　　本書基於作者多年來從事射頻測試和測量的經驗和實驗結果，從工程應用的角度，深入探討瞭各種射頻器件和射頻係統的測試和測量問題，並列舉瞭一些典型的測試案例。全書分為15章：第1～6章（器件篇）介紹瞭應用於射頻測試和測量的各種無源和有源器件，包括電纜、連接器、衰減器、負載、功率分配／閤成器、定嚮耦閤器、濾波器、環流器、隔離器、低噪聲放大器和功率放大器；第7～15章（係統篇）介紹瞭射頻功率、大信號S參數、天饋係統、互調、雜散以及功率放大器的測量，並就頻譜分析儀測量原理和性能指標、電磁環境測試以及射頻測量的不確定度展開討論。

作者簡介

　　硃輝，福州博訊通公司總經理、總工程師，曾任大型天綫研發和大功率廣播發射機國産化等國傢大型項目的課題組組長，長期從事射頻、微波的測試和測量工作，獲省部級二等奬、三等奬多項。

緒論（1）
第1章射頻同軸電纜和連接器（11）
1．1 射頻同軸電纜（12）
1．1．1 性能和指標（12）
1．1．2 同軸電纜的分類和選擇（25）
1．1．3 同軸電纜的執行標準（27）
1．1．4 小結――測試電纜組件的選擇（28）
1．2 射頻同軸連接器（30）
1．2．1 射頻同軸連接器的基本結構（30）
1．2．2 射頻同軸連接器的設計參數（32）
1．2．3 射頻同軸連接器的主要指標（32）
1．2．4 射頻連接器介紹（34）
1．2．5 射頻連接器的無源互調特性（44）
1．2．6 射頻連接器的壽命（45）
1．3 經驗談――保持射頻和微波測量係統的平衡（48）
1．3．1 木桶原理與射頻和微波測量係統（49）
1．3．2 分類保管測試電纜組件和轉接器（49）
1．3．3 射頻測試電纜和轉接器的使用注意事項（51）
1．3．4 關於保護接頭（53）
1．3．5 檢查測試電纜和轉接器（54）
1．3．6 區彆公製和英製連接器（55）
參考文獻（56）
第2章衰減器和負載及其在射頻測試和測量中的應用（57）
2．1 衰減器（58）
2．1．1 射頻衰減器的主要指標和定義（58）
2．1．2 衰減器的分類（62）
2．1．3 進一步討論射頻衰減器的功率係數（67）
2．1．4 衰減器的應用（71）
2．2 負載（77）
2．2．1 負載的主要指標和定義（77）
2．2．2 負載的分類（78）
2．2．3 負載的應用（79）
參考文獻（81）
第3章 Wilkinson功率分配/閤成器和定嚮耦閤器（83）
3．1 Wilkinson功率分配/閤成器（84）
3．1．1 概述（84）
3．1．2 基本指標和定義（85）
3．1．3 隔離度和插入損耗的失配效應（87）
3．1．4 功率容量的限製（88）
3．1．5 Wilkinson功率分配/閤成器的應用（88）
3．2 定嚮耦閤器（92）
3．2．1 概述（92）
3．2．2 基本指標和定義（92）
3．2．3 定嚮耦閤器應用（94）
3．2．4 進一步討論定嚮耦閤器的方嚮性（97）
第4章濾波器（99）
4．1 概述（100）
4．2 濾波器的指標（101）
4．3 雙工器和多工器（107）
4．4 可調濾波器（108）
4．5 濾波器在測試和測量應用中的基本方法（108）
4．5．1 反射式測量法（108）
4．5．2 吸收式測量法（109）
第5章隔離器（111）
5．1 概述（112）
5．2 環流器及隔離器的基本指標及定義（112）
5．3 環流器和隔離器的非綫性特性（115）
5．4 環流器和隔離器的應用（118）
第6章低噪聲放大器和功率放大器及其應用（121）
6．1 低噪聲放大器（122）
6．1．1 低噪聲放大器的基本指標（122）
6．1．2 低噪聲放大器在射頻測試和測量中的應用（126）
6．2 功率放大器（127）
6．2．1 功率放大器的基本指標（128）
6．2．2 多載頻環境下的功率放大器（135）
6．2．3 固態功率放大器的故障弱化（136）
6．2．4 功率放大器在射頻測試和測量中的應用（138）
參考文獻（140）
第7章射頻功率測量（141）
7．1 概述（142）
7．2 射頻功率的定義（143）
7．3 功率電平的計量單位――??dB（分貝）（143）
7．4 射頻功率的測量方法（145）
7．4．1 頻譜分析儀法（145）
7．4．2 終端式測量法（147）
7．4．3 量熱式測量法（148）
7．4．4 通過式測量法（149）
7．5 通過式功率測量技術（149）
7．5．1 THRULINE?――?通過式功率測量技術的先驅（149）
7．5．2 通過式功率測量原理（150）
7．5．3 通過式功率測量法的特點（151）
7．6 數字調製信號――?通過式功率計如何應對？（152）
7．6．1 無源二極管檢波器的局限（152）
7．6．2 數字調製信號功率的定義（153）
7．7 通過式功率測量技術的應用（156）
7．7．1 測量發射機的輸齣功率以及與天綫的匹配（156）
7．7．2 測量功率放大器的輸齣功率和設定VSWR保護門限（157）
7．7．3 測量無源器件的插入損耗（158）
7．8 射頻大功率測量――?終端式還是通過式? （162）
7．9 誤差分析（163）
7．10 深入討論定嚮耦閤器的方嚮性誤差[2] （166）
7．10．1 定嚮耦閤器的方嚮性及其測量（167）
7．10．2 方嚮性誤差（168）
7．10．3 功率和電壓（169）
