第三部分 信号频率和频谱测量综述.ppt

第三部分 信号频率和频谱测量; 这个定义已被全世界所接受,并于1972年1月1日零时起,将时间单位”秒”由过去的”天文秒”改为”原子秒”.;§3.1 频率测量方法 频率是周期信号的最主要的参量之一，是微波测量中最常需要测量的而且是能够测得准确的一种参量 设法将被测频率直接或间接地与标准频率进行比较 测量方法：有源法(用标准频率与被测频率直接比较)、无源 法（谐振式波长计，以谐振的出现作为频率相等 的指示） 有源法：外差法、计数法 外差法：零差法、恒差法、测差法;fd=|fx-fs|;§3.2 微波外差式频率计;§3.3 微波计数式频率计 直接计数式频率计最高量程：500－1500MHz 一.直接计数式 （1）直接测频;(2) 多周期测量及倒数测频;对信号波形的要求 直接计数式频率计的输入被测 信号不限于连续正弦波，也可以是非正弦波或脉冲波,甚至可以是已经调幅或调频的载波频率。 灵敏度决定于放大量,可在一定范围内调节,最小信号一般需要数十毫伏. 由于信号是宽频带的，直接计数器的输入信号要求有较好的信噪比，例如1000MHZ以上带宽时,要求40dB。;二.预分频 （1）二进制分频 （2）锁相式分频;（3）自动分频方案案例; 将第一个压控振荡器 的频率 锁定到 的某一 次分谐频上,即;三. 外差变频（提高测量精度） 外差变频法： 将固定频率外差振荡器的某个已知谐波与被测fx混频，使其差频进入计数器可测范围。;1.手动外差变频法;2. 自动外差变频; 外差变频式微波频率计具有很高的测量精度，因其测量结果中的 部分具有与时基同样的准确度； 部分具有直接计数频率计的精度。 缺点是整机灵敏度较低。因为位于直接计数器前面的差频放大器必须是带宽达数百MHZ的宽带视频放大器，起增益不能很高，故最小输入信号要不低于-20dBm，且需要较好的信噪比（例如40dB）。; 四.频率转换 将计数器量程以上的微波频率fx转换成可直接计数的频率f，测出二者的关系，求出fx;1.手动;2. 自动 灵敏度高、信噪比要求低，但测量时间长。并改手动的零拍法为恒差法。 ;锁定时，必定有 及 ，并设法（例如有哪些信誉好的足球投注网站扫描时始终使 由低向高扫变）使环路始终锁定在 ，于是得出 由计数器得出，并已知 ，确定N后即可得出;五.谐波外差式;§3.4 微波谐振式波长计 微波波长计：利用分布式参数的微波腔体谐振器对频率的选择作用测量频率的一类器件。 波长计： 同轴谐振腔、圆柱波导谐振腔 谐振腔具有三个基本参量：谐振频率 （或谐振波长 ），固有品质因数 和特性阻抗 ，这三个基本参量都是对于腔中的某一个振荡模式而言的，模式不同，其基本参量的数值一般是不同的 ;1.谐振频率 是腔中某一模式的场发生谐振时的频率，谐振的发生与否可由腔内场量呈纯驻波分布或电场能量与磁场能量平均值相等或腔内的总等效电纳为零等三个条件之一来判别。 2.品质因数 谐振腔的固有品质因数定义为： ;谐振腔品质因素： f0:中心频率 3dB带宽：;一、同轴TEM型λ/2谐振腔 结构：一段同轴线，一端为固定短路面，另一端 用短路活塞封闭，其长度可以通过活塞调节。;为了保证工作在TEM模，工作上限频率必须满足条件： （其中：d、D分别为内导体直径和外导体内径） 为保证单值性，下限频率需满足关系： 同轴TEM型λ/2波长计工作波长为： 3cm—10cm;二.同轴TEM型λ/4谐振式波长计 结构：由一端开路、一端短路的同轴线段构成。 原理：当腔长为信号波长的1/4或1/4的奇数倍时， 会发生谐振。;为保证单模工作有： 谐振条件： 波长计调谐范围为：3：1。 ; 芯杆距端面远时的场分布 芯杆距端面近时的场分布;三. 电容加载同轴式谐振腔 在λ/4同轴谐振腔的终端加入容性负载，可改善特性： 在同样上限频率下，腔体尺寸减小。 使调谐范围扩大到4：1，甚至10：1。;四. 电容加载E010圆柱式谐振腔 圆柱型腔的基模为E010。场分布只在r方向上变化，谐振波长为： λ0＝1.3D (D:腔体直径） 当在腔体中心处插入较粗的金属棒时，腔体等效电容变化，从而使谐振频率变化。调谐范围为4：1。 ; 腔内场分布 加载电容变化所至场分布变化 ;五. H111及H011型圆柱谐振腔