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1、 近代微波测量实验报告（一） 一、实验名称：微波信号频谱、相位噪声和功率的测量二、实验目的： 1.了解微波测试用频谱仪的组成、构造和工作原理 2.掌握微波信号源和频谱分析仪的使用方法 3.利用微波频谱分析仪测试微波信号频谱、功率和相位噪声三、实验器材： 微波信号源一台、微波频谱分析仪一台、同轴电缆一根4、 实验原理： 相位噪声是衡量频率标准源(高稳晶振、原子频标等)频稳质量的重要指标，随着频标源性能的不断改善，相应噪声量值越来越小，因而对相位噪声谱的测量要求也越来越高。 无源和有源器件中的噪声一般有热噪声、闪烁噪声（1/f噪声）、散粒噪声、周期稳态噪声。 相位噪声是用来表征一个信号源的短期频率
2、稳定度的。在频域中，相位噪声表征噪声对输出信号相位的扰动，其定义为在偏移载波频率处的单位带宽内的单边带噪声谱与载波功率之比，如下图所示：五、实验内容 观察不同衰减设置下信号的变化、观察不同RBW带宽设置对信号频谱的影响；测试信号源输出信号的相位噪声（偏离10KHz、100KHz、1MHz、10MHz）；存储测试数据并进行分析。六、实验步骤 一、正确连接信号源与频谱仪 二、对信号源进行设置，输出所需的单频信号，信号源按键DIAGR-Baseband-Multicarrier CW 三、对频谱仪进行适当设置，频谱仪按键AMPT-RF Atten Manual观察不同衰减设置下信号的变化 四、频谱仪
3、按键BW-Res BW Manual，观察不同RBW 带宽设置对信号频谱的影响 五、频谱仪按键MKR-Phase Noise Ref Fixed，测试信号源输出信号的相位噪声（偏离10KHz、100KHz、1MHz、10MHz） 六、纪录测试数据并进行分析。七、实验结果： 测得中心频率f0=3GHz，输入-10dBm时，测得输出为-11.69dBm。 1、偏离10kHz（设置span为50k，RBW为300Hz） 相噪：+10kHz处-101.21dBc/Hz；-10kHz处-98.17dBc/Hz 2、偏离100kHz（设置span为500k，RBW为3kHz） 相噪：+100kHz处-10
4、1.96dBc/Hz；-100kHz处-102.06dBc/Hz 3、偏离1MHz（设置span为3M，RBW为30kHz） 相噪：+1MHz处-115.61dBc/Hz；-1MHz处-114.32dBc/Hz 4、偏离10MHz（设置span为50M，RBW为100kHz） 相噪：+10MHz处-128.54dBc/Hz；-10kHz处-130.16dBc/Hz 八、讨论： 1.在一定条件下，衰减器衰减量每增加10dB，频谱仪显示噪声电平提高10dB。 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。 2.分辨率带宽是频谱仪测量参数中非常重要
5、的一项。频谱仪在对两个频率相近的待测信号进行描述时，若两信号幅度也相似，则响应特性曲线顶部可能重迭在一起，表现为单一信号；若两信号幅度一大一小，则小信号有可能被大信号淹没，无法分辨出来。只有当两个信号的频率间隔大于或等于分辨率带宽时，频谱仪才能够正确的显示出它们。 近代微波测量实验报告（二）姓名：贾淑涵 学号：201022020648 实验时间：2011年3月18日 一、实验名称：滤波器响应曲线测试二、实验目的： 1.了解微波测试用频谱仪的组成、构造和工作原理 2.掌握微波信号源和频谱分析仪的使用方法 3.在没有矢量网络分析仪的情况下利用，微波信号源和微波频谱分析仪测试滤波器的响应曲线，观察滤
6、波器插损、3dB带宽和带外抑制特性三、实验器材： 微波信号源一台、微波频谱分析仪一台、带通滤波器一只、低通滤波器一只、 同轴电缆两根四、实验原理： 滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率的成分。 滤波器的性能指标通常有以下几项： 1、截至频率：一般指衰减增加到某一确定值时的频率，如增加3dB时的频率，称为3dB截止频率。2、带宽BW：对于带通滤波器而言，也指衰减加大到某一确定值时的频率范围，如称为1dB通带带宽或1dB阻带带宽。带宽决定着滤波器分离信号中相邻频率成分的能力频率分辨率。3、回波损耗（Reflection Loss缩写RL）：回波损耗是描述滤波器
7、性能的一个敏感参数，同时回波损耗（RL）、驻波系数（VSWR）和反射系数（）三个参数是相关的，通常用来表征滤波器反射特性。回波损耗的公式定义以及三者之间的4、带外抑制（Rejection缩写RJ）：在给定的频率下，带外信号的插入损耗大于最小带内信号的插入损耗的数值。5、带内波动：指通带内信号的平坦程度，即通带内最大衰减与最小衰减之间的差别，一般用dB表示。 6、品质因数Q：描述滤波器的频率选择性的强弱，分有载和无载两种情况。五、实验内容1、 带通滤波器测试1. 带通滤波器截止频率2. 带通滤波器带外抑制30dB处频率点3. 带通滤波器袋内波动2、 低通滤波器测试1. 低通滤波器截止频率2. 低
