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微波器件測量手冊——矢量網(wǎng)絡分析儀高級測量技術指南 
定 價：109 元 叢書名：經(jīng)典譯叢 微波與射頻技術
9 7 1 8 3 7 9 1 2 2 6 1 0 
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(jié)先引入一些基本概念,接著在后續(xù)章節(jié)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(jié),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(yōu)化的測量設置方法、如何把現(xiàn)代化矢量網(wǎng)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(jié)果中去除測量設備可能對被測器件特性的影響。
Joel Dunsmore 博士是安捷倫科技公司院士級的專家。自1983 年從俄勒岡州立大學畢業(yè)以后, Joel 博士在惠普/ 安捷倫已經(jīng)工作了30 多年, 在射頻微波測試領域積累了豐富的理論和實踐經(jīng)驗作了30 多年, 在射頻微波測試領域積累了豐富的理論和實踐經(jīng)驗。
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(shù)的定義 1.3.1 初步認識S參數(shù) 1.3.2 網(wǎng)絡的相位響應 1.4 功率參數(shù) 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(shù)的定義 1.3.1 初步認識S參數(shù) 1.3.2 網(wǎng)絡的相位響應 1.4 功率參數(shù) 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(wǎng)絡資用功率 1.4.5 資用增益 1.5 噪聲系數(shù)和噪聲參數(shù) 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(shù) 1.6 失真參數(shù) 1.6.1 諧波 1.6.2 二階截斷點 1.6.3 雙音互調(diào)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(huán)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(tǒng)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(shù)分析儀 1.15.6 網(wǎng)絡分析儀 參考文獻 第2章 矢量網(wǎng)絡分析儀測量系統(tǒng) 2.1 矢量網(wǎng)絡分析儀測量系統(tǒng)簡介 2.2 矢量網(wǎng)絡分析儀的結(jié)構框圖 2.2.1 矢量網(wǎng)絡分析儀源 2.2.2 理解源匹配 2.2.3 矢量網(wǎng)絡分析儀測試裝置 2.2.4 定向器件 2.2.5 矢量網(wǎng)絡分析儀接收機 2.2.6 IF和數(shù)據(jù)處理 2.2.7 多端口擴展 2.2.8 大功率測試系統(tǒng) 2.3 線性微波參數(shù)的矢量網(wǎng)絡分析儀測量 2.3.1 S參數(shù)的線性測量方法 2.3.2 使用矢量網(wǎng)絡分析儀進行功率測量 2.3.3 矢量網(wǎng)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(shù)引申出的測量 2.4.1 史密斯圓圖 2.4.2 將S參數(shù)變換成其他阻抗 2.4.3 級聯(lián)電路和T參數(shù) 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(shù) 2.6.1 Z參數(shù)或開環(huán)電路阻抗參數(shù) 2.6.2 Y參數(shù)或短路導納參數(shù) 2.6.3 ABCD參數(shù) 2.6.4 H參數(shù)或混合參數(shù) 2.6.5 復數(shù)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(shù)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(zhuǎn)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(jié)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(xiàn)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(nèi)插 