当R RL L=R=RS S时，获得最大的功率传输时，获得最大的功率传输时，获得最大的功率传输时，获得最大的功率传输u当为复数阻抗时，获得最大功率传输的条件当为复数阻抗时，获得最大功率传输的条件当为复数阻抗时，获得最大功率传输的条件当为复数阻抗时，获得最大功率传输的条件是是是是Z ZL L=Z=ZS S*时。时。第三十一张，PPT共
46、八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第32页10.2.1 网络分析的基本概念网络分析的基本概念uu传输线负载阻抗为传输线负载阻抗为传输线负载阻抗为传输线负载阻抗为Z Z0 0时（时（时（时（Z Z0 0为传输线的特征阻抗）：为传输线的特征阻抗）：为传输线的特征阻抗）：为传输线的特征阻抗）：uZS S=Z=Z0 0第三十二张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第33页10.2.1 网络分析的基本概念网络分析的基本概念uu当传输线终端为短路或者开路情况时：当传输线终端为短路或者开路情况时：当传输线终端为短
47、路或者开路情况时：当传输线终端为短路或者开路情况时：uu对于反射波，当短路时有对于反射波，当短路时有对于反射波，当短路时有对于反射波，当短路时有180180度的相移，对于开路有度的相移，对于开路有度的相移，对于开路有度的相移，对于开路有0 0度的相移度的相移度的相移度的相移第三十三张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第34页10.2.1 网络分析的基本概念网络分析的基本概念u当传输线终端为当传输线终端为25欧姆时：欧姆时：u驻波没有过零点驻波没有过零点驻波没有过零点驻波没有过零点第三十四张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理
48、电子测量原理电子测量原理电子测量原理第35页10.2.1 网络分析的基本概念网络分析的基本概念网络分析概述网络分析概述微波网络微波网络S S参数参数S参数的流图表示及计算第三十五张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第36页网络分析概述网络分析概述u线性网络与非线性网络线性网络与非线性网络线线性性网网络络（系系统统）：仅仅改改变变输输入入信信号号的的幅幅度度和和（或或）相位，不会产生新的频率信号；相位，不会产生新的频率信号；非非非非线线线线性性性性网网网网络络络络（系系系系统统统统）：改改改改变变变变输输输输入入入入信信信信号号号号的的的的频
49、频频频率率率率，或或或或产产产产生其他频率成分。生其他频率成分。生其他频率成分。生其他频率成分。网网网网络络络络分分分分析析析析总总总总是是是是假假假假定定定定被被被被分分分分析析析析网网网网络络络络是是是是线线线线性性性性的的的的，因因因因而而而而可可可可以以以以基基基基于于于于正正正正弦弦弦弦扫扫扫扫频频频频法法法法进进进进行行行行频频频频率率率率特特特特性性性性的的的的定定定定量量量量分分分分析析析析。非非非非线线线线性性性性网网网网络络络络通通通通常常常常使用频谱仪进行测量。使用频谱仪进行测量。使用频谱仪进行测量。使用频谱仪进行测量。第三十六张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电
50、子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第37页网络分析概述（续）网络分析概述（续）线性系统特点线性系统特点:l系统的输入和输出频率相同（不会有额外的频率成分产生）l输出频率仅仅有幅度和相位上的变化非线性系统特点非线性系统特点:l输出频率有可能产生频谱搬移l系统的输出频率有新的频率成分产生第三十七张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第38页网络分析概述（续）网络分析概述（续）第三十八张，PPT共八十八页，创作于2022年6月电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第39页网络分析概述（续）网络分析概述（续）第三十九张，PPT共