8、通滤波器带外抑制30dB处频率点3. 低通滤波器带内波动六、实验步骤 一、正确连接信号源、带通滤波器与频谱仪 二、对信号源进行设置，输出所需的扫频信号，将扫频信号设置为100MHz到4GHz,扫描时间设置为10ms. 三、对频谱仪进行适当设置，设置RBW为1MHz，SWT为5ms,Ref 为0dBm,Att为20dB,VBW为3MHz. 四、将频谱仪的Trace设置为maxholder，扫频，观察滤波器的响应曲线。 五、待曲线出现后，观察曲线。 六、移动marker，读取带通滤波器的两个截止频率点，计算出中心频率。 七、移动marker，读取通带两边衰减30dB处的频率点。 八、移动marke
9、r，在通带内寻找最高及最低点，分别读取其功率值，计算得出带内波动。 九、设置频谱分析仪，在Trace选项里选择writeclear。 十、将带通滤波器取下，连接低通滤波器。重新设置信号源及频谱仪，测试滤波器指标。测试方法同带通滤波器。七、实验结果：根据实验步骤正确连接仪器及测试后，可得一下结果： 1、带通滤波器 测试得带通滤波器左右两个截止频率分别为：1.8483GHz，2.4783GHz。当 带外抑制达到30dB时左右两边频率分别为：1.5729GHz，2.6228GHz。带内波动为：-12.8dB-14.17dB。通过左右截止频率，可算得中心频率为2.1633GHz2、低通滤波器 测试得低
10、通滤波器截止频率为：1.3297GHz。当带外抑制达到30dB时频率分别为：1.7176GHz。带内波动为：-10.36dB-14.59dB。八、讨论： 1、通过本实验，使我们了解微波测试用频谱仪的组成、构造和工作原理。在实际操作中，掌握微波信号源和频谱分析仪的使用方法，锻炼了我们的动手能力。 2、由于没有矢量网络分析仪，使用微波频谱分析仪测试滤波器的响应曲线，频谱仪只能测试功率，所以未能测试滤波器的相位信息。 3、通过这次实验，明白了在一定的实验条件及实验要求下，我们可以灵活选择测量仪器来获取所需的数据。 近代微波测量实验报告（三）姓名：贾淑涵 学号：201022020648 实验时间：20
11、11年3月25日 一、实验名称：微波介质谐振器测量二、实验目的：1、了解微波谐振腔的构造和工作原理；2、掌握正确使用矢量网络分析仪测试谐振参数的方法；3、掌握利用矢量网络分析仪测试所得谐振参数计算被测介质材料介电常数的方 法；三、实验器材： 微波信号源一台、微波频谱分析仪一台、介质谐振器测试装置、同轴电缆两根四、实验原理： 微波介质谐振器具有介电常数大和固有品质因数高、温度稳定性好、体积小、重量轻、成本低、易于集成等优点，引起了人们高度重视，并已广泛地应用于微波通信、卫星通信、雷达、遥控遥测、导弹制导、电子对抗等领域。 谐振单元的理想模型是被测介质谐振器为圆柱体，其两端面由无穷大良导体金属短路
12、板短路，如图所示。 若介质谐振器为非磁性(=1)和较高介电常数材料，则在谐振单元中存在陷模和漏模。陷模的能量主要集中在介质谐振器内及其附近，品质因数Q值较高；漏模的能量将沿半径r方向向外辐射，Q值较低。在谐振单元中，若取圆柱坐标系，并取z为轴向。根据电磁谐振理论，可得谐振单元中陷模TE0mn的特征方程组：式中和 （n=0,1）分别为第一类贝塞耳函数和第二类变态贝塞耳函数。当测得介质谐振器的结构尺寸和谐振频率后，联立求解式上述式子可得被测介质材料的介电常数。五、实验内容 1.对仪器进行适当的参数设置 2.正确连接仪器与谐振腔，选择使用适合的转接头 3.测试谐振腔载入被测材料前后的谐振频率和Q值
13、4.存储测试数据并进行分析六、实验步骤 一、连接仪器； 二、设置矢网扫频带宽为9kHz6GHz（全频带），功率为0dBm，点数为401； 三、观察谐振峰出现频点，选取较为明显的谐振峰进行测试（将谐振器的上面板上抬，观察各个波峰，往低频段移动的即是我们所要测量的TE011模式的谐振峰）； 四、将光标置与选定的谐振峰，其对应频率置为扫描中心频率； 五、减小扫描带宽，并保持光标置于谐振峰峰值处； 六、重复步骤4-5，直到所显示曲线上下为4dB左右； 七、测量谐振频率f0，3dB带宽等参数并作记录，并利用公式计算谐振器Q值。七、实验结果： 1. 测得谐振频率f0 为4.776576GHz 2. 3dB 功率频点为 4.775463GHz 4.777754GHz，3dB带宽为0.002291GHz 3.计算谐振器Q值为：Q=f0/f=2084.93八、讨论： 通过本实验，使我们了解了谐振器的原理及性能指标。在实际操作中，掌握微波信号源和频谱分析仪的使用方法，锻炼了我们的动手能力。