微波有源器件实验报告

微波源器件实验报告
实验 压控振荡器（VCO）
实验目
（1）掌握压控振荡器工作原理解性指标
（2）学会频谱仪压控振荡器性指标进行测试
二实验原理
1 压控振荡器概述
压控振荡器振荡频率受控制电压控制振荡器种频率电压变换器输出频率 K压控振荡器控制灵敏度者增益系数单位（弧度秒）伏
VCO作振荡器频率电压控制压控振荡器实现压控方法两种
（1）直接改变决定振荡频率振荡回路元件（R L C）数值
（2）控制谐振荡器中定时元件充放电电流电压
利述方法原种振荡器改造成压控振荡器VCO首先振荡器控制端电压控制振荡器振荡频率
压控振荡器种类型
（1）LC压控振荡器
（2）RC压控振荡器
（3）负阻压控振荡器
（4）晶体压控振荡器
应中究竟采种形式压控振荡器必须视场合求定果简便宽调谐范围（频率覆盖)相位噪声没什求选RC振荡器构成VCO果求较宽调谐范围较低相位噪声选LC振荡器构成VCO果相位噪声指标求较高调谐范围求宽选晶体振荡器构成VCO

2 压控振荡器技术指标
（1）中心频率频率变化范围求频率覆盖范围
（2）频率稳定度高（短期长期)
压控振荡器频率相稳定度般低样电路构成固定频率振荡器般LC压控振荡器负阻压控振荡器稳定度达104106月晶体压控振荡器达1061010月般希VCO频率稳定度长期短期范围较高
（3）相位噪声求低VCO重质量指标
频率源相位噪声直接影响频率源短期频率稳定度频率源短期频率稳定度两种表征法频域单边相位噪声功率表征时域阿伦方差表征频域表征较反映高频相位噪声频率稳定度影响时域表征较反应低频相位噪声频率稳定度影响介绍更常频域表征法
频率稳定度频域表征法单边（SSB）相位噪声谱密度表示单边相位噪声谱密度指偏离载频定量处单位频带噪声功率相均载波功率值分贝值模拟频谱仪测量单边带相位噪声谱密度公式：

中单边带相位噪声谱密度偏离载频处噪声功率电载波电频谱测量机噪声修正值模拟频谱仪值频谱仪等效噪声带宽
例测载波功率7dBm偏离载频10kHz处带宽1kHz噪声功率43dBm单位频带相单边噪声功率
43dBm7dBm25dB10lg(1000)dB82dBcHz@10kHz
（4）压控线性
般压控振荡器频率覆盖范围定保证压控线性般希压控振荡器定频率范围控制线性度越高越
（5）压控增益（称压控灵敏度）
求定压控灵敏度KK根技术指标求实际性确定步带角度希K越越边带抑制角度希K越越满足步范围前提选取较K
（6）压控方便电路宜集成化抗机械振动抗电磁干扰等
三实验设备
AV4062频谱仪压控振荡器模块直流电源120V直流调电源
四测量容实验步骤
测量VCO频率频率覆盖范围输出功率线性度伏谐波分量杂散
1）压控振荡器模块图连接
AV4062
VCO
+12V
120V

2）开启AV4062频谱仪电源DC电源调节VCO调谐电压Vtune观察AV4062频谱仪显示频率功率相位噪声（偏移载频1MHz100KHz）杂散等记录
3）调节VCO调谐电压Vtune（20V）观察AT6030D频谱仪显示频率功率相位噪声（偏移载频1MHz100KHz）杂散等记录
4）调节VCO调谐电压Vtune观察AV4062频谱仪显示频谱变化MARKER踪读出调谐电压频率值功率值出压控线性图（频率伏（010V表格曲线）） 时观测VCO二次谐波分量记录较

五实验数测量分析
1 压控线性表
调谐电压V
频率GHz
调谐电压V
频率GHz
5
1348
12
1708
6
1388
13
1770
7
1455
14
1843
8
1500
15
1922
9
1545
16
2001
10
1607
17
2074
11
1669
18
2101

调谐电压超16V发现VCO输出频谱误说明时已超出工作范围
2 功率相位噪声（偏移载频1MHz）
调谐电压V
频率GHz
功率dBm
频偏+1MHz
频偏1MHz
10
1611
179
210
212
15
1934
122
250
250
8
1512
166
210
230


