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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页，本课件共有88页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页，本课件共有88页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响应稳态响应H(j)：频率响应频率响应 或频
2、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uu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页，本课件共有88页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频率特性的经典测量法线性系统频率特性的经典测
3、量法 每每次次只只能能将将加加到到被被测测线线性性系系统统的的信信号号源源的的频频率率调调节节到到某某一一个个频频点点。依依次次设设置置调调谐谐到到各各指指定定频频点点上上，分分别别测测出出各各点点处处的的参参数数，再再将将各各点点数数据据连连成成完完整整的的曲线，从而得到频率特性测量结果。曲线，从而得到频率特性测量结果。所所得得频频率率特特性性是是静静静静态态态态的的的的，无无无无法法法法反反反反映映映映信信信信号号号号的的的的连连连连续续续续变变变变化；化；化；化；测测量量频频点点的的选选择择对对测测量量结结果果有有很很大大影影响响，特特别别对对某某些些特特性性曲曲线线的的锐锐变变部部分分
4、以以及及失失常常点点，可可能能会会因因频频点选择不当或不足而漏掉这些测量结果。点选择不当或不足而漏掉这些测量结果。第四页，本课件共有88页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 频频率率源源的的输输出出能能够够在在测测量量所所需需的的范范围围内内连连连连续续续续扫扫扫扫描描描描，因因此此可可以以连连续续测测出出各各频频率率点点上上的的频频率率特特性性结结果果并并立立即即显示特性曲线。显示特性曲线。优优点点：扫扫频频信信号号的的频频率率连连续续变变化化，扫扫频频测测量量所所得得的频率特性是的频率特性是动态动态频率特性，也不会漏掉细节。频率特性，
5、也不会漏掉细节。频率特性，也不会漏掉细节。频率特性，也不会漏掉细节。不不不不足足足足：如如如如果果果果输输输输入入入入的的的的扫扫扫扫频频频频信信信信号号号号频频频频率率率率变变变变化化化化速速速速度度度度快快快快于于于于系系系系统统统统输输输输出出出出响响响响应应应应时时时时间间间间，则则则则频频频频率率率率的的的的响响响响应应应应幅幅幅幅度度度度会会会会出出出出现现现现不不不不足足足足，扫扫扫扫频频频频测测测测量量量量所所所所得得得得幅幅幅幅度度度度小小小小于于于于点点点点频频频频测测测测量量量量的的的的幅幅幅幅度度度度；电电电电路路路路中中中中LC元元件件的的惰惰性性会使幅度峰值有所偏差
6、，因此会产生频率偏离。会使幅度峰值有所偏差，因此会产生频率偏离。第五页，本课件共有88页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；u动动态态特特性性曲曲线线峰峰值值出出现现的的水水平平位位置置（
7、频频率率）相相对对于于静静态态特特性性曲曲线线有有所所偏偏离离，并并向向频频率率变变化化的的方向移动。扫频速度越快，偏离越大；方向移动。扫频速度越快，偏离越大；第六页，本课件共有88页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7页u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线线线明明明明显显显显出出出出现现现现不不不不对对对对称称称称，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一一一一侧倾斜；侧倾斜；侧倾斜；侧
8、倾斜；u动动态态特特性性曲曲线线较较平平缓缓，其其3dB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的线的线的线的3dB带宽；带宽；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特性曲线，或采用点频法。态特性曲线，或采用点频法。态特性曲线，或采用点频法。
9、态特性曲线，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）第七页，本课件共有88页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页，本课件共有88页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
10、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号发生器，又可作为频率特性测量类仪器的前端。信号发生器，又可作为频率特性测量类仪器的前端。信号发生器，又可作为频率特性测量类仪器的前端。信号发生器，又可作为频率特性测量类仪器的前端。第九页，本课件共有88页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
11、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，可以是三角波、正弦，可以是三角波、正弦波或锯齿波等；波或锯齿波等；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通用频标、专用于某项测试的专用频标及活动频标。频标。扫频源的基本工作原理（续）扫频源的基本工作原理（续）第十页，本课
12、件共有88页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：在预定频带内有足够大的输出功率，且幅度稳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；定，以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；确定频带宽度和点频输出；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；谐波均应很小；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
13、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。第十一页，本课件共有88页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