7．10．4 電壓駐波比和迴波損耗（170）
7．10．5 方嚮性誤差的計算（171）
7．10．6 關於方嚮性誤差的總結（174）
參考文獻（174）
第8章大信號S參數測量（175）
8．1 概述（176）
8．2 為什麼要測量射頻器件的大信號S參數? （178）
8．2．1 無源器件的“功率係數”―― S21的變化（178）
8．2．2 功率放大器的“Hot S22”指標（179）
8．3 大信號S參數的測量方法（179）
8．3．1 大信號S參數測量――?網絡分析儀能做點什麼？（179）
8．3．2 定嚮耦閤器法可以測量S22嗎？（181）
8．3．3 通過式功率計可以測量放大器的S22嗎？（182）
8．3．4 放大器大信號S22的正確測量方法（182）
8．4 功率放大器的大信號S參數測量（183）
8．5 無源器件的大信號S參數測量（185）
8．6 結束語（186）
第9章天饋係統的測量（187）
9．1 概述（188）
9．2 天饋係統的描述（189）
9．3 天饋係統的輸入匹配測量（192）
9．3．1 用網絡分析儀法測量輸入匹配（192）
9．3．2 用通過式法測量輸入匹配（193）
9．4 天饋係統的故障定位測量（194）
9．5 天饋係統的反射互調測量（195）
9．6 天綫的隔離測量（196）
第10章無源互調測量（197）
10．1 概述（198）
10．2 無源互調的定義和錶達方式（199）
10．3 無源互調的類型（201）
10．4 無源互調的産生原因和條件（202）
10．5 無源互調的危害及測量的意義（203）
10．6 無源互調的測量方法（IEC建議）（205）
10．6．1 正嚮（傳輸）互調的測量（206）
10．6．2 反射互調的測量（208）
10．7 新的無源互調問題（209）
10．7．1 反嚮互調及其測量（209）
10．7．2 跨頻段互調測量（212）
10．7．3 諧波測量（213）
10．7．4 其他需要關注的無源互調測量問題（214）
10．8 你需要什麼樣的無源互調測量係統？（215）
10．9 保證無源互調的測量精度（217）
10．10 無源互調測量係統介紹（221）
10．11 結束語（222）
第11章發射係統的雜散測試（223）
11．1 概述（224）
11．2 雜散輻射對通信係統所産生的乾擾（226）
11．3 發射係統産生雜散的原因（228）
11．4 發射係統雜散測試的關鍵（231）
11．5 蜂窩基站的雜散和互調乾擾測試（236）
11．5．1 發射機BTS發射帶內的傳導雜散測試（236）
11．5．2 發射機BTS發射帶外的傳導雜散的測試（237）
11．5．3 BTS係統內部接收帶內雜散和互調的測試及係統間的乾擾測試（239）
11．5．4 與其他係統共存或共址時乾擾的測試（240）
11．5．5 BTS的互調衰減測試（242）
參考文獻（244）
第12章功率放大器的測量（245）
12．1 功率放大器的諧波測量（246）
12．2 放大器的正嚮互調失真測量（247）
12．3 放大器的反嚮互調失真測量（248）
12．4 放大器的輸齣匹配測量（249）
第13章頻譜分析儀基本原理及應用（251）
13．1 概述（252）
13．1．1 時域和頻域（252）
13．1．2 頻域測試（253）
13．2 頻譜分析儀的分類（254）
13．3 掃頻超外差式頻譜分析儀的測量原理（256）
13．4 頻譜分析儀的基本性能指標（259）
13．4．1 頻率測量範圍（259）
13．4．2 頻率分辨率（259）
13．4．3 靈敏度（261）
13．4．4 內部失真（266）
13．4．5 動態範圍（268）
13．4．6 測量精度（272）
13．4．7 測試速度（274）
參考文獻（274）
第14章電磁環境測試（275）
14．1 電磁環境及其測試目的（276）
14．1．1 電磁環境概述（276）
14．1．2 電磁環境測試的目的和內容（276）
14．2 電磁環境測試係統的組成及測試方法（277）
14．2．1 電磁環境測試係統的組成（277）
14．2．2 測試方法（288）
14．3 現場預判和測試報告（290）
14．3．1 測試數據現場預判和記錄（290）
14．3．2 測試報告編製（291）
14．4 測試需要關注的其他事項（292）
結束語（294）
參考文獻（295）
第15章射頻測量的不確定度分析和評估（297）
15．1 測量的基本問題（298）
15．1．1 測量目的（298）
15．1．2 誤差和不確定度的區彆（299）
15．1．3 測量儀器的誤差和不確定度（300）
15．2 測量不確定度的評定與錶示（301）
15．2．1 測量不確定度的錶示方式（301）
15．2．2 測量不確定度的評定方法（301）
15．2．3 測量不確定度與測量結果符閤性評價（306）
15．3 發射功率測量的不確定度評估（307）
15．3．1 理想的直接功率測量評估（307）
15．3．2 存在功率失配和插入損耗的功率測量評估（312）
15．4 頻率誤差測量的不確定度評估（315）
附錄A 常用數據和公式（319）
A．1 VSWR和迴波損耗、反射係數、失配損耗、匹配效率之間的關係（320）
A．2 dBm和mW（W）之間的關係（321）
A．3 常見射頻同軸電纜（321）
A．4 方嚮性誤差（323）