3.13.8 校準質(zhì)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(xù)傅里葉變換 4.2.2 奇偶函數(shù)與傅里葉變換 4.2.3 調(diào)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(wǎng)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(wǎng)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(xù)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(xù)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(jié) 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(diào)諧高性能濾波器 5.2.4 測量傳輸響應 5.2.5 高速與動態(tài)范圍 5.2.6 極大動態(tài)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(huán)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(jié) 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(yōu)化矢量網(wǎng)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(jié)果 6.2 增益壓縮測量 6.2.1 壓縮的定義 6.2.2 調(diào)幅調(diào)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(chǎn)生大驅(qū)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(wěn)幅 6.5 脈沖調(diào)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(diào)失真的測量技術 6.6.4 掃描模式下的IMD測量 6.6.5 優(yōu)化測量結(jié)果 6.6.6 誤差修正 6.7 噪聲系數(shù)測量 6.7.1 噪聲系數(shù)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(shù) 6.7.4 用Y因子法計算DUT的噪聲系數(shù) 6.7.5 冷源法 6.7.6 噪聲參數(shù) 6.7.7 噪聲系數(shù)測量的誤差校準 6.7.8 噪聲系數(shù)測量的不確定性 6.7.9 噪聲系數(shù)測量結(jié)果的驗證 6.7.10提高噪聲測量精度的方法 6.8 X參數(shù)， 負載牽引測量和有源負載 6.8.1 非線性響應和X參數(shù) 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(jié) 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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(diào)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(qū)動功率對混頻器測量的影響 7.6.1 LO驅(qū)動對混頻器測量的影響 7.6.2 RF驅(qū)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(qū)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(shù) 7.8.1 Y因子法測量混頻器的噪聲系數(shù) 7.8.2 冷源法測量混頻器的噪聲系數(shù) 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(jié) 參考文獻 第8章 矢量網(wǎng)絡分析儀平衡測量 8.1 四端口差分與平衡S參數(shù) 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(wǎng)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(zhuǎn)換器和變換器進行差分測試 