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第一部分微波测量基础
第1章微波电路理论基础
1.1微波导波系统
1.1.1两种分析方法
1.1.2导波系统的普遍解
1.1.3导波系统的基本特性
1.2常用微波传输系统
1.2.1矩形波导
1.2.2圆波导
1.2.3同轴线
1.3微波传输线基本知识
1.3.1微波传输线
1.3.2传输线的特性参量
1.3.3匹配概念和传输线的工作状态
1.3.4传输线的实用工具阻抗圆图
参考文献
第2章微波测量引论
2.1微波信号
2.1.1微波波段划分
2.1.2微波信号特性
2.2微波网络
2.2.1概述
2.2.2网络分析
2.2.3散射参量
2.3微波元件
2.3.1衰减器
2.3.2隔离器与环行器
2.3.3移相器
2.3.4滤波器
2.3.5定向耦合器
2.3.6功率分配器
2.3.7负载
2.3.8短路器
2.3.9检波器
2.3.10连接器与适配器
2.4微波系统
2.4.1信号源
2.4.2微波测量电路
2.4.3检测指示装置
2.5微波测量
2.5.1测量分类
2.5.2分析域
2.5.3微波测量的特殊性
2.6行波管测量
2.6.1行波管的工作原理
2.6.2行波管的主特性
2.6.3行波管的副特性
参考文献
第3章信号流图分析方法
3.1历史回顾
3.2信号流图的构建
3.2.1构建法则
3.2.2基本术语定义
3.2.3常用微波网络的信号流图
3.3求解信号流图的解析法
3.3.1Mason公式--不接触回路定理
3.3.2求解实例
3.4求解信号流图的作图法
3.4.1信号流图化简法则
3.4.2求解实例
3.5信号流图的应用
3.5.1标量网络分析系统
3.5.2矢量网络分析系统
参考文献
第4章测量不确定度概述
4.1测量的基本概念
4.1.1基本术语
4.1.2测量的意义
4.2传统的测量误差理论
4.2.1传统误差理论的废止原因
4.2.2测量准确度、精密度和精确度
4.2.3测量误差及其分类
4.2.4测量仪器特性的表示
4.2.5对测量仪器计量标准的要求
4.2.6评定测量结果的新规范
4.3随机变量和概率分布函数
4.3.1随机变量及其分类
4.3.2概率和概率分布函数
4.3.3常见随机变量的概率分布
4.4测量不确定度的基本概念
4.4.1测量不确定度的定义
4.4.2测量不确定度与测量误差的区别
4.4.3基本术语
4.4.4测量不确定度的分类
4.5不确定度的评定
4.5.1标准不确定度的A类评定
4.5.2标准不确定度的B类评定
4.5.3合成标准不确定度的评定
4.5.4扩展不确定度的评定
4.5.5测量结果的报告
参考文献
第二部分微波信号分析
第5章微波功率测量
5.1微波功率测量原理和方法
5.1.1微波功率传输系统
5.1.2无反射功率和资用功率
5.1.3功率测量目标的讨论
5.1.4功率测量方程
5.1.5扩大功率计量程的方法
5.1.6脉冲功率测量
5.2微波功率计
5.2.1微波功率计的一般组成
5.2.2微波功率计的分类
5.2.3量热式功率计
5.2.4测热电阻功率计
5.2.5热电偶式功率计
5.2.6二极管式功率计
5.2.7微波峰值功率计
5.2.8微波功率计的主要技术特性
5.2.9功率计的使用操作
5.3微波功率测量不确定度分析
5.3.1功率测量的不确定度来源
5.3.2功率测量不确定度的评定
5.3.3测量实例分析
5.3.4降低功率测量不确定度的主要途径
参考文献
第6章微波频率与波长测量
6.1概述
6.2微波频率测量原理与方法
6.2.1计数式频率计的基本原理
6.2.2微波计数式频率计的工作原理
6.2.3微波计数式频率计的主要性能参量
6.2.4微波计数式频率计的使用操作
6.3微波波长测量原理与方法
6.3.1谐振式波长计的基本原理
6.3.2系统连接
6.3.3校准方法
6.3.4使用注意事项
6.3.5波长计的测量误差
参考文献
第7章微波频谱分析
7.1电信号的频谱
7.1.1时域与频域
7.1.2常见信号的傅里叶谱
7.2频谱分析仪的工作原理
