GB T 19404-2003 微波铁氧体器件主要性能测量方法.pdf

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1、GB/T 19404-2003/IEC 61830 ,1997 国. 目。言本标准等同采用IEC61380，1997(微波铁氧体元件主要性能测量方法)(英文版)。本标准对lEC61380中各图位置按相关条款作了移动，并去掉了第1章中的说明性注解1，本标准由全国磁性元件与铁氧体材料标委会提出并归口。本标准由中国电子技术标准化研究所(CESD总归口。本标准起草单位:中国电子科技集团公司第九研究所、中国航天集团第二十三研究所。本标准主要起草人z张芦、胡滨、匡论、尹景林。GB/T 19404-2003/IEC 61830 , 1997 冒l言IEC 61830，1997(微波铁氧体器件主要性能测量方法

2、给出了经典的、传统的测量微波铁氧体器件主要性能的测量方法。本标准不排斥通常使用的网络分析仪测量微波铁氧体器件主要性能的测量方法，实用的微波铁氧体器件主要性能的测量方法标准有2-GJB 2650-1996 微波元器件性能测量方法g-QJ 1996-1990 微波器件测试方法。GB/T 19404-2003/IEC 61830: 1997 微波铁氧体器件主要性能测量方法1 范围本标准规定微波铁氧体器件主要性能的测量方法导则。这些性能参数包括:反射损耗、正向损耗、反向损耗、相位移和群延时。注尽管目前网络分析仪已被大多数厂商用于测量微波铁氧体器件上述各项参数，然而，耍了解包括使用网络分析仪在内的通用测

3、量方法，需要掌握基本测量方法的知识。因此，传统测量方法还是在此进行了叙述囚2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注目期的引用文件，其最新版本适用于本标准。IEC 60510-1-3 :1980卫星地面站用元线电设备的测量方法第1部分分系统和分系统组合通用的测量反射损耗第3节:中频范围内的测量IEC 60510-1-3 AMDl :1 988 3 反射损耗3.1 阻抗、反射损耗、反射系戴和电压驻波比(VSW

4、R)之间的关系对于微波铁氧体器件，更注重反射损耗的测量而不是阻抗、反射系数或电压驻波比(VSWR)的测量。阻扰Z相对于其标称值Z，的反射系数或SWR的测量g反射损耗L(单位dB与阻抗Z和Z，的关系见式(1): IZ+Z, I L = 2010:1一一一一|.( 1 ) IZ-Z, I 反射损耗L(单位dB)也可以表示见式(2): 式中zF一一电压反射系数。与阻抗Z、Zo的关系见式(3)电压驻波比(VSWR)表示见式(4): 3.2 测量方法L = 2010:1上|.(2 ) -1 P 1 .( 3 ) 1+| VSWR =一斗斗l:_l.( 4 ) 1-1 P 1 反射损耗的测量方法可以用逐点

5、法或扫频法。作为示例下面章条款中规定了后一种方法，但是，任何一种其他方法只要能够提供所要求的准确度(典型值为士1dB，都可以采用。在此例中，所需设备列出如下，并如图1所示。一一扫频信号发生器，一台，微波电桥，一件;GB/T 19404-2003/IEC 61830 ,1997 一校准衰减器，件;二一幅度检测器-件;-示波器，一台。 圄1测量反射损耗的设备配置本方法主要用于测量线性器件和无源端口的反射损耗，如隔离器的输入阻抗，也可用于测量线性、有源和无源器件的反射损耗，例如z在器件的输出端(源阻扰)，但此端口应无信号，且被试器件可以认为是线性无源网络。测试过程中使用的电缆、衰减器、连接器等的反射

6、损耗以及测试设备输入输出端的反射损耗，都可以用同样的方法检测。3.3 测量设备的基本要求3.3.1 扫频信号发生器在规定的整个频率范围内，信号发生器产生正弦射频信号，其输出电平应恒定。扫描重复频率J，应在10Hz100 Hz范围内，但接收部分，即幅度检测器和示波器的通带频率应是扫描频率的50倍1倍。3.3.2 微波电桥在规定的整个信号电平范围内，电桥的输出电压应与被测阻抗的反射系数成比例。3.3.3 检测器的灵敏度检测器可检测的最低电平至少应比3.4.3规定条件下电桥预期的最小输出电平低20dBo 3.4 测量规程3.4.1 总则测量过程包括三个步骤，即.校准、电桥的平衡检测和测量。3.4.2

7、 校准调节扫频信号发生器的输出电平，使电桥电阻Z两端的电压达到预期值。应注意避免测量设备超负荷工作。将电桥的测量臂短路，调节校准衰减器以在幅度检测器输出一个适当的直流电平。3.4.3 电桥的剩余反射损耗的检测将匹配负载同轴或波导型与电桥连接，取代未知阻抗Z。调节校准衰减器直至示波器显示屏上的扫迹接近重合，以此检测剩余反射损耗，只要接收系统灵敏度充分满足要求，扫迹就能达到完全重合。当扫迹重合或接收系统灵敏度达到极限时，应记下衰减器的预调值，这个预调值决定在规定准确度范围内能测量的最大反射损耗。当反射损耗至少低于上面所得预调值的20dB时，测量准确度可以达到土IdBo例如，当预调值为50dB时，可

8、测量不大于30dB的反射损耗，准确度为土1dBo 3.4.4 反射损耗的测量将未知阻抗Z的待测器件一个端口连接到电桥，器件的另一端口接匹配负载Z，。在规定频率(由频标仪指示)下，调节校准衰减器，直到示波器显示屏上的测量扫迹与参考扫迹重合。G/T 19404-2003/IEC 61830 , 1997 衰减器的读数与在3.4.2中获得的读数之差等于未知阻抗Z的反射损耗。若需要测量器件其他端口的反射损耗，对被测端口重复以上程序。3.5 结果说明测量结果最好如图2所示，以示波器显示的带有垂直坐标的曲线或照片表示，坐标也可以作转换，示波器的显示应标出基准线。频率jGHz图2反射损耗示波器显示范例任何情