14、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页，本课件共有88页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，需额外进行扫频线性补偿。性差，需额外进行扫频线性补偿。YIGYIG（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
15、调扫频 常用于产生常用于产生常用于产生常用于产生GHz以上以上频段的信号，利用下变频可频段的信号，利用下变频可频段的信号，利用下变频可频段的信号，利用下变频可实现宽带扫频。可覆盖高达实现宽带扫频。可覆盖高达实现宽带扫频。可覆盖高达实现宽带扫频。可覆盖高达1010倍频程的频率范围，扫频倍频程的频率范围，扫频倍频程的频率范围，扫频倍频程的频率范围，扫频线性好、损耗低、稳定性好。线性好、损耗低、稳定性好。线性好、损耗低、稳定性好。线性好、损耗低、稳定性好。合成扫频源合成扫频源合成扫频源合成扫频源 实实际际上上是是一一种种自自动动跳跳频频的的连连续续波波工工作作方方式式，频频率不完全连续变化，输出频率
16、准确。率不完全连续变化，输出频率准确。第十三页，本课件共有88页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频频法法，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，频标的数目取决于和扫频信号混频的基准频率的成分。频标的数目取决于和扫频信号混频的基准频率的成分。频标的数目取决于和
17、扫频信号混频的基准频率的成分。频标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
18、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页，本课件共有88页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，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
19、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由菱形频标变换而来的。将菱形频标送去触发单稳电路并由菱形频标变换而来的。将菱形频标送去触发单稳电路并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，整形后形成极窄的矩形脉冲频标，也叫针形频标。产生输出，整形后形成极窄的矩形脉冲频标，也叫针形频标。产生输出，整形后形成极窄的矩形脉冲频标，也叫针形频标。产生输出，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
20、标窄，在测量低频电路时分辨力更高。宽度较菱形频标窄，在测量低频电路时分辨力更高。宽度较菱形频标窄，在测量低频电路时分辨力更高。宽度较菱形频标窄，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形式。标形式。标形式。标形式。第十五页，本课件共有88页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u差频式宽频段扫频差频式宽频段扫频差频式宽频
21、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振荡荡器器的幅度决定，扫频过程中差频幅度可基本保持不变。的幅度决定，扫频过程中差频幅度可基本保持不变。第十六页，本课件共有88页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
22、）uu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 第十七页，本课件共有88页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的振荡器输出，也可使几个振荡器依次产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，实现宽频带扫频。生连续的输出频率，实现宽频带扫频。在在在在上上上上图图图图所所所所示示
23、示示的的的的宽宽宽宽频频频频带带带带扫扫扫扫频频频频方方方方案案案案中中中中，多多多多个个个个输输输输出出出出频频频频率率率率相相相相接接接接的的的的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
24、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高高高、低低低低频段稳幅信号取样。频段稳幅信号取样。频段稳幅信号取样。频段稳幅信号取样。第十八页，本课件共有88页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
25、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可可可可选选选选倍倍倍倍率率率率n n的的倍倍频频器器中中以以产产生生若若干干个个较较高高频频段段。基基波波回回路路与与倍倍频频器器是是同同时调谐的。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
26、寄寄生生生生信信信信号号号号；另另另另外外外外，倍倍倍倍频频频频之之之之后后后后的的的的信信信信号号号号寄寄寄寄生生生生调调调调频频频频及及及及噪噪噪噪声也随之倍增。声也随之倍增。声也随之倍增。声也随之倍增。第十九页，本课件共有88页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
27、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
28、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；本本节节主主要要讨讨论论对对单单频频点点上上的的网网络络时时延延特特性性和和相相位位差差进进行行点点频频测测量量，以以及及用用于于点点频频测测量量的的相相频频特特性性测测量量仪仪器器，常常见见的的有有如如低低频频段段的的模模拟拟式式相相位位计计、数数字字式式相相位位计计，高高频频段段的的矢矢量电压表等。量电压表等。第二十页，本课件共有88页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“
