射频常用仪器仪表的基本使用和注意事项

附录1:仪器贵重，请小心操作本篇主要介绍射频常用仪器仪表的基本使用和注意事项，文中仪表实例基于公司现有的通用仪表。如需要了解更详细的内容及使用方法，请与仪器管理员联系索取仪器使用说明书。一、数字万用表:1、基本功能：数字万用表作为硬件工程师最基本的仪表，可以测试直流、交流电压、电流；直流电阻；二极管、三极管的直流特性。有些数字万用表还可以测试电容值，但建议射频工程师在测试射频用电容时请选用网络分析仪来测试。2、使用方法：以FLUK数字万用表为例：面板如图所示：A为液晶显示器，可以显示5位数字。测试结果直接从液晶显示器读出。12J为测试项目选择旋钮。可以旋转测试直流电压（DCVOLTAGE）、直流电流（DCCURRENT）、交流电压（ACVOLTAGE）、交流电流（ACVOLTAGE）、直流电阻（RESISTER）、二极管、三极管通断特性等......FLUKE87ABCDEFGHIJKLMNK~N为4个插孔，M孔为接地孔（接黑色表笔）。K,L,N三个孔对应测试项目来分别选择。（接红表笔）第一孔在测试大于10A电流时选择使用，第二孔在测试小电流小于400mA时选择使用。测试电压和电阻时选择使用N孔即可。测试时，根据需要测试的项目通过旋转J选择测试档，把表笔插在对应的孔位。使用红黑表笔测试项目对应两端点，就可以从液晶显示器上读出测试结果（包括单位）。例如：测试一个通路的直流电流大小。首先计算出大概的电流范围，假设在1~10mA之间。旋转J到直流电流测试档（mA/A—），然后把黑表笔插在M处（COM），红表笔插在L处（mA/uA）。把红表笔另一端点到测试单元的电流输出端，黑表笔的另一端点到测试单元的电流输入端。在A处会显示测试结果XXXmA，即被测试通路通过的电流值。3、注意事项：1、使用时一定要把选择旋钮旋转到正确的位置2、一定要把表笔插入对应的孔位二、数字示波器：1、基本功能：数字示波器是一种时域测试、分析仪器，通过测试测试点的电压-时间响应来分析该处信号的正确性。因为它利用信号的周期特性而保证信号能稳定的显示在屏幕上，所以测试点的信号需要是周期信号。另外，示波器的频带宽度和接收信号强度有限，只能测试常用的信号。对于射频信号和电压幅度很小的信号可能因为以上原因而无法测试，就需要使用其他的仪器来完成测试。2、使用方法：以HP54600B为例分析：面板如图所示：A为示波器的显象管显示输出测试波形，可以使用标有类似如¤符号的旋纽来调节示波器的显示亮度。E（1X）、F（2Y）、G（3Z）为示波器的探头输入端，其中G端只能作为触发端使用，不能作为一个单独的测试通道。E、F可以单独进行测试，并且可以设定任何一路作为触发源，让另一端与之同步。测试前准备好测试设备及所需要的测试点，测试点要求与示波器探头能接触牢固。使用时将示波器探头可靠的连接到被测试点，选定一路输出作为触发源（如CHANNA1）。轻按J处的SOURCE按键，在显示器的M处将会出现一级菜单。在菜单选项下的位置上即M处有相应的按键，轻按相应按键，就选中该项。对于我们的例子来说，我们可以轻按“1”下面的按键，就可以HP54600BABCDEFGHIJKLM设定触发源为第一路（CHANNA1）。调节H（LEVEL）按纽，在显示器第一路波形处将会出现一条水平线，线上标记“LEVEL”字样。随作H按纽的转动，该水平线将会上下相应滑动。调节H，让水平线停留在波形的中间部分（如果该波形的上升时间很长的话，可以考虑使用下降沿触发）。根据波形的大概周期，调节I（HOLDOFF）旋纽，使得HOLDOFF值比波形周期稍微偏小。此时显示器上的波形应该稳定的显示出来，如果还不稳定的话，需要配合微调LEVEL、HOLDOFF旋纽，使得显示器上波形稳定输出。基本波形出来后，就可以根据测试者需要的测试重点，通过其他的设置突出每一个测试项。常用的设置按纽功能及使用方法如下：MEASURE：对应有三个单独的按键，位于B处。