前言/序言

　　前言

　　人類科技的發展速度與時間之間呈非綫性關係，21世紀頭15年的科技進步要超過上一世紀的總和，這種現象可以用“加速迴報定律”來描述。即使在射頻和微波測試技術這樣的傳統領域，從《實用射頻測試和測量》第二版齣版至今短短兩年多的時間，筆者也感覺到這個領域的一些明顯變化。

　　各種射頻和微波自動化測試係統發展迅速，從測量放大器、接收機和發射機的射頻性能指標，到更為復雜的電磁環境測試，人們更多地依賴集成化的測試係統和自動化測試軟件來完成：一方麵，儀錶廠商開始重視各種模塊化的測試儀器，係統集成商則采用這些模塊化的儀錶來開發針對性極強的自動化測試係統；另一方麵，最終到瞭應用環節，使用者隻需輸入一些測試條件，然後輕點“開始測試”的按鈕，係統就會自動輸齣測試結果。

　　隨之産生的一種現象是，年輕一代的從業者開始不重視傳統儀錶（如頻譜分析儀）復雜煩瑣的操作而更加注重測試結果。這一點筆者也有所體會：在以往和用戶的交流中，經常會討論如何設定頻譜儀的分辨率帶寬或者測量帶寬等參數，以保證獲得更加精確的測試值；而近年來用戶則更加關注如何更加快速、有效地獲得他們所關心的最終測試結果。

　　再舉一個器件的例子——“混頻器”。我們知道，混頻器是用在接收機前端的重要器件。在以往，接收機的設計者需要仔細研究混頻器的特性後再決定周邊電路的參數，如本振頻率和功率的設置、輸入功率的控製、輸齣中頻的設置、諧波抑製措施，等等。隨著器件集成化程度的提高，混頻器被越來越多地集成到接收機電路中。如此一來，混頻器這種電路逐漸從一部分人的視綫中“消失”瞭，有一部分人“不需要”接觸混頻器瞭，還有一部分人則“接觸不到”混頻器瞭。

　　更有甚者，筆者在最近的一次用戶拜訪中瞭解到，現在的大功率放大器居然也能集成到整個基站電路中去！而傳統思維中，像功率放大器這樣會産生熱量的大功率部件必然是一個獨立的部件。

　　開始有人擔憂這種現象會造成新一代從業者業務能力的下降。筆者聽到過這樣的觀點：“按照這樣的趨勢，若乾年後，我們單位就沒有懂射頻的人瞭。”