29、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信号号周周期期相相比，从而得到相位差值。比，从而得到相位差值。第二十一页，本课件共有88页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两两个个信信号号的的相相位位差差转转换换成成时时间间差差，再再用用计计数数器器测测量量该该时时间间间间隔隔；相相位位-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
30、转转换换成成相相应应的的电电压压值值，然然后后用用数数字字电压表完成测量。电压表完成测量。瞬瞬瞬瞬时时时时值值值值型型型型数数数数字字字字相相相相位位位位计计计计属属属属于于于于相相相相位位位位-时时间间变变换换型型。由由于于被被测测信信号号在在传传输输过过程程中中的的干干扰扰会会直直接接影影响响计计数数门门的的开开启启和和关关闭闭时时间间，因因此此瞬瞬时时值值型型相相位位计计的的测测量量结结果果较较不不稳稳定。可以采用多次测量求平均的办法以提高测量精度。定。可以采用多次测量求平均的办法以提高测量精度。第二十二页，本课件共有88页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
31、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产生的过零脉冲启动主计数门，由产生的过零脉冲启动主计数门，由产生的过零脉冲启动主计数门，由产生的过零脉冲启动主计数门，由u u2 2
32、产生的过零脉冲负责关闭计数门。产生的过零脉冲负责关闭计数门。产生的过零脉冲负责关闭计数门。产生的过零脉冲负责关闭计数门。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:第二十三页，本课件共有88页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 矢矢矢矢量量量量电电电电压压压压表表表表是是是是一一一一种种种种能能能能同同同同时时时时测测测测量量量量信信信信号号号号幅幅幅幅度度度度和和和和相相相相位位位位的的的的测测测测量量量量仪器，本质上属于矢量网络分析仪。仪器，本质上属于矢量网络分析仪。仪器，本质上属于矢量网络分析仪。仪器，本质上属
33、于矢量网络分析仪。第二十四页，本课件共有88页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）矢矢量量电电压压表表较较多多采采用用的的相相频频特特性性测测量量方方法法是是脉脉脉脉冲冲冲冲触触触触发发发发式式式式。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测量范围为差测量范围为差测量范围为差测量范围为-180-180o+180+180o o。高高高高频频频频信信信信号号号号u u1、u2分分别别加加到到两两个个取取样样头头变变换换为为固固定定的
34、的中中频频信信号号，同同时时保保持持了了高高频频输输入入原原有有的的波波形形、幅幅度度及及信信号号间间的的相相位位关关系系。取取样样后后的的中中频频信信号号经经过过带带通通滤滤波波器器进进行行电电压压幅幅度度测测量量，同同时时被被整整形形为为方方波波，然然后后进进入入双双稳稳态态触触发发型型相相位位计计中中实实现现相相位位测测量量。固固定定的的中中频频信信号号单单独独输输出出还还可可用用于于调调幅幅度度及及波波形形失失真真等参数的测量。等参数的测量。第二十五页，本课件共有88页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26页10.2 网络分析仪网络分析仪u10.2.1 网络分析的基本概
35、念网络分析的基本概念u10.2.2 10.2.2 网络分析系统网络分析系统网络分析系统网络分析系统u10.2.3 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u10.2.5 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第二十六页，本课件共有88页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，主要研究外部特性。主要研究外部特性。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
36、而网网络络测测量量表表征电路单元组成的系统特性。征电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励激励-响应测试确定元件的幅频特性和相频特性的过程。响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。递函数以及阻抗函数的仪器。第二十七页，本课件共有88页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
37、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页，本课件共有88页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页，本课件共有88页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
38、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)第三十页，本课件共有88页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u当当RL=RS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
39、的功率传输时，获得最大的功率传输uu当为复数阻抗时，获得最大功率传输的条件是当为复数阻抗时，获得最大功率传输的条件是当为复数阻抗时，获得最大功率传输的条件是当为复数阻抗时，获得最大功率传输的条件是Z ZL=Z=ZS*时。时。时。时。第三十一页，本课件共有88页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u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）：uZS S=Z0 0第三十二页，本课件共有88页电子测量原理电子测量原理电子测量原理
40、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度的度的度的度的相移相移相移相移第三十三页，本课件共有88页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