可以测试波形的常用幅度VOLTAGE特性（包括峰值电压、平均电压等），可以测试波形的常用时域TIME特性（包括频率、周期等），可以测试任何设定的两点的幅度及幅度差、时间差等。SAVE/RECALL：对应有两个单独的按键，位于B的下方。可以存储当前波形，与后面要测试的波形作比较。STORAGE：对应有四个单独的按键，位于C处。可以对当前的波形进行停止和激活操作，用于长时间的分析数据而防止数据的抖动。在本区域还有AUTOSTOREERASE两个键。当按下AUTOSTORE键时，后面的输出波形将会互相重叠，而不会被刷新。ERASE键用来对此种波形的手动刷新。可用于分析波形的抖动情况。VERTICAL：对应有一些按键和旋纽，分为1、2通道。是用来调节波形幅度的大小和在显示器上下位置的，同时也有通道开关功能等对通道控制功能。还可以通过按键“+/-”来对两通道信号做加减运算。HORIZONTAL：对应有一些按键和旋纽。用来调节时间域宽度和显示启始位置的（时间延迟）。可以通过该部分的调节，从时域上展宽波形及在显示器上水平方向滑动波形，观察一个周期内不同时域位置的细致波形。3、注意事项：根据各种型号示波器的不同规定，测试点的电压幅度不能超过规定的幅度范围。在测试小信号时，尽量在最近的地方接地，并缩短接地线长度。三、频谱分析仪：1、基本功能：频谱分析仪是高频工程师不可缺少的工具。它可以通过测试高频频率谱密度来分析射频信号的功率、频谱宽度等信息。2、使用方法：以HP8594为例分析其使用方法。面板如图所示：根据测试的信号的功率大小，选择是否需要增加外置衰减器。然后依次设定工作频率（FREQUENCY）、扫描带宽（SPAN）、频谱仪射频口输入最大信号电平（RFLEVEL）、分析带宽（RB）、视频带宽（VB）、扫描时间（SWEEPTIME）等。FREQUENCY为被测设备的工作带宽内的中心频率，或者是分频段测试时定义的中心频率，标志在频谱仪的横轴中心位置。SPAN为测试带宽，以FREQUENCY为中心，频谱仪的横轴扫描宽度为SPAN。RFLEVEL信号输入电平值。不加衰减器时，通常设定为信号的最高电平值，表示频谱仪显示电平的最大值。加衰减器时可以按照频谱仪的输入值来设置。通常可以设定为最大值，然后根据实际的显示幅度来调整，上下移动显示频谱，直至达到最满意的显示位置。RB根据被测信号的带宽设置分析带宽，一般分析带宽略大于信号实际带宽。为频谱仪接收机的通带带宽。VB为频谱仪的视频输入带宽。SWEEPTIME为频谱仪的扫描刷新时间，可以扑捉暂态信号的频率响应。3、注意事项：输入信号功率必须小于频谱仪的输入允许功率，当接大功率的信号是务必加上衰减器。四、单载频信号源：1、基本功能：提供连续的单载频信号输出，放大器、滤波器等被测设备提供信号源。2、使用方法：以HP8657B为例分析面板如图所示：HP8594E如图所示，B、C等两区为显示区，B显示输出信号的频率值，C显示输出输出信号的功率值。根据需要的信号，设置信号的输出频率，可以按键F，然后通过N处的小键盘直接输入所需要的频率值，在U处选择频率单位。设置完频率值后在B处就会显示出当前的输出频率。同样，可以按A键，然后通过N处的小键盘和U处的单位可以完成信号输出功率的设置。该信号源还可以设置调频和调幅信号输出，只需要在M处做相应的设置即可。3、注意事项：不可在信号输出口接直流电源和大功率信号。五、数字信号源：1、基本功能：根据各种调制需要输出预先设置的各类信号，作为接收机的模拟输入信号源，调试接收机。2、使用方法：以R/S公司的SME03为例分析。R/S公司的SME03信号源提供调频、调幅、GFSK、GMSK等调制方式。仪器设置使用菜单式结构。在主菜单有频率（FREQUENCY）、功率（LEVEL）、调制方式、等，根据需要设置频率和功率电平。在调制方式菜单中可以选择调幅和调频。目前无线通信协议大多采用调频方式。在调频方式下面可以选择GFSK、GMSK、QPSK等调制方式。