8.5.1 轉(zhuǎn)換器與混合轉(zhuǎn)換器 8.5.2 在二端口矢量網(wǎng)絡分析儀上使用混合轉(zhuǎn)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(shù)測量 8.7.1 混合模噪聲系數(shù) 8.7.2 測量設置 8.8 差分器件測量小結(jié) 參考文獻 第9章 高級測量技術 9.1 創(chuàng)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(shù)學推導 9.3 確定夾具的S參數(shù) 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(tǒng)穩(wěn)定性 9.9.1 確定電纜傳輸?shù)姆�(wěn)定性 9.9.2 確定電纜失配的穩(wěn)定性 9.9.3 反射跟蹤的穩(wěn)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(shù) 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
譯者簡介
陳新 2003年畢業(yè)于成都電子科技大學， 同年加入安捷倫科技擔任計量軟件工程師， 2006年開始擔任PNA固件工程師， 是脈沖測量、 增益壓縮、 差分測試等應用的主要開發(fā)者。與Joel合作在IEEE ARFTG年會上發(fā)表論文一篇。 楊洋 2010年畢業(yè)于北京郵電大學信息與通信工程學院， 2010年3月加入安捷倫科技軟件有限公司， 擔任軟件研發(fā)工程師至今。負責網(wǎng)絡分析儀Firmware的研發(fā)工作。 胡雨辰 分別于1999年和2001年獲得清華大學電機工程系本科和碩士學位。2006年9月加入安捷倫科技公司， 負責物理層測試系統(tǒng)（PLTS）的研發(fā)工作， 以及和安捷倫元器件測試部團隊一起共同研發(fā)安捷倫網(wǎng)絡分析儀的固件和應用軟件。2008年獲得安捷倫科技創(chuàng)新最高獎Barnholt Award。目前負責非線性矢量網(wǎng)絡分析儀（NVNA）的軟件研發(fā)和材料測試軟件的研發(fā)指導工作。 吳昊 2012年7月畢業(yè)于清華大學電子工程系， 隨后加入安捷倫科技軟件有限公司并擔任軟件研發(fā)工程師至今， 主要從事安捷倫材料測試軟件的研發(fā)工作。 張亞平 2004年畢業(yè)于北京科技大學機械工程學院， 2006年加入安捷倫公司元器件測試部門， 負責PNA應用軟件（PLTS, AFR）的設計與開發(fā)工作。 劉娜 2009年畢業(yè)于北京郵電大學， 同年加入安捷倫公司， 主要負責阻抗分析儀和網(wǎng)絡分析儀的應用支持， 目前擔任元器件事業(yè)部市場應用工程師。 程寧 2007年畢業(yè)于北京郵電大學電信工程學院， 加入安捷倫科技后擔任軟件研發(fā)工程師， 有六年的時間負責安捷倫物理層測試系統(tǒng)（PLTS）的研發(fā)工作。期間曾和Joel Dunsmore一同在ARFTG, DesignCon上發(fā)表過多篇與夾具移除相關的文章�，F(xiàn)在安捷倫元器件測試部擔任應用工程師。 推 薦 序 電子元器件的不斷發(fā)展和進步帶動了整個產(chǎn)業(yè)的升級和變革。無處不在的高速無線互聯(lián)網(wǎng)， 多模多頻段的智能終端， 大規(guī)模MIMO天線陣列……無不依賴于元器件性能的提升， 新型材料的采用， 集成和互連工藝的進步， 以及大批量， 小型化和低成本帶來的精益生產(chǎn)制造管理。作為支撐產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的基礎， 電子測試和測量儀器為元器件建模、 特征參數(shù)提取、 設計性能優(yōu)化， 以及質(zhì)量管理和控制都起到至關重要的作用�，F(xiàn)在我非常高興能向國內(nèi)同仁介紹喬爾敦思摩爾（Joel Dunsmore）博士最新推出的專著， 相信這本微波器件測量手冊能為廣大從事射頻、 微波以及高速數(shù)字設計和測試的工程師， 電子工程專業(yè)的學生， 及其他業(yè)內(nèi)專業(yè)人士提供最新的測量理論和技術。相信集30年微波測試經(jīng)驗于大成的本手冊一定能成為廣大電子工程師手邊的工具書。 我在7年前安捷倫中國研發(fā)中心啟動差分器件測量項目時認識了喬爾博士。作為安捷倫矢量網(wǎng)絡分析儀的主要設計者之一， 喬爾在測量應用算法設計、 測試流程及用戶體驗， 以及產(chǎn)品質(zhì)量總體把控等諸方面都做出、 卓越貢獻。