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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，讲稿共八十八页哦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，讲稿共八十八页哦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uu什么是线性系统的频率特性？什么是线性系统的频率特性？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
2、弦信号稳态响应稳态响应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，讲稿共八十八页哦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
3、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得得得到频率特性测量结果。到频率特性测量结果。到频率特性测
4、量结果。到频率特性测量结果。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；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
5、果。第四页，讲稿共八十八页哦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续续扫扫描描，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曲线。性曲线。性曲线。性曲线。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
6、得的的的的频频频频率率率率特性是特性是特性是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。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
7、峰值有所偏差，因此会产生频率偏离。第五页，讲稿共八十八页哦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扫扫频频测测量量所所得得的的动动态态特特性性曲曲线线峰峰值值低低于于点点频频测测量量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；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（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方向向移移动动。扫频速度越快，偏离越大；扫频速度越快，偏离越大；第六页，讲稿共八十八页哦电子测量原理电子测量
8、原理电子测量原理电子测量原理第7页u当当静静态态特特性性曲曲线线对对称称时时，随随着着扫扫频频速速度度加加快快，动动态态特特性性曲曲线线明明显显出出现现不不对对称称，并并向向频频率率变变化化的的方方向向一一侧倾斜；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线的的的的3dB带宽；带宽；u小小结结：测测量量系系统统动动态态特特性性，必必须须用用扫扫频频法法；为为了了得得到到静静态态特特性性，必必须须选选择择极极慢慢的的扫扫频频速速度度以以得得到到近近似似的静
9、态特性曲线，或采用点频法。的静态特性曲线，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，讲稿共八十八页哦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频率标记频率标记宽频段扫频方法宽频段扫频方法宽频段扫频方法宽频段扫频方法第八页，讲稿共八十八页哦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
10、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发发发生生生生器，又可作为频率特性测量类仪器的前端。器，又可作为频率特性测量类仪器的前端。器，又可作为频率特性测量类仪器的前端。器，又可作为频率特性测量类仪器的前端。第九页，讲稿共八十八页哦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
11、 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：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）；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，可以是等频率间隔的通，可以是等频率间隔的通，可以是等频率间隔的通，可以是等频率间隔的通用频标、专用于
12、某项测试的专用频标及活动频标。用频标、专用于某项测试的专用频标及活动频标。用频标、专用于某项测试的专用频标及活动频标。用频标、专用于某项测试的专用频标及活动频标。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，讲稿共八十八页哦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，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；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，以便确调频线性
13、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；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谐为使测量误差最小，扫频信号中的寄生振荡和谐波均应很小；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，讲稿共八十八页哦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扫频线性扫频线性扫频线性扫频线性输出振幅平稳性输出振幅平稳性输
14、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页，讲稿共八十八页哦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、常见于射频至微波段。实现简单、输出功率适中、常见于射频至微波段。实现简单
15、、输出功率适中、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，需额扫频速度较快；扫频宽度小，在宽带扫频时线性差，需额扫频速度较快；扫频宽度小，在宽带扫频时线性差，需额扫频速度较快；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。外进行扫频线性补偿。外进行扫频线性补偿。外进行扫频线性补偿。YIG（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GHzGHz以上以上以上以上频段的信号，利用下变频可频段的信号，利用下变频可实现宽带扫频。可覆盖高达实现宽带扫频。可覆盖高达10倍频程的频率范围，扫倍频程的频率范围
16、，扫频线性好、损耗低、稳定性好。频线性好、损耗低、稳定性好。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，频频率率不完全连续变化，输出频率准确。不完全连续变化，输出频率准确。第十三页，讲稿共八十八页哦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，利利用用差差频频方方式式可可产产生生一一个个或或多多个个频
17、频标标，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。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 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
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第十四页，讲稿共八十八页哦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。对作为基准频率进利用差频法得到，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，再和扫频信号混行限幅、整形和微分，形成含有很多谐波成分的尖脉冲，再和扫频信号混行限幅、整形和微分，形成含有很多谐波成分
19、的尖脉冲，再和扫频信号混行限幅、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。频。频。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生输出，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，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，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。宽度较菱形频标窄，在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，在整形后形成极窄的矩形脉冲频标，
20、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。测量低频电路时分辨力更高。测量低频电路时分辨力更高。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形式。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。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。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。第十五页，讲稿共八十八页哦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
21、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，讲稿共八十八页哦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
22、多频段联合式扫频 第十七页，讲稿共八十八页哦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的振荡器输出，也可使几个振荡器依次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，实现宽频带扫频。产生连续的输出频率，实现宽频带扫频。在在上上图图所所示示的的宽宽频频带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
23、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开开关关进进行行选选择择、组组合合，按按需需提提供供单单频频段段或或多多频频段段联联合合的的扫扫频频输输出出。两两个个定定向向耦耦合合器器与与两两个个检检波波器器的的组组合合用用于对高、低频段稳幅信号取样。于对高、低频段稳幅信号取样。第十八页，讲稿共八十八页哦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
24、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可可可可选选选选倍倍倍倍率率率率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。这这种种倍倍频频式式（谐谐波波式式）宽宽带带扫扫