　　那麼我們需要為之擔心嗎？

　　到底是因為先有用戶要求的快速、高效的測試解決方案，還是測試係統的開發者為瞭市場競爭而提齣的“一鍵式”自動化測試係統，這很難考證。作為測試係統的開發者，如果你站在使用者的角度看，要測量一個2～50?GHz放大器的性能，在沒有網絡分析儀的前提下，你是願意用傳統的信號源和頻譜分析儀，花上一天時間采用點測的方式每100?MHz取一個測試點，再人工生成最終的測試麯綫的方法；還是采用自動化測試係統，花半小時以每1?MHz（隻要你願意，任意取樣密度都可以）取一個測試點，並自動生成測試麯綫的方式？從這個角度看，筆者認為上述現象隻是行業的發展趨勢所導緻的結果，就像我們並不懂汽車的內部構造也會開車一樣，不懂頻譜分析儀操作的人也可以準確地完成射頻測量任務。

　　那麼讀者看到這裏，或許會産生疑問：既然這樣，我們還需要學習射頻技術嗎？答案是肯定的，前麵的描述恰恰是筆者希望齣版本書第3版的原因。

　　相對於計算機和人工智能技術而言，射頻和微波技術依然屬於傳統行業。這個行業數十年來的發展主要體現在材料和工藝方麵，如采用場效應管放大器替代參量放大器，采用高介電常數的介質材料以縮小電路的體積。絕大部分射頻和微波器件遵循傳統理論並無革命性的突破，比如：天綫的尺寸與其工作波長有關；射頻衰減器遵循能量守恒定律，材料的導熱性能好，纔能縮小其體積；等等。這類例子不勝枚舉。

　　另一方麵，即使射頻和微波測試係統的集成化程度越來越高，但是連接被測器件（DUT）和測試係統的測試電纜組件依然需要由測試者來操作連接，至少到目前為止，尚無任何跡象錶明射頻連接器件會産生革命性的變革。如果你所從事的工作是射頻測試和測量，則無論是哪個細分領域，本書中所描述的器件對你來說存在兩種意義——[張來盛1]?一類是必須瞭解的，每天都要直接麵對的器件，如測試電纜組件和轉接器、天綫、衰減器、濾波器、放大器等；另一類可能你不會直接麵對，但是在你的測試係統內部起著重要的作用的器件，如定嚮耦閤器和功率分配器、隔離器和環流器等，瞭解這些器件的屬性可以讓你對測試係統有更深的理解，從而更好地完成你的測試任務。而本書中所描述的測試應用部分，即可在你有瞭相關的自動化測試係統，瞭解瞭測試原理後就可以幫助你更好地理解和使用這些測試係統。

　　第3版所增加的內容

　　在第3版的編寫工作中，我邀請瞭三位長期從事無綫電測試和測量的專業人士馮雲、郭鋒和史業清參與編寫，他們具有豐富的無綫電頻譜和射頻測量的實際工作經驗，彌補瞭我在這方麵的不足。藉助於大傢的努力，第3版增加瞭“電磁環境測試”、“頻譜分析儀基本原理及應用”、“射頻測量的不確定度分析和評估”三章內容：

　　（1）對於頻譜分析儀，第13章描述其基本工作原理，並穿插討論一些應用技巧。

　　（2）第14章以漫談的形式討論電磁環境測試中的若乾問題，包括測試原理、環境和條件、係統部件（天綫、自動化控製雲颱、濾波器、低噪聲放大器、頻譜分析儀）的選擇、測試方法等。

　　（3）確定度是一個與測量結果相關聯的參數，它和測量結果如影隨形，被用以錶徵閤理地賦予被測量之值的分散性。它來源於人們對誤差的認識，又與傳統的測量誤差相區彆；它可以用於分析影響測量結果的主要因素和評價分析測試方法，但也帶有主觀鑒彆的成分。第15章對不確定度進行分析。

　　本書特點和讀者對象

　　本書是寫給在第一綫從事測量和研製工作的射頻工程師們看的，因為筆者從事的就是這項工作，本書是經驗積纍。對那些希望成為顧問型銷售的市場人員來說，本書也有很好的參考價值，今天，用戶更加希望銷售人員可以為他們提供完整的解決方案；筆者也曾經參與過射頻産品的銷售工作，深知顧問型銷售模式的重要性、魅力以及樂趣所在。而對於在校的大學生，在畢業實習階段，本書將對你有所幫助，你可以將這本書作為連接學校和工作崗位的橋梁，因為這些內容你即將會遇到，如果你想從事微波和射頻這個行業的話。

　　如果你已經有瞭本書第一版或第二版，要是感覺第三版中新增的內容可能對你有所幫助，也不妨再買一本；因為書大概是當今最便宜的商品瞭，更何況知識是無價的。

　　由於水平有限，本書中一定存在錯誤，敬請讀者批評指正。

　　硃輝

　　2015年10月29日於福州

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