本書是當今射頻和微波器件測量領域的一本實用參考手冊和工具書,討論了最先進的射頻微波器件測量技術及最佳的測量實踐。本書前面的章節先引入一些基本概念,接著在后續章節深入探討各種有源和無源器件的測量與應用案例,讓讀者能夠全面了解微波器件測量的重要細節,向用戶提供了一套全新的見解,指引用戶通過實踐了解被測器件的真實特性。它的實用性還在于向讀者介紹了如何找到最優化的測量設置方法、如何把現代化矢量網絡分析儀的強大功能應用到最大的極限,以及如何在測量結果中去除測量設備可能對被測器件特性的影響。

目 錄

第1章 微波測量簡介

1.1 一般的測量流程

1.2 實際的測量重點

1.3 微波參數的定義

1.3.1 初步認識S參數

1.3.2 網絡的相位響應

1.4 功率參數

1.4.1 入射功率和反射功率

1.4.2 資用功率（available power）

1.4.3 負載功率

1.4.4 網絡資用功率

1.4.5 資用增益

1.5 噪聲系數和噪聲參數

1.5.1 噪聲溫度

1.5.2 有效輸入噪聲溫度（超噪溫度）

1.5.3 超噪功率與工作溫度

1.5.4 噪聲功率密度

1.5.5 噪聲參數

1.6 失真參數

1.6.1 諧波

1.6.2 二階截斷點

1.6.3 雙音互調失真

1.7 微波元器件的特性

1.8 無源微波器件

1.8.1 電纜， 連接器和傳輸線

1.8.2 連接器

1.8.3 非同軸傳輸線

1.9 濾波器

1.10定向耦合器

1.11環形器和隔離器

1.12天線

1.13PCB組件

1.13.1 SMT電阻

1.13.2 SMT電容

1.13.3 SMT電感

1.13.4 PCB過孔

1.14 有源微波器件

1.14.1 線性和非線性

1.14.2 放大器： 系統放大器， 低噪聲放大器和大功率放大器

1.14.3 混頻器和變頻器

1.14.4 N倍頻器， 限幅器和分頻器

1.14.5 振蕩器

1.15 測量儀表

1.15.1 功率計

1.15.2 信號源

1.15.3 頻譜分析儀

1.15.4 矢量信號分析儀

1.15.5 噪聲系數分析儀

1.15.6 網絡分析儀

 

參考文獻

 

第2章 矢量網絡分析儀測量系統

2.1 矢量網絡分析儀測量系統簡介

2.2 矢量網絡分析儀的結構框圖

2.2.1 矢量網絡分析儀源

2.2.2 理解源匹配

2.2.3 矢量網絡分析儀測試裝置

2.2.4 定向器件

2.2.5 矢量網絡分析儀接收機

2.2.6 IF和數據處理

2.2.7 多端口擴展

2.2.8 大功率測試系統

2.3 線性微波參數的矢量網絡分析儀測量

2.3.1 S參數的線性測量方法

2.3.2 使用矢量網絡分析儀進行功率測量

2.3.3 矢量網絡分析儀的其他測量限制

2.3.4 由外部元件引起的測量局限

2.4 由S參數引申出的測量

2.4.1 史密斯圓圖

2.4.2 將S參數變換成其他阻抗

2.4.3 級聯電路和T參數

2.5 使用Y變換和Z變換的模型化電路

2.5.1 反射變換

2.5.2 傳輸變換

2.6 其他線性參數

2.6.1 Z參數或開環電路阻抗參數

2.6.2 Y參數或短路導納參數

2.6.3 ABCD參數

2.6.4 H參數或混合參數

2.6.5 復數變換和非等值參考阻抗

 

參考文獻

 