41、欧姆时：欧姆时：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页，本课件共有88页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微波网络微波网络S参数参数S参数的流图表示及计算参数的流图表示及计算参数的流图表示及计算参数的流图表示及计算第三十五页，本课件共有88页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
42、）相位，不会产生新的频率信号；（或）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频频频率率率率，或或或或产产产产生生生生其他频率成分。其他频率成分。其他频率成分。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
43、非非线线线线性性性性网网网网络络络络通常使用频谱仪进行测量。通常使用频谱仪进行测量。通常使用频谱仪进行测量。通常使用频谱仪进行测量。第三十六页，本课件共有88页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页，本课件共有88页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）第三十八页，本课件共有
44、88页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）第三十九页，本课件共有88页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40页网络分析概述（续）网络分析概述（续）第四十页，本课件共有88页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41页网络分析概述（续）网络分析概述（续）第四十一页，本课件共有88页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42页网络分析概述（续）网络分析概述（续）u网络分析参数网络分析参数标量反射参数：标量反射参数：标量传输参数：标量传输参数：标量传输参数：标量传输参数：矢量反射参数：矢量反射参数：矢量网
45、络参数：矢量网络参数：矢量相位：矢量相位：矢量相位：矢量相位：品质因数品质因数QQ第四十二页，本课件共有88页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43页微波网络微波网络S参数参数 微微微微波波波波网网网网络络络络常常常常用用用用散散散散射射射射参参参参数数数数（S参参参参数数数数）表表表表示示示示。任任任任何何何何网网网网络络络络都都都都可可可可用用用用多多多多个个个个S参参数数表表征征其其端端口口特特性性，对对n n端端口口网网络络需需要要n n2个个S S参数。参数。S11、S21、S12、S22：表表示示双双端端口口网网络络的的四四个个S参参数数，即散射参量。即散射参量。第
46、四十三页，本课件共有88页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44页微波网络微波网络S参数（续）参数（续）u散射方程散射方程uu S参数的物理意义参数的物理意义参数的物理意义参数的物理意义b1、b2:端口端口1、2上的所有出射波上的所有出射波 a1、a2:端口端口1、2上的入射波上的入射波 S11:端口端口2匹配时端口匹配时端口1的反射系数的反射系数S21:端口端口2匹配时的正向传输系数匹配时的正向传输系数S22:端口端口1匹配时端口匹配时端口2的反射系数的反射系数S12:端口端口1匹配时的反向传输系数匹配时的反向传输系数第四十四页，本课件共有88页电子测量原理电子测量原理电子测
47、量原理电子测量原理第45页微波网络微波网络S参数（续）参数（续）S11=ReflectedIncident=b1a1a2=0S21=TransmittedIncident=b2a1a2=0第四十五页，本课件共有88页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46页微波网络微波网络S参数（续）参数（续）S22=ReflectedIncident=b2a2a1=0S12=TransmittedIncident=b1a2a1=0第四十六页，本课件共有88页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47页微波网络微波网络S参数（续）参数（续）uu 微波网络一般有明确的特性阻抗，微波网络
48、一般有明确的特性阻抗，微波网络一般有明确的特性阻抗，微波网络一般有明确的特性阻抗，S参数特别适用于参数特别适用于分析特性阻抗为分析特性阻抗为50的微波网络或系统。的微波网络或系统。的微波网络或系统。的微波网络或系统。u S参数在微波网络中有明确的物理意义且便于使用。参数在微波网络中有明确的物理意义且便于使用。传输参数代表网络的插入损耗或插入增益，反射参传输参数代表网络的插入损耗或插入增益，反射参数代表网络与源或负载之间的失配情况。数代表网络与源或负载之间的失配情况。uu S S参数便于实际测量。当信号源的内阻和负载的参数便于实际测量。当信号源的内阻和负载的阻抗均为阻抗均为5050特性阻抗时，通
49、过反射和传输测量即可特性阻抗时，通过反射和传输测量即可特性阻抗时，通过反射和传输测量即可特性阻抗时，通过反射和传输测量即可获得网络的获得网络的获得网络的获得网络的S参数。实际的信号源内阻和负载阻抗不参数。实际的信号源内阻和负载阻抗不参数。实际的信号源内阻和负载阻抗不参数。实际的信号源内阻和负载阻抗不可能为理想的可能为理想的可能为理想的可能为理想的50，而现代矢量网络分析仪通过误，而现代矢量网络分析仪通过误差修正可以将源失配和负载失配的影响降低到可以差修正可以将源失配和负载失配的影响降低到可以忽略的程度。忽略的程度。第四十七页，本课件共有88页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
50、8页微波网络微波网络S参数（续）参数（续）uu S S参数便于电路设计和计算分析，现在三极管和参数便于电路设计和计算分析，现在三极管和场效应管等有源器件的生产厂家均给出典型器件场效应管等有源器件的生产厂家均给出典型器件的的S参数，以便用户更好地进行电路设计和计算。并参数，以便用户更好地进行电路设计和计算。并参数，以便用户更好地进行电路设计和计算。并参数，以便用户更好地进行电路设计和计算。并且采用且采用且采用且采用S参数表征网络特性最适于用信号流图来解决复参数表征网络特性最适于用信号流图来解决复参数表征网络特性最适于用信号流图来解决复参数表征网络特性最适于用信号流图来解决复杂的微波网络问题。杂的