7.2.1实时分析与非实时分析
7.2.2扫频外差式频谱分析仪的工作原理
7.2.3频谱分析仪的特性参量
7.2.4脉冲调制载波信号的频谱特征
7.2.5频谱仪工作原理提要
7.3频谱分析仪的使用操作
7.3.1面板与按键
7.3.2屏幕显示
7.3.3测量基本步骤
7.3.4使用注意事项
7.4扩展频率上限的无预选外混频测量
7.4.1谐波混频原理
7.4.2谱线标称值与真假信号
7.4.3全谱线表达式
7.4.4谱线间距表达式
7.4.5谐波混频实例
7.4.6信号识别原理
7.4.7自动识别系统实例
7.5频谱分析仪的主要应用
7.5.1连续波信号测量
7.5.2脉冲调制载波信号测量
7.5.3信号调制情况分析
7.5.4线性网络增益或衰减测量
参考文献
第8章微波噪声测量213
8.1噪声的基本概念213
8.1.1噪声与电路热噪声213
8.1.2噪声的幅度特性---时域分析213
8.1.3噪声的频率特性---频域分析215
8.1.4单口网络的噪声特性216
8.1.5双口网络的噪声特性218
8.1.6级联网络的噪声特性223
8.1.7噪声特性概要228
8.2噪声测量技术229
8.2.1噪声功率谱密度测量229
8.2.2中小噪声系数测量---噪声4法231
8.2.3大噪声系数测量---信号4法234
8.2.4频谱仪噪声特性的测量237
8.3测量误差分析239
8.3.1一般考虑239
8.3.2噪声4法测量的误差分析239
8.3.3信号4法测量的误差分析242
参考文献244
第三部分微波网络分析
第9章标量网络分析245
9.1概述245
9.2分析对象与被测参量246
9.2.1分析对象246
9.2.2被测参量246
9.3测量系统247
9.3.1扫频4247
9.3.2微波测量电路249
9.3.3标量网络分析仪251
9.4标量反射测量252
9.4.1基本系统配置252
9.4.2测量方法253
9.4.3测量误差254
9.5标量传输测量261
9.5.1基本系统配置261
9.5.2测量方法263
9.5.3测量误差263
9.6标网的使用操作267
9.6.1系统组建267
9.6.2面板与显示268
9.6.3测量步骤269
9.6.4使用注意事项271
参考文献271
第10章矢量网络分析272
10.1概述272
10.1.1应用场合272
10.1.2测量对象272
10.2矢量网络分析原理273
10.2.1基本系统组成273
10.2.2基本工作原理274
10.3误差修正技术275
10.3.1微波电路系统误差275
10.3.2测量误差模型276
10.3.3误差模型参数的测定---校准278
10.3.4常用校准类型279
10.4矢网的人机界面281
10.4.1面板与显示屏281
10.4.2显示设置283
10.4.3数据格式设置285
10.5校准操作287
10.5.1测量参考面和校准工具箱287
10.5.2校准方法289
10.5.3校准的特殊问题289
10.6测量步骤292
10.7系统测量精度295
10.7.1测量误差4295
第四部分微波管参量综合测量
第11章微波材料电磁特性测量
第12章慢波结构色散特性与耦合阻抗测量
第13章行波管基本特性测量
第14章行波管副特性测量
第15章自动测试系统组建与编程
附录
参考文献
前言第一章 绪论第一节 互换性概述第二节 加工误差和公差第三节 极限与配合标准第四节 技术测量概念第五节 本课程的性质、任务与基本要求思考题与习题第二章 光滑孔、轴尺寸的公差与配合第一节 公差与配合的...
第2版前言第1版前言第1章 土方工程1.1 土的分类与工程性质1.2 场地平整、土方量计算与土方调配1.3 基坑土方开挖准备与降排水1.4 基坑边坡与坑壁支护1.5 土方工程的机械化施工复习思考题第2...
第一篇 个人礼仪1 讲究礼貌 语言文明2 规范姿势 举止优雅3 服饰得体 注重形象第二篇 家庭礼仪1 家庭和睦 尊重长辈2 情同手足 有爱同辈第三篇 校园礼仪1 尊重师长 虚心学习2 团结同学 共同进...
