实用射频测试和测量（第3版） 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

内容简介

　　本书基于作者多年来从事射频测试和测量的经验和实验结果，从工程应用的角度，深入探讨了各种射频器件和射频系统的测试和测量问题，并列举了一些典型的测试案例。全书分为15章：第1～6章（器件篇）介绍了应用于射频测试和测量的各种无源和有源器件，包括电缆、连接器、衰减器、负载、功率分配／合成器、定向耦合器、滤波器、环流器、隔离器、低噪声放大器和功率放大器；第7～15章（系统篇）介绍了射频功率、大信号S参数、天馈系统、互调、杂散以及功率放大器的测量，并就频谱分析仪测量原理和性能指标、电磁环境测试以及射频测量的不确定度展开讨论。

作者简介

　　朱辉，福州博讯通公司总经理、总工程师，曾任大型天线研发和大功率广播发射机国产化等国家大型项目的课题组组长，长期从事射频、微波的测试和测量工作，获省部级二等奖、三等奖多项。

目录

绪论 （1）
第1章 射频同轴电缆和连接器 （11）
1．1 射频同轴电缆 （12）
1．1．1 性能和指标 （12）
1．1．2 同轴电缆的分类和选择 （25）
1．1．3 同轴电缆的执行标准 （27）
1．1．4 小结――测试电缆组件的选择 （28）
1．2 射频同轴连接器 （30）
1．2．1 射频同轴连接器的基本结构 （30）
1．2．2 射频同轴连接器的设计参数 （32）
1．2．3 射频同轴连接器的主要指标 （32）
1．2．4 射频连接器介绍 （34）
1．2．5 射频连接器的无源互调特性 （44）
1．2．6 射频连接器的寿命 （45）
1．3 经验谈――保持射频和微波测量系统的平衡 （48）
1．3．1 木桶原理与射频和微波测量系统 （49）
1．3．2 分类保管测试电缆组件和转接器 （49）
1．3．3 射频测试电缆和转接器的使用注意事项 （51）
1．3．4 关于保护接头 （53）
1．3．5 检查测试电缆和转接器 （54）
1．3．6 区别公制和英制连接器 （55）
参考文献 （56）
第2章 衰减器和负载及其在射频测试和测量中的应用 （57）
2．1 衰减器 （58）
2．1．1 射频衰减器的主要指标和定义 （58）
2．1．2 衰减器的分类 （62）
2．1．3 进一步讨论射频衰减器的功率系数 （67）
2．1．4 衰减器的应用 （71）
2．2 负载 （77）
2．2．1 负载的主要指标和定义 （77）
2．2．2 负载的分类 （78）
2．2．3 负载的应用 （79）
参考文献 （81）
第3章 Wilkinson功率分配/合成器和定向耦合器 （83）
3．1 Wilkinson功率分配/合成器 （84）
3．1．1 概述 （84）
3．1．2 基本指标和定义 （85）
3．1．3 隔离度和插入损耗的失配效应 （87）
3．1．4 功率容量的限制 （88）
3．1．5 Wilkinson功率分配/合成器的应用 （88）
3．2 定向耦合器 （92）
3．2．1 概述 （92）
3．2．2 基本指标和定义 （92）
3．2．3 定向耦合器应用 （94）
3．2．4 进一步讨论定向耦合器的方向性 （97）
第4章 滤波器 （99）
4．1 概述 （100）
4．2 滤波器的指标 （101）
4．3 双工器和多工器 （107）
4．4 可调滤波器 （108）
4．5 滤波器在测试和测量应用中的基本方法 （108）
4．5．1 反射式测量法 （108）
4．5．2 吸收式测量法 （109）
第5章 隔离器 （111）
5．1 概述 （112）
5．2 环流器及隔离器的基本指标及定义 （112）
5．3 环流器和隔离器的非线性特性 （115）
5．4 环流器和隔离器的应用 （118）
第6章 低噪声放大器和功率放大器及其应用 （121）
6．1 低噪声放大器 （122）
6．1．1 低噪声放大器的基本指标 （122）
6．1．2 低噪声放大器在射频测试和测量中的应用 （126）
6．2 功率放大器 （127）
6．2．1 功率放大器的基本指标 （128）
6．2．2 多载频环境下的功率放大器 （135）
6．2．3 固态功率放大器的故障弱化 （136）
6．2．4 功率放大器在射频测试和测量中的应用 （138）
参考文献 （140）
第7章 射频功率测量 （141）
7．1 概述 （142）
7．2 射频功率的定义 （143）
7．3 功率电平的计量单位――??dB（分贝） （143）
7．4 射频功率的测量方法 （145）
7．4．1 频谱分析仪法 （145）
7．4．2 终端式测量法 （147）
7．4．3 量热式测量法 （148）
7．4．4 通过式测量法 （149）
7．5 通过式功率测量技术 （149）
7．5．1 THRULINE?――?通过式功率测量技术的先驱 （149）
7．5．2 通过式功率测量原理 （150）
7．5．3 通过式功率测量法的特点 （151）
7．6 数字调制信号――?通过式功率计如何应对？ （152）
7．6．1 无源二极管检波器的局限 （152）
7．6．2 数字调制信号功率的定义 （153）
7．7 通过式功率测量技术的应用 （156）
7．7．1 测量发射机的输出功率以及与天线的匹配 （156）
7．7．2 测量功率放大器的输出功率和设定VSWR保护门限 （157）
7．7．3 测量无源器件的插入损耗 （158）
7．8 射频大功率测量――?终端式还是通过式? （162）
7．9 误差分析 （163）
7．10 深入讨论定向耦合器的方向性误差[2] （166）
7．10．1 定向耦合器的方向性及其测量 （167）
7．10．2 方向性误差 （168）