9、况下，剩余反射损耗曲线应与测量曲线采用相同的方式显示。若测量结果不用图像表示，应如下例给出测量数据za) 3. 5 GHz4. 5 GHz，反射损耗大于23dB, b) 剩余反射损耗大于45dBo 3.6 规定内容设备详细技术条件应包括以下内容:a) 反射损耗范围gb) 频率带宽范围。4 正向损耗和反向损耗4.1 定义和基本条件正向损耗和反向损耗是用恒定输入电平下，输出电平和参考电平之差与频率的曲线获得，用分贝(dB)表示。4.2 测量方法测量可以采用逐点法，也可以使用扫频法。后者的测量设备配置示例如图3所示。为了降低失配误差，建议在待测器件的输入端和输出端加隔离器。正固3测量正向损耗和反向损

10、耗的设备配置4.3 测量设备的基本要求在使用扫频方法时，扫频信号发生器的重复率，扫描信号的波形及检测器和示波器的通带应符合3.3.1 0 G8/T 19404-2003/IEC 61830 , 1997 应注意确保测量结果不受测量信号谐波的影响。测量前，应对测量设备进行检测，将信号发生器的输出端连接到检测器的输入端，校准测量设备包括要使用的电缆、衰减器和其他附件本身的固有误差。测量元连接器的器件时，如z带线或插针接口的器件，应使用带有连接器的专用测试夹具。用分贝(dBl表示失配误差极限E的计算公式如式(5), E = 201g(l -1 Pl(J2 1) .( 5 ) 式中z向待测器件输出端的

11、电压反射系数;pz 包括隔离器在内的检测器电压反射系数。例如=当卢lPZ小于0.0023时，换句话说，当待测器件和包括隔离器在内的检测器反射损耗的总和大于53dB时，测出的正向损耗的误差在士0.02dB内。4.4 测量程序4.4.1 总则测量程序由两个步骤组成=校准和测量。4.4.2 校准将信号发生器的输出电平信号与带隔离器的检测器相连，以校准测量设备的本身误差，并确定输出参考电平。根据测量要求，设定校准衰减器适当的衰减值。若需要排除测量夹具的损耗时，校准应包括测量夹具的损耗。测量夹具的校准可以用一根阻抗为Zo的线连接在测量夹具的输入和输出端口来完成。4.4.3 正向损耗和反向损耗的测量在规定

12、频率(频标仪指示)下，将待测器件连接在信号发生器和检测器之间，调节校准衰减器，直至测量扫迹与参考扫迹在示波器屏幕上重合。该衰减器读数与在3.4.2中获得的读数之差等于待测器件的正向损耗或反向损耗。对有三个或多个端口的环行器，除输入端和输出端之外，其他端口都应与匹配负载相连接，改变测量端口，并重复上面的步骤测量3.4.4中所述的参数。4.5 结果说明4.5.1 正向损耗和反向损耗获得的测量结果，最好选用示波器显示的曲线或照片，如图4所示。示波器显示的纵、横坐标刻度都应经过校准。旦、聪瞩目也国频率10Hz图4正向损耗和反向损耗的示波器显示范例GB/T 19404-2003/IEC 61830 ,

13、1997 a) 调制度和调制频率fm应适当选择，以保证相应的频谱在一定的带宽产生，在此带宽内，被测器件的幅频特性和群延时特性接近于一条直线;b) 由调制器引起的与被测器件的幅度相位转换效应和传输容量有关的同步调幅可忽略不计。解调器对同步调幅应当是不敏感的，对此，频率跟踪型解调器是非常适用的;c) 相位检测器对与扫描频率同步的幅度调制应当是不敏感，d) 在图5中表示的调制器和解调器应当是高质量的。可行时，它们应设计成群延时响应固定不变。如果满足上述条件，相位检测器的输出电压V(见图5)与被测器件群延时的关系如下:V=k()( 9 ) 式中-k一一对应相位检测器斜率的常数，V/rad; 2fm，

14、注z相位检测器(见图5)除了可以测量群延时变量r外，还可以测量相位差阳叶。如果使用调制频率O.277 778 MHz.那么检测器中1。的相位差的输出电压应等于10ns的群延时变化的输出电压。1m可以选取用满足条件时的其他测试频率，但为避免过高噪声的影响，不能选择太低频率(如10kH,). 5.2.2 测量程序优先采用图5所示方法，将一个频率为f的射频信号和一个频率为fm的调制测试信号馈送到优质调制器，由调制测试信号以低调制度产生一个调频的射频信号。将调制射频信号馍送到待测器件，然后通过一个高品质解调器将调制测试信号fm解调。当射频信号在规定频带扫描时，解调后的试验调制信号的幅度和相位要发生变化，相位检测器的输出信号与射频相位移和群延时成比例。5.3 结果说明5.3.1 相位移和群延时特性测得的相位移和/或群延时特性最好用横坐标刻度为频率的示波器重复显示图表示，如图6所示。若不能提供图片，应如下例给出测试数据蝠率jGHz调制频率0.277778 MH, 图6相移和群延时的示波器显示图示例a) 3. 5 GHz4. 5GHz，相位移变化为:土5;4GHz，相位移为90; b) 3. 5 GHz4. 5 GHz.群延时的总变化为Z.5肘。应给出调制频率fm及相应调制度。5.3.2 波动分量当波动分量可以从测量特性识别时，波动峰峰值用度或纳秒表示。应规定波动频率。