根据不同的系统的调制方式，选择相应的调制方式。在相应的调制方式菜单下面一级菜单下可以选择相应的参数。包括调制度、调制数据类型、频带宽度等信息。根据系统的要求选择相应的参数，设置就基本完成。正确连接好仪器后就可以使用了。在仪器的右下方有一个键ON/OFF。是用来开关射频信号输出的，使用时轻按该键，在显示器上的RFOFF将会消失，射频信号就已经输出。在仪器的右下方还有一个HELP键，如果对设置有不了解的地方可以通过轻按该键获得帮助信息。3、注意事项：在使用该仪器前请开机一定时间，等待仪器内振荡器稳定后在使用。不可在信号输出口接直流电源和大功率信号。六、任意波形发生器：1、基本功能：提供低频各种类型输出波形信号，包括正弦波、方波、锯齿波等信号。2、使用方法：以HP33120A为例，仪器面板显示器下方有两行按键。通过第一行按键可以设置输出波形类型。在按键上标注有各种波形形式，根据需要直接轻按相应的按键即可。通过第二行按键可以设置输出频率、信号幅度、幅度的偏移（OFFSET）等。仪器的右方有两HP8657BFANUBCM个BNC输出端口，上面的输出信号作为同步信号输出，为其他设备提供同步；下面的输出为任意波形输出。3、注意事项：七、调制域分析仪：1、基本功能：通过对已调频信号的解调来检验信号的调制参数。2、使用方法：以HPXXXX为例。测试时分信号时，使用调制域分析仪需要提供同步信号才能检测射频信号输入。在调制域分析仪的下方有三个BNC端口。其中A为同步信号输入端，C为射频信号输入端。射频信号输入端最大输入信号功率不大于-20dBm。连接好两路信号后，在面板上选择FREQUENCY按键，输入射频频率值。SPAN按键输入射频带宽。根据调制信号的传输码率选择TIME。TIME表示显示器水平显示的时间宽度。开机输入信号，在C口处有一绿色指示灯，该灯闪烁表示已接收到射频信号。此时在显示器上将会显示调制信号。根据纵坐标的幅度可以读取射频调制度等参数。3、注意事项：切忌大功率电平和直流信号输入射频输入端口。八、网络分析仪：一、前面板简介前面板有很多按扭，实现各自不同的功能，主要有：1）“LINE”键，电源键，1表示开，0表示关。2）“软键”，位于显示器的右边，共8个键，根据进程的状态提供不同的功能。3）“ACTIVECHANNEL”区，有2个键，用于两个端口的切换。4）“RESPONSE”区，共8个键，包括显示、校准、标志、尺寸等键。5）“STIMULUS”区，共5个键，主要用于频率的设置。6）“ENTRY”区，主要是数字键和一个调整旋钮。7）“INSTRUMENTSTATE”区，包括重启、打印、保存等。二、常用的测试方法2.1反射参数的测量1）选择一个反射端口。2）选择“START”设定起始频率，选择“STOP”设定终点频率。3）按“CAL”，“CALIBRATIONMENU”进行校准。4）选择“S111-PORT”，屏幕会提示连接“OPEN”。5）连接开路器，屏幕会提示连接“SHORT”。6）连接短路器，屏幕会提示连接“LOAD”。7）连接匹配负载，按“STANDARDDONE”键，校准结束。此时可以连接被测件进行反射参数的测试。8）测试过程中，可以查看驻波、输入阻抗等参数。2.2传输参数的测量1）准备两根测试电缆，分别接上一个端口。2）选择“START”设定起始频率，选择“STOP”设定终点频率。3）按“CAL”，“CALIBRATIONMENU”进行校准。4）按“RESPONSE”键，屏幕出现“OPEN”、“SHORT”“THRU”。5）将两根测试电缆短接，按下“THRU”、“STANDARDDONE”键，校准结束。6）测试过程中，可以使用一些功能键更方便地显示和查看。三、仪器使用注意事项1）仪器的电源必须接地良好。有时仪器会提示“CAUTION：OVERLOADONINPUTX，POWERREDUCED”表示供电电压过大，需待电压稳定之后开机。2）被测元件如果对功率敏感，则注意网络分析仪的输出功率。3）校准件