第3章 校準和矢量誤差修正

3.1 引言

3.2 S參數的基本誤差修正： 校準應用

3.2.1 12項誤差模型

3.2.2 單端口誤差模型

3.2.3 8項誤差模型

3.3 確定誤差項： 12項模型的校準采集

3.3.1 單端口誤差項

3.3.2 單端口標準件

3.3.3 二端口誤差項

3.3.4 12項誤差模型轉換成11項模型

3.4 確定誤差項： 8項模型的校準采集

3.4.1 TRL標準和原始測量結果

3.4.2 TRL校準的特殊情況

3.4.3 未知通路或SOLR（互逆通路校準）

3.4.4 未知通路校準的應用

3.4.5 QSOLT校準

3.4.6 電子校準或自動校準

3.5 波導校準

3.6 源功率校準

3.6.1 為源頻率響應進行源功率校準

3.6.2 功率計失配校準

3.6.3 源功率線性度校準

3.7 接收機功率校準

3.7.1 一些歷史回顧

3.7.2 現代接收機功率校準

3.7.3 傳輸測試接收機的響應校正

3.8 退化的校準

3.8.1 響應校準

3.8.2 增強型響應校準

3.9 確定殘余誤差

3.9.1 反射誤差

3.9.2 使用空氣線確定殘余誤差

3.10計算測量不確定度

3.10.1 反射測量的不確定度

3.10.2 源功率的不確定度

3.10.3 測量功率的不確定度（接收機不確定度）

3.11S21或傳輸不確定度

3.12相位誤差

3.13實際校準的限制

3.13.1 電纜彎曲

3.13.2 在校準后改變功率

3.13.3 補償步進衰減器的變化

3.13.4 連接器的一致性

3.13.5 噪聲效應

3.13.6 短期和長期漂移

3.13.7 誤差項的內插

3.13.8 校準質量： 電子校準和機械校準件

 

參考文獻

 

第4章 時域變換

 

4.1 引言

4.2 傅里葉變換

4.2.1 連續傅里葉變換

4.2.2 奇偶函數與傅里葉變換

4.2.3 調制(頻移)定理

4.3 離散傅里葉變換

4.3.1 快速傅里葉變換和快速傅里葉逆變換

4.3.2 離散傅里葉變換

4.4 傅里葉變換（解析形式）與矢量網絡分析儀的時域變換

4.4.1 定義傅里葉變換

4.4.2 離散采樣的影響

4.4.3 頻率截斷的影響

4.4.4 減小截斷效應的方法——加窗

4.4.5 尺度變換和重歸一化

4.5 低通和帶通變換

4.5.1 低通沖激模式

4.5.2 直流外插

4.5.3 低通階躍模式

4.5.4 帶通模式

4.6 時域選通

4.6.1 選通損耗和重歸一化

4.7 不同網絡的時域變換示例

4.7.1 傳輸線阻抗變化的時域變換

4.7.2 離散不連續性的時域響應

4.7.3 不同電路的時域響應

4.8 掩蔽和選通對測量準確性的影響

4.8.1 對傳輸線阻抗變化的補償

4.8.2 離散不連續性的補償

4.8.3 時域選通

4.8.4 估計掩蔽響應造成的不確定性

4.9 小結

 

參考文獻

 

第5章 線性無源器件的測量

5.1 傳輸線、 電纜和接頭

5.1.1 帶接頭的低損耗器件的校準

5.1.2 測量長電長度器件

5.1.3 衰減測量

5.1.4 回波損耗測量

5.1.5 電纜長度和時延

5.2 濾波器和濾波器測量

5.2.1 濾波器分類和困難

5.2.2 雙工器 (Duplexer) 與同向雙工器 (Diplexer)

5.2.3 測量可調諧高性能濾波器

5.2.4 測量傳輸響應

5.2.5 高速與動態范圍

5.2.6 極大動態范圍測量

5.2.7 校準注意事項

5.3 多端口器件

5.3.1 差分電纜和傳輸線

5.3.2 耦合器

5.3.3 電橋（Hybrid）、 功分器和分頻器

5.3.4 環形器和隔離器

5.4 諧振腔

5.4.1 諧振腔響應的史密斯圖

5.5 天線測量

5.6 小結

 

參考文獻

 