25、频频源源较较全全基基波波式式构构造造简简单单，但但在在高高频频段段输输出出时时可可能能夹夹杂杂来来自自低低频频段段的的部部分分谐谐波波频频率率寄寄生生信信号号；另另外外，倍倍频频之之后后的的信信号号寄寄生生调调频及噪声也随之倍增。频及噪声也随之倍增。第十九页，讲稿共八十八页哦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 测测量量线线性性系系统统的的相相频频特特性性时时，常常以以被被测测电电路路输输入入端端的的信信号号作作为为参参考考信信号号，输输出出端端信信号号作作为为被被测测信信号，所测的输入号，所测的输入/输出相位差就是电路的相频特性点。输
26、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
27、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相位计、数字式相位计，高频段的矢量电压表等。式相位计、数字式相位计，高频段的矢量电压表等。第二十页，讲稿共八十八页哦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 也也也也称称称称双双双双稳稳稳稳型型型型鉴鉴鉴鉴相相相相器器器器，是是是是模模拟拟式式相相位位计计。采采用用“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信号号周周期期相相比比，从而得
28、到相位差值。从而得到相位差值。第二十一页，讲稿共八十八页哦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：相相位位-时时间间变变换换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；相相相相位位位位-电电压压变变换换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。由由由由于于于于被被
29、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多次测量求平均的办法以提高测量精度。用多次测量求平均的办法以提高测量精度。用多次测量求平均的办法以提高测量精度。用多次测量求平均的办法以提高测量精度。第二十二页，讲稿共八十八页哦电子测量原理电子测量
30、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
31、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数门。计数门。计数门。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，讲稿共八十八页哦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仪仪仪器，本质上属于矢量网络分析仪。器，本质上属于矢量网络分析仪。器，
32、本质上属于矢量网络分析仪。器，本质上属于矢量网络分析仪。第二十四页，讲稿共八十八页哦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脉脉冲冲冲冲触触触触发发发发式式式式。上上图图是是一一种种宽宽频频带带双双通通道道矢矢量量电电压压表表，其其相相位位差差测测量量范围为范围为-180o o+180+180o o。高高频频信信号号u1、u2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
33、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
34、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出出出还还还还可可可可用用用用于于于于调调调调幅幅幅幅度度度度及及及及波形失真等参数的测量。波形失真等参数的测量。波形失真等参数的测量。波形失真等参数的测量。第二十五页，讲稿共八十八页哦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
35、.3 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页，讲稿共八十八页哦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路单元组成的系统特性。单元组成的系统特性。q网网络
36、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，讲稿共八十八页哦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
37、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，讲稿共八十八页哦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，讲稿共八十八页哦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
38、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，讲稿共八十八页哦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RL L=R=RS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当为复数阻抗时，获得最大功率传输的条件是件
39、是Z ZL L=ZS*时。时。第三十一页，讲稿共八十八页哦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Z0 0时（时（时（时（Z0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）：uuZ ZS=Z0 0第三十二页，讲稿共八十八页哦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：当传输线终端为短路或者开路情况时：当传输线终端为短路或者开
40、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页，讲稿共八十八页哦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2525欧姆时：欧姆时：u驻波没有过零点驻波没有过零点第三十四页，讲稿共八十八页哦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
41、分析概述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 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，讲稿共八十八页哦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线线性性性性网网网网络络络络（系系系系统统统统）：仅仅仅仅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幅幅幅幅度度度度和和和和（或或或或）相位，不会产生新的频率信号；相位，不会产生新的频率信号；相位，不会产生新的频率信号；相位，不会产生新的频率信号；非非线线性性网网络络（系系统统）：改
42、改变变输输入入信信号号的的频频率率，或或产产生其他频率成分。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使使使用用用用频谱仪进行测量。频谱仪进行测量。频谱仪进行测量。频谱仪进行测量。第三十六页，讲稿共八十八页哦电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量
43、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，讲稿共八十八页哦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，讲稿共八十八页哦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，讲稿共八十八页哦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
44、分析概述（续）第四十页，讲稿共八十八页哦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，讲稿共八十八页哦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Q第四十二页，讲稿共八十八页哦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
45、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n2 2个个S参参参参数。数。数。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。第四十三页，讲稿共八十八页哦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u S参数的物理意义参数的物理意
46、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，讲稿共八十八页哦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45页微波网络微波网络S参数（续）参数（续）S11=ReflectedIncident=b1a1a2=0S21=TransmittedIncident=
47、b2a1a2=0第四十五页，讲稿共八十八页哦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，讲稿共八十八页哦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，微波网络一般有明确的特性阻抗，S S参数特别适用于分参数特别适用于分参数特别适用于分参数特别适用于分析特性阻抗为析特性阻抗为析特性阻抗为析特性阻抗为50的微波网络或系统。的微波网络
48、或系统。的微波网络或系统。的微波网络或系统。uu 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阻参数便于实际测量。当信号源的内阻和负载的阻抗均为抗均为50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S 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可能为理想的可能为理想的5
49、0，而现代矢量网络分析仪通过误差，而现代矢量网络分析仪通过误差，而现代矢量网络分析仪通过误差，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忽略的修正可以将源失配和负载失配的影响降低到可以忽略的修正可以将源失配和负载失配的影响降低到可以忽略的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。程度。程度。程度。第四十七页，讲稿共八十八页哦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48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，现在三极管和场效应管参数便于电路设计和计算分析，现在三极管和场效应管参数便于电路设计和计算分析，现在
50、三极管和场效应管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的等有源器件的生产厂家均给出典型器件的等有源器件的生产厂家均给出典型器件的等有源器件的生产厂家均给出典型器件的S参数，以便用参数，以便用参数，以便用参数，以便用户更好地进行电路设计和计算。并且采用户更好地进行电路设计和计算。并且采用户更好地进行电路设计和计算。并且采用户更好地进行电路设计和计算。并且采用S S参数表征网参数表征网参数表征网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。络特性最适于用信号流图来解决复杂的微波网络问题。络特性最适于用信号流图来解决复杂的微波网络问题。络特性最