电厂图书目录
柜号 序号 G1 1 G1 2 G1 3 G2 4 G2 5 G2 6 G2 7 G2 8 G2 9 G1 10 G2 11 G2 12 G2 13 G2 14 G1 15 G1 16 G1 17 G2 18 G2 19 G2 20 G1 21 G3 22 G3 23 G3 24 G3 25 G3 26 G3 27 G1 28 G1 29 G3 30 G3 31 G2 32 G2 33 G2 34 G2 35 G2 36 G2 37 G2 38 下右 39 下右 40 下右 41 下右 42 下右 43 下右 44 下右 45 下右 46 下右 47 下右 48 下右 49 下右 50 下右 51 下右 52 下右 53 下左 54 下左 55 下左 56 下左 57 下左 58 下左 59 下左 60 下左 61 下左 62 下左 63 下左 64 下左 65 下左 66 下左 67 下
工程常用图书目录
1 工程常用图书目录(电气、给排水、暖通、结构、建筑) 序号 图书编号 图书名称 价格(元) 备注 JTJ-工程 -24 2009JSCS-5 全国民用建筑工程设计技术措施-电气 128 JTJ-工程 -25 2009JSCS-3 全国民用建筑工程设计技术措施-给水排水 136 JTJ-工程 -26 2009JSCS-4 全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调 ?动力 98 JTJ-工程 -27 2009JSCS-2 全国民用建筑工程设计技术措施-结构(结构体系) 48 JTJ-工程 -28 2007JSCS-KR 全国民用建筑工程设计技术措施 节能专篇-暖通空调 ?动力 54 JTJ-工程 -29 11G101-1 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图(现浇混凝土框架、剪力墙、框架 -剪力墙、框 支剪力墙结构、现浇混凝土楼面与屋面板) 69 代替 00G101
工作在微波波段的真空电子器件。简称微波管。电磁波谱中的微波波段通常指频率在300兆赫到3000吉赫, 对应波长在1米~0.1毫米之间的电磁波。在第二次世界大战期间微波雷达出现后,微波管迅即得到大量应用。20世纪50年代以来,它的应用已迅速扩展到微波中继通信、卫星通信、电视广播、导航、能量传输、工业和民用加热、科学研究等方面。微波电子管主要包括3类原理上不同的器件,即静电控制微波电子管(如在静电控制电子管基础上发展出来的微波三极管与四极管)、普通微波管(如磁控管、速调管、行波管、正交场放大管)和新原理微波管(如回旋管)。由于受到电子惯性等限制,早期的静电控制电子管不能工作到米波波长。20世纪30~40年代出现利用电子速度-密度调制的渡越时间微波管(常称普通微波管),将工作波长推进到厘米波。由于普通微波管受到电子空间电荷拒斥力等限制,工作波长不能达到毫米波的短波端,所以60~70年代又出现回旋管等新原理微波管。此外,微波管还包括微波气体放电开关管。微波电子管已成为真空电子器件的一个重要组成部分。但进入60~70年代以来,由于同半导体微波器件的激烈竞争,在低频率、小功率方面 ,微波电子管的生产数量逐年下降 。在大功率、高频率和宽频带方面,微波电子管能力还优于半导体器件。
大多数微波管是在第二次世界大战以前发明的。由于雷达应用的需要,2种类型微波管,即磁控管和反射速调管,在第二次世界大战期间得到了大力发展。在第二次世界大战期间和随后的年代,发明了多种类型和结构的微波管。由于效率和增益低、结构复杂等原因,其中大多数没有得到实际应用。5种类型微波管占了主导地位,其中4种是普通微波管,第5种是回旋管。以下5种类型的微波管:
(1)速调管;
(2)行波管;
(3)磁控管;
(4)正交场放大器;
(5)回旋管。
上述5种类型的微波管可以分为下图3所示的3种类别,即线性注管、正交场管和快波管。如果考虑微波管的结构,以及其中的电场和磁场,则上述划分的缘由就十分清楚了。