实验二 放器
实验目
1掌握射频放器基原理设计方法
2利实验模块实际测量解放器特性
3学会频谱仪测试结果提取放器参数
二88实验原理
射频频带放器分宽带放器窄带放器技术指标：中心频率：中心频率放器工作频率般百千赫百兆赫放器指标根设备整体指标确定
1增益：增益表示放电路信号放力通常中心频率电压增益功率增益两种方法表示：
电压增益 功率增益
式中分放电路中心频率输出输入电压幅度分放电路中心频率输出输入功率通常增益分贝表示
2通频带：保证频带信号失真通放电路求放器增益频率响应特性必须信号带宽相适应坦宽度放电路电压增益频率响应特性中增益值降3dB时应频带宽度称放器通频带通常B表示
3选择性：指通频带外干扰信号衰减力两种描述方法：矩形系数说明波道选择性坏二抑制说明带外某特定干扰频率信号抑制力定义式中中心频率功率增益某特定干扰频率功率增益抑制分贝表示
4工作稳定性：指放电路工作状态元件参数等发生变化时放器性稳定程度稳定现象表现增益变化中心频率偏移通频带变窄谐振曲线变形等稳定状态极端情况放器激振荡致放器完全工作
引起稳定原寄生反馈作消减少稳定现象必须力找出寄生反馈途径力图消切产生反馈素
5噪声系数：噪声系数描述放器身产生噪声电参数放器身产生噪声电传输信号特微弱信号影响极利
6工作频率范围：指放器满足级指标工作频率范围放器实际工作频率范围会定义工作频率范围
图21增益坦度

7增益坦度()：指定温度整工作频率范围放器增益变化范围 增益坦度式表示



dB
中 ：增益坦度
Gmax：增益—频率扫频曲线幅度值
Gmin：增益—频率扫频曲线幅度值
述指标相互间联系矛盾例增益稳定性通频带选择性等需根实际决定次进行合理设计调整
81dB压缩点输出功率（）
放器线性动态范围范围放器输出功率输入功率线性增加种放器称线性放器两功率功率增益G着输入功率继续增放器进入非线性区输出功率输入功率增加线性增加说输出功率低信号增益预计值通常增益降线性增益低1dB时输出功率值定义输出功率1dB压缩点表示（见图22）

图22 放器输出功率互调分量输入功率变化
典型情况功率超时增益迅速降达完全饱输出功率值34dB
9 放器动态范围
动态范围指低噪声放器输入信号允许功率功率范围动态范围限取决放器非线性性IP3动态范围限取决噪声性放器噪声系数Nf定时输入信号功率允许值：

中：
－微波系统通频带(例中频放器通频带)
M－ 微波系统输出端允许信噪
T0－ 环境温度293K
三实验设备
AV4062频谱分析仪AV1485射频合成信号发生器射频放器直流电源
四实验容步骤
测量射频放器频响曲线放增益1dB压缩点输出功率（）
设置AV4062频谱仪中心频率fc1500MHzSPEN3000MHz信号源频谱分析仪测试放器增益P1dB
测件输入端连接信号源输出端接频谱分析仪设置频谱仪中心频率15GHzSPAN1MHz时设置信号源频率15GHz输出功率20dBm放器加电断改变输入功率观察频谱分析仪放器输出幅度观察放器输出幅度增益求放器工作线性范围观察记录测试值增加信号输入输入输出信号呈现线性变化输出信号输入信号压缩1 dB时放器输出功率放器P1dB压缩点观察记录改变射频合成信号发生器AV1485频率观察100MHz1GHz15GHz2GHz25GHz增益输出功率记录
AV4062
IN

AV1485
OUT
电源
放器

五实验数分析
1 放器功率增益表（Pin30dBm）
频率Hz
输出功率dBm
100M
111
1G
14
15G
175
20G
202
25G
23
表出输出功率增益约13dB输出功率频率增加减

2 P1dB压缩点（15GHz）
PindBm
PoutdBm
10
31
9
43
8
49
7
61
6
71
5
79
4
87
3
93
2
101
表出P1dB压缩点约101dB


实验心体会
次微波源器件实验分两部分压控振荡器放器通压控振荡器实验掌握压控振荡器工作原理解性指标学会频谱仪压控振荡器性指标进行测试通放器实验掌握射频放器基原理设计方法利实验模块实际测量解放器特性学会频谱仪测试结果提取放器参数实验中学姐演示期间通观察部分步骤实际操作完成实验实验中课学知识加巩固效果



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