作為安捷倫最高級別的技術人員， 喬爾用他深厚的微波理論功底和純熟的器件測量知識而成為眾多年輕工程師的偶像； 他多年來行走于世界各地最先進的射頻和微波技術開發(fā)中心， 熱忱為用戶解決最具挑戰(zhàn)的測試問題， 毫無保留地分享他的經(jīng)驗， 從而贏得了眾多用戶的喜愛與尊敬。在過去7年間， 通過與喬爾和其他國外同事合作， 安捷倫中國通信產(chǎn)品中心在網(wǎng)絡分析儀上開發(fā)了很多創(chuàng)新軟件產(chǎn)品。作為業(yè)界翹楚， 安捷倫電子測量儀器以高性能、 高精度和高可靠性贏得信任。通過把先進的測量方法集成于儀器平臺， 以系列化應用軟件來幫助工程師解決最棘手的測試問題， 安捷倫為電子測試和測量行業(yè)設立了新的標桿。作為網(wǎng)絡分析儀最好的應用指南， 這本微波器件測量手冊不僅全面系統(tǒng)地闡述了支持高精度測量背后的理論， 還將其付諸實際測量， 諸如對各種器件測試方法的利弊取舍， 儀器設置如何保證符合真實場景， 連接和夾具如何影響測量結(jié)果……這些對獲得完整、 可信和有效的測試數(shù)據(jù)尤為重要。 為數(shù)不少的中國工程師曾有機會參加喬爾的技術講座， 他也曾多次拜訪國內(nèi)的多個無線通信研發(fā)中心和電子器件設計院所。在北京的一次研討會后， 我曾詢問有否可能把他近幾年的工作成果集結(jié)成冊。未曾料想， 他已經(jīng)利用周末和出差間歇開始寫作。于是我們國內(nèi)的同事開始籌措翻譯工作， 爭取盡早推出中文版本。為了高質(zhì)量地完成這一專業(yè)翻譯工作， 眾多研發(fā)和應用工程師投入了大量的個人時間。每一位譯稿參與者都有幸與喬爾合作。陳新和楊洋是平衡器件測量、 脈沖測量、 器件控制協(xié)同測試軟件的主要開發(fā)人員； 胡雨辰獨立完成了非線性X參數(shù)應用軟件的設計和開發(fā)； 張亞平和程寧是物理層測試應用軟件的主要開發(fā)者， 并在測量夾具自動去除上很有創(chuàng)新； 新加入團隊的吳昊為材料測試軟件的最新發(fā)布做出了貢獻。劉迪作為應用工程師曾為很多用戶在放大器參數(shù)提取和測試夾具設計等方面提供技術支持和服務…… 完成一本技術專著翻譯的挑戰(zhàn)大大超越了我們的預想。在此感謝作為翻譯項目管理和總協(xié)調(diào)者的應用工程師劉娜， 以及其他為本書能順利出版做出貢獻的同事。希望這本書能為業(yè)界同仁提供切實的幫助。 安捷倫科技中國通信產(chǎn)品中心總經(jīng)理 譯 者 序 本書是由安捷倫科技公司院士級專家Joel Dunsmore博士編寫的關于微波測量的理論與應用著作。自1983年從俄勒岡州立大學畢業(yè)以后， Joel先生在惠普/安捷倫已經(jīng)工作了30多年， 在射頻微波測試領域積累了豐富的理論和實踐經(jīng)驗。本書的譯者全部為安捷倫元器件測量部門在中國的資深研發(fā)工程師和市場工程師， 在國內(nèi)射頻微波領域也有著豐富的經(jīng)驗。各位譯者在通讀了各章之后深切體會到本書的博大精深和其對微波測量的實用性， 以及Joel博士對微波測量的深刻理解和見地。本書的各種公式圖表都有助于理解實際測量中的問題， 同時文字表述上盡量不用復雜的定義。本書第1章中有對常用概念的回顧， 但是后面的大部分內(nèi)容都是偏向應用的， 適合對射頻微波測量有一定基礎的工程師進行閱讀。 在翻譯過程中， 譯者對全文中的極少數(shù)筆誤和疏漏之處進行了修正， 并盡量使用業(yè)內(nèi)常用語言進行描述和解釋， 力求中文版與英文原版一樣體現(xiàn)出內(nèi)容的實用性和易讀性， 使讀者真正理解并受益。 全書的翻譯分工為： 前言和第1章由劉娜翻譯， 第2章由楊洋翻譯， 第3章由楊洋和程寧共同翻譯， 第4章由吳昊翻譯， 第5章由吳昊和胡雨辰共同翻譯， 第6章由胡雨辰和陳新共同翻譯， 第7章由陳新和張亞平共同翻譯， 第8章由張亞平翻譯， 第9章由程寧翻譯。參與全書校對工作的除上述翻譯工作人員之外， 還有劉迪、 石會敏和曹旭等。 本書的翻譯工作得到了安捷倫科技中國通信產(chǎn)品中心總經(jīng)理魏向東的大力支持、 鼓勵和幫助， 在此我們深表感謝！同時也由衷地感謝元器件測量部門市場部經(jīng)理李堅， 研發(fā)部經(jīng)理張擁勛， 以及現(xiàn)Maury公司中國區(qū)總經(jīng)理張念民先生對此書翻譯工作和成功出版所付出的時間與努力！ 由于時間倉促， 其中的錯誤和不妥之處在所難免， 懇請各位讀者進行批評指正， 共同進步。 序 電子行業(yè)在過去的20年里發(fā)生了翻天覆地的變化： 系統(tǒng)性能有了巨大的改進， 硬件尺寸越來越小， 質(zhì)量和可靠性都有了很大提高， 制造的成本也越來越低。