7．10．3 功率和电压 （169）
7．10．4 电压驻波比和回波损耗 （170）
7．10．5 方向性误差的计算 （171）
7．10．6 关于方向性误差的总结 （174）
参考文献 （174）
第8章 大信号S参数测量 （175）
8．1 概述 （176）
8．2 为什么要测量射频器件的大信号S参数? （178）
8．2．1 无源器件的“功率系数”―― S21的变化 （178）
8．2．2 功率放大器的“Hot S22”指标 （179）
8．3 大信号S参数的测量方法 （179）
8．3．1 大信号S参数测量――?网络分析仪能做点什么？ （179）
8．3．2 定向耦合器法可以测量S22吗？ （181）
8．3．3 通过式功率计可以测量放大器的S22吗？ （182）
8．3．4 放大器大信号S22的正确测量方法 （182）
8．4 功率放大器的大信号S参数测量 （183）
8．5 无源器件的大信号S参数测量 （185）
8．6 结束语 （186）
第9章 天馈系统的测量 （187）
9．1 概述 （188）
9．2 天馈系统的描述 （189）
9．3 天馈系统的输入匹配测量 （192）
9．3．1 用网络分析仪法测量输入匹配 （192）
9．3．2 用通过式法测量输入匹配 （193）
9．4 天馈系统的故障定位测量 （194）
9．5 天馈系统的反射互调测量 （195）
9．6 天线的隔离测量 （196）
第10章 无源互调测量 （197）
10．1 概述 （198）
10．2 无源互调的定义和表达方式 （199）
10．3 无源互调的类型 （201）
10．4 无源互调的产生原因和条件 （202）
10．5 无源互调的危害及测量的意义 （203）
10．6 无源互调的测量方法（IEC建议） （205）
10．6．1 正向（传输）互调的测量 （206）
10．6．2 反射互调的测量 （208）
10．7 新的无源互调问题 （209）
10．7．1 反向互调及其测量 （209）
10．7．2 跨频段互调测量 （212）
10．7．3 谐波测量 （213）
10．7．4 其他需要关注的无源互调测量问题 （214）
10．8 你需要什么样的无源互调测量系统？ （215）
10．9 保证无源互调的测量精度 （217）
10．10 无源互调测量系统介绍 （221）
10．11 结束语 （222）
第11章 发射系统的杂散测试 （223）
11．1 概述 （224）
11．2 杂散辐射对通信系统所产生的干扰 （226）
11．3 发射系统产生杂散的原因 （228）
11．4 发射系统杂散测试的关键 （231）
11．5 蜂窝基站的杂散和互调干扰测试 （236）
11．5．1 发射机BTS发射带内的传导杂散测试 （236）
11．5．2 发射机BTS发射带外的传导杂散的测试 （237）
11．5．3 BTS系统内部接收带内杂散和互调的测试及系统间的干扰测试 （239）
11．5．4 与其他系统共存或共址时干扰的测试 （240）
11．5．5 BTS的互调衰减测试 （242）
参考文献 （244）
第12章 功率放大器的测量 （245）
12．1 功率放大器的谐波测量 （246）
12．2 放大器的正向互调失真测量 （247）
12．3 放大器的反向互调失真测量 （248）
12．4 放大器的输出匹配测量 （249）
第13章 频谱分析仪基本原理及应用 （251）
13．1 概述 （252）
13．1．1 时域和频域 （252）
13．1．2 频域测试 （253）
13．2 频谱分析仪的分类 （254）
13．3 扫频超外差式频谱分析仪的测量原理 （256）
13．4 频谱分析仪的基本性能指标 （259）
13．4．1 频率测量范围 （259）
13．4．2 频率分辨率 （259）
13．4．3 灵敏度 （261）
13．4．4 内部失真 （266）
13．4．5 动态范围 （268）
13．4．6 测量精度 （272）
13．4．7 测试速度 （274）
参考文献 （274）
第14章 电磁环境测试 （275）
14．1 电磁环境及其测试目的 （276）
14．1．1 电磁环境概述 （276）
14．1．2 电磁环境测试的目的和内容 （276）
14．2 电磁环境测试系统的组成及测试方法 （277）
14．2．1 电磁环境测试系统的组成 （277）
14．2．2 测试方法 （288）
14．3 现场预判和测试报告 （290）
14．3．1 测试数据现场预判和记录 （290）
14．3．2 测试报告编制 （291）
14．4 测试需要关注的其他事项 （292）
结束语 （294）
参考文献 （295）
第15章 射频测量的不确定度分析和评估 （297）
15．1 测量的基本问题 （298）
15．1．1 测量目的 （298）
15．1．2 误差和不确定度的区别 （299）
15．1．3 测量仪器的误差和不确定度 （300）
15．2 测量不确定度的评定与表示 （301）
15．2．1 测量不确定度的表示方式 （301）
15．2．2 测量不确定度的评定方法 （301）
15．2．3 测量不确定度与测量结果符合性评价 （306）
15．3 发射功率测量的不确定度评估 （307）
15．3．1 理想的直接功率测量评估 （307）
15．3．2 存在功率失配和插入损耗的功率测量评估 （312）
15．4 频率误差测量的不确定度评估 （315）
附录A 常用数据和公式 （319）
A．1 VSWR和回波损耗、反射系数、失配损耗、匹配效率 之间的关系 （320）
A．2 dBm和mW（W）之间的关系 （321）
A．3 常见射频同轴电缆 （321）
A．4 方向性误差 （323）