图1-4和图1-5表示速调管和行波管的基本结构。在这2种管子中,由电子枪形成的电子注线性地通过高频电路到达收集极。在速调管中,高频电路是由若干个谐振腔组成的,谐振腔间没有电磁耦合。高频输入信号对电子注中的电子加速或减速。在电子注漂移过程中,较快的电子赶上较慢的电子,形成了电子群聚,电子注中的高频电流随电子注向前移动而增长。高频电流首先耦合到中间腔(图1-4中只表示出1个中间腔),然后耦合到输出腔。在每一个中间腔,高频电流感应出信号,转而产生增强电子注群聚过程的高频电场。最后,强的高频电流耦合到输出腔,产生高频输出功率。速调管的增益很高,可达60dB或更高,其带宽为百分之几至大约10%,其输出功率电平可达几十MW或更高。
在行波管中,高频电路是连续的,信号可以沿高频电路行进,很像它在传输线中传输一样。高频电路的设计使信号的速度接近通过电路的电子注速度。如图1-5所示,设计电路使信号在电路中产生的电场伸人到电子注中,高频电场使一些电子加速,另外一些电子减速,从而形成电子群聚。当这些电子群聚通过附近的电路时,在电路上感应高频电流,并使电路上的高频场幅度增加。增强的高频电场转而增加电子注的群聚作用,随着电子群聚和电路中高频场沿高频电路以相同速度移动时,电子注中的群聚作用增强。当电子群聚变得更强时,电子注中的高频电流和电路中的高频场将变得更大。最终,被放大的信号从电路中耦合出去。通常,行波管的增益在30dB~ 50dB范围,带宽达20%到超过2个倍频程。对于极宽频带行波管,其输出功率电平为数十瓦,对于窄频带行波管,其输出功率电平为数百kW至MW。
图1-6和图1-7表示磁控管和正交场放大器的基本结构。在这些器件中,阴极是位于中心的圆柱发射体。一般,电子流是沿径向向外移动到作为阳极的高频电路。由于外加磁场垂直于阴极一阳极间电场和电子流方向,因此,电子被迫环绕阴极运动。当高频场存在时,电子群聚,形成轮辐结构。
磁控管是振荡器,其高频电路是由谐振腔组成的。谐振腔的排列使每一个谐振腔产生的高频磁场与相邻谐振腔耦合,在理想情况下,整个谐振腔结构谐振在一个相同频率,相邻谐振腔的高频电场的相位相差180°。高频场振荡时,在谐振腔间隙的高频场图像环绕阴极旋转。如果环绕阴极的电子轮辐与阳极上的旋转场同步,那么,轮辐可以在到达每一个谐振腔间隙时,在谐振腔中感应高频电流,使振荡增强。磁控管的输出功率可达数MW,报导的效率高达88%。
正交场放大器CFA)的工作原理(见图1-7)与行波管相似,设计高频电路使沿电路行进的信号与随之而来的电子同步。在行波管中,电子群聚是沿着行波移动方向形成的,在CFA中,形成电子轮辐,轮辐环绕阴极,且与电路中行进的波同步。电路波的电场增强了轮辐的群聚作用,由轮辐在高频电路上感应的电流增强了电场。电路上的波从输入到输出行进时增长。在某些CFAs中,设计电路使返波作用发生,并产生放大。通常,CFAs的增益小于20dB,而输出功率可能达到几十MW。
微波管是用于产生和放大微波频率范围高频信号的真空电子器件。一般认为,微波频率范围从1GHz~100GHz。毫米波频带是微波频带的一部分,通常从大约30GHz~300GHz。
在固态器件发明以前,微波管是仅有的有源器件,它应用在整个微波波段和在所有的功率电平上。如图3所示,真空器件(微波管)在高功率、高频率应用中占优势,而固态器件大多应用在较低频率和较低功率电平上。
微波管和固态器件的应用范围没有很清楚的分界线,其主要原因是:除了平均功率和频率的因素外,在大多数应用中,还需要考虑其它一些因素。这些因素如下:
(1)一般来说,微波管比固态器件更有效。采用适当的收集极技术,在有些情况下,管子的效率可以接近甚至超过70%。
(2)与固态器件相比,微波管可以工作在更高的温度。高工作温度和高效率相结合,意味着微波管可以比固态器件更小和更轻,而仍然能消除管子中剩余热量。
(3)由于极高的可靠性,许多卫星应用中选择行波管作为放大器。
(4)在许多应用中,宽频带对于某些微波管来说是一个非常重要的因素。对于某些螺旋线行波管(TWTs),其带宽可超过2个倍频程。
因此,即使在功率一频率图(见上图3)上有重叠部分,人们也可以选用微波管来获得系统要求的性能。