在這種形勢下， 其底層的射頻測試與測量技術也同時飛速發(fā)展著�，F(xiàn)在的很多射頻測試設備可以毫秒級的速度來測量-100 dBm以下的信號。更令人稱奇的是， 測量儀表的射頻測量功能與計算機的軟件分析功能相結(jié)合， 可以構建被測件的線性與非線性模型， 大大縮短了設計人員的設計周期。 在這種革命性的發(fā)展變化中， 射頻與微波器件起著非常重要的作用。由于器件的尺寸越來越小， 塑料的使用減少了， 對質(zhì)量的要求越來越高， 成本也大大減少。同時， 測試夾具和互連器件經(jīng)過定性分析與產(chǎn)線測量， 其精度也達到了前所未有的高度。與這種發(fā)展趨勢相呼應的是， 測量設備能夠?qū)ι漕l微波器件進行快速精準的測量。射頻微波器件制造商的成功與否已經(jīng)與器件設計、 驗證和生產(chǎn)階段的測量質(zhì)量和測量能力直接相關。從實際的角度講， 測試必須是快速的（1~2 s）， 精度必須很高（百分之一dB）并且重復性非常好。器件生產(chǎn)周期的每一步都對測量精度和數(shù)據(jù)收集有著獨特的要求。 在設計階段， 必須全面地表征元器件的性能（包括幅度和相位）來為以后的制造環(huán)節(jié)做一個參考。因此需要在實際測試時對整個測試的配置進行測量， 以去除測試設置和夾具的影響， 保證測試得到的最終數(shù)據(jù)只包含被測器件的特性。因此， 設計階段得到的性能數(shù)據(jù)是未來產(chǎn)線中進行批量測試統(tǒng)計評估的黃金參考。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)定義產(chǎn)線產(chǎn)品為合格和不合格， 通常來說其標準偏差就是測試或質(zhì)檢工程師為了評估產(chǎn)品通過率而密切監(jiān)測的數(shù)據(jù)。 當給一個器件公布其指標數(shù)據(jù)時， 我們需要知道這個數(shù)據(jù)只是該器件總體性能的一個描述。只有提供了所有參數(shù)的數(shù)據(jù)和圖表（包括幅度和相位）， 才能知道這個器件的真實性能。除此之外， 當用戶測試這些器件的性能時， 不僅要提供標定值以內(nèi)（合規(guī)）的數(shù)據(jù)， 也需要提供標定值以外（不合規(guī)）的數(shù)據(jù)。 對于一個非線性器件來說（如混頻器）， 射頻和本振會產(chǎn)生高階諧波， 同時由于指定頻率以外的負載阻抗影響， 高階諧波會反射回混頻器， 導致期望信號和諧波之間互相作用。值得慶幸的是， 目前的網(wǎng)絡儀可以快速容易地測量這些諧波。Dunsmore先生抓住了這些現(xiàn)代測量方法的精髓， 通過這本書他告訴測試工程師不僅要測量， 更要了解測量中的基本概念， 對測量的結(jié)果進行預估， 以及考慮到測試環(huán)境中的各種潛在的誤差， 如何去除測試設置影響而得到真實有效的DUT測量結(jié)果。我非常相信這本書會作為了解測量方法、 測試框圖和測量局限性的一本參考讀物， 并在制造商和測量用戶之間搭起一座橋梁。我相信本書在射頻微波界未來的發(fā)展中具有不可估量的參考價值。 Harvey Kaylie Mini-Circuits公司創(chuàng)始人兼總裁 前 言 本書內(nèi)容的難度介于基礎與高級之間， 同時也兼顧理論與實際應用。但是其間的界限并非絲絲分明， 如果讀者的培訓或測量經(jīng)驗比較多， 也許能察覺一二。本書大部分內(nèi)容是關于測量技術的， 但為了便于設計和測試人員理解， 也有相當?shù)膬?nèi)容是有關器件屬性的， 因為測試的目的就是為了確保測量參數(shù)符合器件的簡化模型。在實際應用中， 一些預期之外的事件可能會占掉測量和查錯的大部分時間， 尤其是測量放大器、 混頻器等有源器件時。 測量微波器件的基本儀器就是矢量網(wǎng)絡分析儀， 而近期的一些技術改進也使得網(wǎng)絡分析儀可以測試比簡單的增益和匹配復雜百倍的情況。作為一個有30多年經(jīng)驗的網(wǎng)絡分析儀設計工程師， 我曾給大量的微波測試做過顧問， 從簡單的手機電話， 到復雜的雷達多工器等。而本書的出發(fā)點和目標是給讀者分享一些我多年積累的經(jīng)驗， 以幫助研發(fā)人員和測試工程師改善測試質(zhì)量和效率。本書的核心是現(xiàn)代測量方法， 也會分享一些隨著儀器發(fā)展的傳統(tǒng)方法與新技術之間的區(qū)別。 本書第1章是微波理論與微波器件的概述。前半部分介紹了射頻和微波的一些通用概念， 列舉了一些重要的數(shù)學結(jié)論， 這些數(shù)學公式非常有助于對后續(xù)章節(jié)的理解。后半部分介紹了一些常見的微波連接器， 傳輸線和器件， 還介紹了基本的微波測量儀器。本章對射頻微波測試的新手是非常有用的。 第2章介紹了目前常用矢量網(wǎng)絡分析儀的結(jié)構和組成， 以及其局限性。