第6章 放大器測量

6.1 放大器的線性特性

6.1.1 放大器的預測試

6.1.2 優化矢量網絡分析儀的校準設置

6.1.3 放大器測量的校準

6.1.4 放大器測量

6.1.5 對放大器的測量進行分析

6.1.6 保存放大器測量結果

6.2 增益壓縮測量

6.2.1 壓縮的定義

6.2.2 調幅調相或相位壓縮

6.2.3 全頻段增益和相位壓縮

6.2.4 增益壓縮解決方案， 智能掃描和安全模式

6.3 測量高增益放大器

6.3.1 高增益放大器設置

6.3.2 校準注意事項

6.4 測量大功率放大器

6.4.1 產生大驅動功率的配置

6.4.2 接收大功率的配置

6.4.3 功率校準以及預/后穩幅

6.5 脈沖調制下的射頻測量

6.5.1 脈沖測量的背景

6.5.2 脈沖包絡測試

6.5.3 脈沖到脈沖測量

6.5.4 對脈沖射頻激勵的直流測量

6.6 失真測試

6.6.1 放大器的諧波測量

6.6.2 雙音測量， IMD和TOI的定義

6.6.3 雙音三階交調失真的測量技術

6.6.4 掃描模式下的IMD測量

6.6.5 優化測量結果

6.6.6 誤差修正

6.7 噪聲系數測量

6.7.1 噪聲系數的定義

6.7.2 噪聲功率測量

6.7.3 通過噪聲功率計算噪聲系數

6.7.4 用Y因子法計算DUT的噪聲系數

6.7.5 冷源法

6.7.6 噪聲參數

6.7.7 噪聲系數測量的誤差校準

6.7.8 噪聲系數測量的不確定性

6.7.9 噪聲系數測量結果的驗證

6.7.10提高噪聲測量精度的方法

6.8 X參數， 負載牽引測量和有源負載

6.8.1 非線性響應和X參數

6.8.2 負載牽引、 源牽引和負載等值線

6.9 放大器測量小結

 

參考文獻

 

第7章 混頻器與變頻器測量

7.1 混頻器特性

7.1.1 混頻轉換器的小信號模型

7.1.2 混頻器的互易性

7.1.3 標量與矢量響應

7.2 混頻器與變頻器

7.2.1 變頻器設計

7.2.2 多級轉換和消除雜散

7.3 將混頻器看成十二端口器件

7.3.1 混頻器轉換項

7.4 混頻器測量： 頻率響應

7.4.1 簡介

7.4.2 幅度響應

7.4.3 相位響應

7.4.4 群時延與調制法

7.4.5 掃描LO測量

7.5 混頻器測量的校準

7.5.1 功率校準

7.5.2 相位校準

7.5.3 確定互易混頻器的相位和時延

7.6 驅動功率對混頻器測量的影響

7.6.1 LO驅動對混頻器測量的影響

7.6.2 RF驅動電平對混頻器測量的影響

7.7 混頻器的TOI

7.7.1 IMD與LO驅動功率的關系

7.7.2 IMD與射頻功率的關系

7.7.3 IMD頻率響應

7.8 混頻器和變頻器的噪聲系數

7.8.1 Y因子法測量混頻器的噪聲系數

7.8.2 冷源法測量混頻器的噪聲系數

7.9 特殊混頻器測量

7.9.1 射頻或LO倍頻的混頻器

7.9.2 分段掃描

7.9.3 測量高階分量

7.9.4 嵌入式本振的混頻器測量

7.9.5 高增益和大功率變頻器

7.10混頻器測量小結

參考文獻

 

第8章 矢量網絡分析儀平衡測量

8.1 四端口差分與平衡S參數

8.2 三端口平衡器件

8.3 混合模器件測量示例

8.3.1 無源差分器件： 平衡傳輸線

8.3.2 差分放大器測量

8.3.3 差分放大器和非線性操作

8.4 用于非線性測試的真實模式矢量網絡分析儀

8.4.1 真實模式測量

8.4.2 確定差分器件的相位偏斜

8.5 使用巴倫， 混合轉換器和變換器進行差分測試

8.5.1 轉換器與混合轉換器

8.5.2 在二端口矢量網絡分析儀上使用混合轉換器和巴倫

8.6 差分器件的失真測量

8.6.1 比較單端與真實模式IMD的測量

8.7 差分器件的噪聲系數測量

8.7.1 混合模噪聲系數

8.7.2 測量設置

8.8 差分器件測量小結

參考文獻

 

第9章 高級測量技術

9.1 創建自己的校準件

9.1.1 PCB實例

9.1.2 評估PCB夾具

9.2 夾具和去嵌入

9.2.1 去嵌入的數學推導

9.3 確定夾具的S參數

9.3.1 用單端口校準獲取夾具的特性

9.4 自動端口延伸

9.5 AFR： 用時域方法進行夾具移除

9.5.1 AFR測量實例

9.6 嵌入端口匹配元件

9.7 阻抗變換

9.8 對高損器件做去嵌入

9.9 理解系統穩定性

9.9.1 確定電纜傳輸的穩定性

9.9.2 確定電纜失配的穩定性

9.9.3 反射跟蹤的穩定性

9.10對高級校準和測量技術的一些注解

 

參考文獻

附錄A 物理常數

附錄B 常見的射頻和微波連接器

附錄C 常見的波導

附錄D 校準套件開路和短路的一些定義

縮略語

索引