彭宏利博士
2008.09
微波与射频研究中心
上海交通大学－电信学院－电子工程系
第二讲微波信号源
2.1.概述
微波信号源又称为微波信号发生器
2.1.1.分类
按层次可分为：
1.简易微波信号源
主要用于测试各种微波无源元件。
要求：频率在一定范围内调谐，输出功率可达wM级，并可连续衰减可调。 2.标准微波信号源
主要用于测试微波接收机的各项性能指标。
要求：输出信号的频率和功率能精细地调谐并能准确读数；能将有用信号的大
小准确衰减到微瓦级甚至皮瓦级；能实现各种调制并能在一定范围内调节调制
度。
3.微波扫描信号源
主要用于连续频谱测量或者实时调试
头部跟踪要求：输出频率能在一定范围内扫描。
按用途可分为：
z微波合成信号源，频率精确、频谱优良
数控冲床模具
z微波合成扫频信号源，功能丰富、性能优良
2.1.2.性能指标
1.频率特性
（1） 频率范围：信号源可提供合格信号的频率范围。
（2） 频率准确度和稳定度
（3） 频率分辨率
信号源能够精确控制的输出频率间隔，称为频率分辨率。它体现了信号源的窄
带测量的能力。
（4） 频率切换时间
微波信号源从一个输出频率过渡到另一个输出频率所需要的时间。
（5） 频谱纯度
杂波、调制输出影响频谱纯度；
相位噪声
2.输出特性
（1） 输出电平kvm管理系统
（2） EMC
（3） 输出电平的稳定度、平坦度和准确度
3.调制特性
（1） 调制种类
（2） 调制信号特性
（3） 调制指数
（4） 调制失真
测控系统
（5） 寄生调制
2.2.微波扫描信号源
2.2.1.基本定义
能产生扫频输出信号的频率源称为扫频信号发生器或扫频信号源，简称扫频源。它既可作为独立的测量用信号发生器，又可作为频率特性测量类仪器的前端。
2.2.2.工作原理
典型的扫频源应具备下列三方面功能：
¾产生扫频信号（通常是等幅正弦波）；
¾产生同步输出的扫描信号，可以是三角波、正弦波或锯齿波等；
弹性钢
¾产生同步输出的频率标志，可以是等频率间隔的通用频标、专用于某项测试的专用频标及活动频标。
对扫频源通常的技术要求：
¾在预定频带内有足够大的输出功率，且幅度稳定，以获得最大的动态范围；
¾调频线性好，并有经过校正的频率标记，以便确定频带宽度和点频输出；
¾为使测量误差最小，扫频信号中的寄生振荡和谐波均应很小；
导线弧垂计算公式¾扫频源输出的中心频率稳定，并可以任意调节；
¾频率偏移的范围越宽越好，并可以任意调节。
扫频技术要求指标
微波扫频信号源的基本构成
微波扫频信号源的基本原理
微波主振：VCO，YTO，BWO
主振驱动电路：对微波主振的特性进行驱动，时期处于立项工作状态，包括线性补偿。
扫描发生器：产生标准的扫描信号电压斜坡信号，通过主振动器推动主振实现频率扫描。调制组件：实现微波电平控制，主要部件是调制器
ALC：利用输出组件监测输出信号电平，实现输出电平稳定。
调制驱动器：将调制信号变换成相应地驱动信号，实现对执行部件的控制。
2.2.
3.扫频信号产生方法
微波主振：VCO，YTO，BWO
1.变容二极管电调扫频
常见于射频至微波段。实现简单、输出功率适中、扫频速度较快；扫频宽度小，在宽带扫频时线性差，需额外进行扫频线性补偿。
2.YIG（钇铁石榴石）电调扫频
常用于产生GHz以上频段的信号，利用下变频可实现宽带扫频。可覆盖高达10倍频程的频率范围，扫频线性好、损耗低、稳定性好。
2.2.4.信号的控制
频率控制
电平和幅度控制
2.2.5.宽度扫频方法
1.差频式宽频段扫频
将固定频率的振荡器与作为本振信号的扫频振荡源在混频器上取差频。只要使定频振荡器的输出电平远小于扫频本振的电平，则差频信号的幅度便由定频振荡器的幅度决定，扫频过程中差频幅度可基本保持不变。
2.全基波多频段联合式扫频
将频段相衔接的几个单频段基波扫频振荡器组件封装起来，用逻辑电路控制微波开关，因此可以任意选用某个频段的振荡器输出，也可使几个振荡器依次产生连续的输出频率，实现宽频带扫频。
在上图所示的宽频带扫频方案中，多个输出频率相接的YIG调谐基波扫频源结合在一起，由控制信号
通过PIN开关进行选择、组合，按需提供单频段或多频段联合的扫频输出。两个定向耦合器与两个检波器的组合用于对高、低频段稳幅信号取样。
3.多倍频程宽带扫频
以较宽频带的基波扫频振荡器为基础，除了直接输出这个低频段信号外，还可将它加到可选倍率n的倍频器中以产生若干个较高频段。基波回路与倍频器是同时调谐的。
这种倍频式（谐波式）宽带扫频源较全基波式构造简单，但在高频段输出时可能夹杂来自低频段的部分谐波频率寄生信号；另外，倍频之后的信号寄生调频及噪声也随之倍增。
2.3.微波频率合成信号源
微波合成信号源的基本构成
频率合成器：通过补偿修正主振驱动控制信号，实时修正微波振荡器的输出相位误差，使其具有时基的相对准确度和长期稳定度。
2.3.1.微波频率合成的基本概念
1.频率合成的基本原理