對于有些用戶來說這方面的內(nèi)容不需要知道太多， 但對于想深入準確地理解測試結(jié)果的測試工程師來說， 這部分內(nèi)容是非常實用的， 可以幫助他們發(fā)現(xiàn)矢量網(wǎng)絡分析儀自身配置對整體測量結(jié)果的影響。目前的現(xiàn)代矢量網(wǎng)絡分析儀可以進行相當廣泛的測量， 包括失真、 功率和噪聲系數(shù)等， 但究其根本都是一般的S參數(shù)測量（本章的第二部分將給出由S參數(shù)計算得到的各種有用參數(shù)）。 在使用矢量網(wǎng)絡分析儀時最神秘的部分也許就是校準和誤差校正了。第3章介紹矢量網(wǎng)絡分析儀的誤差源模型、 校準方法， 討論不確定度和校準殘留誤差。本章還介紹了源功率校準和接收機功率校準技術， 這些內(nèi)容目前在其他的書籍上很難找到。最后給出了一些影響矢量網(wǎng)絡分析儀校準效果的因素和實例分析。 第4章是與數(shù)學公式相關最多的， 討論了一些用網(wǎng)絡分析儀進行時域轉(zhuǎn)換時比較實用的問題， 特別介紹了“門選通”（gating）的作用和補償方法。本書的前四章不僅包含了引導性的信息， 也覆蓋了一些微波器件測量的方法。 其他的章節(jié)都是針對特定微波器件的應用實例來進行討論的。第5章是無源微波器件， 如電纜和轉(zhuǎn)接頭， 傳輸線， 濾波器， 隔離器和耦合器， 等等。對于每一種器件， 書中都介紹了一些測量的最佳實踐和常見問題的解決方法。 第6章的內(nèi)容是測量放大器， 為了更好地理解放大器的特性， 中間還穿插了一些必須理解的概念。其間還特別提到了測量高增益和大功率放大器時遇到的一些問題， 包括脈沖射頻測試。對于非線性測試， 如諧波和雙音互調(diào)測試， 失真和噪聲測量， 無論是用頻譜儀還是網(wǎng)絡分析儀來測量， 其概念都是一致的。 第7章將有源器件的討論擴展到混頻器的范圍。由于缺乏混頻器的測量經(jīng)驗， 有些工程師對于混頻器測量的知識大多從比較淺顯的課程中獲得。本章先是詳細討論了混頻器和頻率轉(zhuǎn)換器件的模型與主要特性�；祛l器的測量方法可能會非常復雜， 尤其是相位和時延響應測量。本章對幾種主要的測量方法進行了討論， 包括校準、 使用相位參考件等， 這些信息都是第一次展現(xiàn)給讀者。除了幅度和相位的頻率響應， 本章也介紹了混頻器特性和射頻， 本振功率， 還有失真和噪聲的測量。對于混頻器和頻率轉(zhuǎn)換器件相關的測試工程師來說， 本章是絕佳的閱讀參考文獻。 第8章引入了差分與平衡器件的概念， 并給出了較為詳細的差分器件的分析和測量方法， 包括非線性響應、 噪聲系數(shù)與失真等。 第9章介紹了一些對測試工程師非常有用的技術與概念， 尤其是與測量夾具相關的， 例如創(chuàng)建夾具內(nèi)校準件等。 致 謝 感謝我的同事在本書的編寫和檢查過程中所給予的幫助。感謝研發(fā)經(jīng)理Henri Komrij和元器件測量部門總經(jīng)理Greg Peters從本書的初始規(guī)劃之時就給予的大力支持。衷心感謝我們實驗室的以下研發(fā)工程師在原稿內(nèi)容檢查時給予的各自專業(yè)領域的意見： Keith Anderson, Dara Sarislani, Dave Blackham, Ken Wong, Shinya Goto, Bob Shoulders, Dave Ballo, Clive Barnett, 程寧， 陳新， Mihai Marcu 和 Loren Betts等。感謝他們對于本書的成功完成所給予的巨大幫助。如果書中還殘存其他的錯誤， 我表示很抱歉并且承擔全部責任。 書中所列舉的諸多較新的測量技術和方法都依賴于其復雜但精確的實現(xiàn)， 因此在這里我要感謝我們的軟件設計組成員： Johan Ericsson, SueWood, Jim Kerr, Phil Hoard, Jade Hughes, Brad Hokkanen, Niels Jensen, Raymond Taylor, Dennis McCarthy, Andy Cannon, Wil Stark, 胡雨辰， Zhi-Wen Wong 和楊洋等， 以及他們的經(jīng)理Sean Hubert, Qi Gao 和 Dexter Yamaguchi， 感謝他們幾年來對于我們產(chǎn)品的實現(xiàn)所給予的所有幫助。 最后我想紀念一下我在英國利茲大學的博士生顧問， 并且同時也是我在HP和安捷倫公司的同事Roger Pollard博士， 感謝他的意見、 指導以及對我的友誼。我會永遠懷念他。 Joel P. Dunsmore 于Sebastopol, CA
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