前言/序言

　　前 言

　　人类科技的发展速度与时间之间呈非线性关系，21世纪头15年的科技进步要超过上一世纪的总和，这种现象可以用“加速回报定律”来描述。即使在射频和微波测试技术这样的传统领域，从《实用射频测试和测量》第二版出版至今短短两年多的时间，笔者也感觉到这个领域的一些明显变化。

　　各种射频和微波自动化测试系统发展迅速，从测量放大器、接收机和发射机的射频性能指标，到更为复杂的电磁环境测试，人们更多地依赖集成化的测试系统和自动化测试软件来完成：一方面，仪表厂商开始重视各种模块化的测试仪器，系统集成商则采用这些模块化的仪表来开发针对性极强的自动化测试系统；另一方面，最终到了应用环节，使用者只需输入一些测试条件，然后轻点“开始测试”的按钮，系统就会自动输出测试结果。

　　随之产生的一种现象是，年轻一代的从业者开始不重视传统仪表（如频谱分析仪）复杂烦琐的操作而更加注重测试结果。这一点笔者也有所体会：在以往和用户的交流中，经常会讨论如何设定频谱仪的分辨率带宽或者测量带宽等参数，以保证获得更加精确的测试值；而近年来用户则更加关注如何更加快速、有效地获得他们所关心的最终测试结果。

　　再举一个器件的例子——“混频器”。我们知道，混频器是用在接收机前端的重要器件。在以往，接收机的设计者需要仔细研究混频器的特性后再决定周边电路的参数，如本振频率和功率的设置、输入功率的控制、输出中频的设置、谐波抑制措施，等等。随着器件集成化程度的提高，混频器被越来越多地集成到接收机电路中。如此一来，混频器这种电路逐渐从一部分人的视线中“消失”了，有一部分人“不需要”接触混频器了，还有一部分人则“接触不到”混频器了。

　　更有甚者，笔者在最近的一次用户拜访中了解到，现在的大功率放大器居然也能集成到整个基站电路中去！而传统思维中，像功率放大器这样会产生热量的大功率部件必然是一个独立的部件。

　　开始有人担忧这种现象会造成新一代从业者业务能力的下降。笔者听到过这样的观点：“按照这样的趋势，若干年后，我们单位就没有懂射频的人了。”

　　那么我们需要为之担心吗？

　　到底是因为先有用户要求的快速、高效的测试解决方案，还是测试系统的开发者为了市场竞争而提出的“一键式”自动化测试系统，这很难考证。作为测试系统的开发者，如果你站在使用者的角度看，要测量一个2～50?GHz放大器的性能，在没有网络分析仪的前提下，你是愿意用传统的信号源和频谱分析仪，花上一天时间采用点测的方式每100?MHz取一个测试点，再人工生成最终的测试曲线的方法；还是采用自动化测试系统，花半小时以每1?MHz（只要你愿意，任意取样密度都可以）取一个测试点，并自动生成测试曲线的方式？从这个角度看，笔者认为上述现象只是行业的发展趋势所导致的结果，就像我们并不懂汽车的内部构造也会开车一样，不懂频谱分析仪操作的人也可以准确地完成射频测量任务。

　　那么读者看到这里，或许会产生疑问：既然这样，我们还需要学习射频技术吗？答案是肯定的，前面的描述恰恰是笔者希望出版本书第3版的原因。

　　相对于计算机和人工智能技术而言，射频和微波技术依然属于传统行业。这个行业数十年来的发展主要体现在材料和工艺方面，如采用场效应管放大器替代参量放大器，采用高介电常数的介质材料以缩小电路的体积。绝大部分射频和微波器件遵循传统理论并无革命性的突破，比如：天线的尺寸与其工作波长有关；射频衰减器遵循能量守恒定律，材料的导热性能好，才能缩小其体积；等等。这类例子不胜枚举。

　　另一方面，即使射频和微波测试系统的集成化程度越来越高，但是连接被测器件（DUT）和测试系统的测试电缆组件依然需要由测试者来操作连接，至少到目前为止，尚无任何迹象表明射频连接器件会产生革命性的变革。如果你所从事的工作是射频测试和测量，则无论是哪个细分领域，本书中所描述的器件对你来说存在两种意义——[张来盛1]?一类是必须了解的，每天都要直接面对的器件，如测试电缆组件和转接器、天线、衰减器、滤波器、放大器等；另一类可能你不会直接面对，但是在你的测试系统内部起着重要的作用的器件，如定向耦合器和功率分配器、隔离器和环流器等，了解这些器件的属性可以让你对测试系统有更深的理解，从而更好地完成你的测试任务。而本书中所描述的测试应用部分，即可在你有了相关的自动化测试系统，了解了测试原理后就可以帮助你更好地理解和使用这些测试系统。

　　第3版所增加的内容

　　在第3版的编写工作中，我邀请了三位长期从事无线电测试和测量的专业人士冯云、郭锋和史业清参与编写，他们具有丰富的无线电频谱和射频测量的实际工作经验，弥补了我在这方面的不足。借助于大家的努力，第3版增加了“电磁环境测试”、“频谱分析仪基本原理及应用”、“射频测量的不确定度分析和评估”三章内容：

　　（1）对于频谱分析仪，第13章描述其基本工作原理，并穿插讨论一些应用技巧。

　　（2）第14章以漫谈的形式讨论电磁环境测试中的若干问题，包括测试原理、环境和条件、系统部件（天线、自动化控制云台、滤波器、低噪声放大器、频谱分析仪）的选择、测试方法等。

　　（3）确定度是一个与测量结果相关联的参数，它和测量结果如影随形，被用以表征合理地赋予被测量之值的分散性。它来源于人们对误差的认识，又与传统的测量误差相区别；它可以用于分析影响测量结果的主要因素和评价分析测试方法，但也带有主观鉴别的成分。第15章对不确定度进行分析。

　　本书特点和读者对象

　　本书是写给在第一线从事测量和研制工作的射频工程师们看的，因为笔者从事的就是这项工作，本书是经验积累。对那些希望成为顾问型销售的市场人员来说，本书也有很好的参考价值，今天，用户更加希望销售人员可以为他们提供完整的解决方案；笔者也曾经参与过射频产品的销售工作，深知顾问型销售模式的重要性、魅力以及乐趣所在。而对于在校的大学生，在毕业实习阶段，本书将对你有所帮助，你可以将这本书作为连接学校和工作岗位的桥梁，因为这些内容你即将会遇到，如果你想从事微波和射频这个行业的话。

　　如果你已经有了本书第一版或第二版，要是感觉第三版中新增的内容可能对你有所帮助，也不妨再买一本；因为书大概是当今最便宜的商品了，更何况知识是无价的。

　　由于水平有限，本书中一定存在错误，敬请读者批评指正。

　　朱 辉

　　2015年10月29日于福州

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