微波测量基础CH01_part1

《微波测量基础》课程目的

本课程从微波工程的基本概念出发，介绍微波工程中常见的元器件及其参数，介绍以微波作为信息载体的系统（主要是雷达系统、微波通讯系统以及微波遥感系统）中所涉及的概念、参数以及在测量中所需掌握的基本知识，重点讲解微波测量通用仪器——频谱仪和矢量网络分析仪的原理与应用。本课程主要针对即将从事微波领域研究的同学，增加同学们对微波系统及其组成的感性认识，使同学们了解微波测试的基本原理，进而掌握微波测量的常用方法及仪器，为日后的微波系统设计与调试打下基础。

《微波测量基础》课程内容

第一章绪论

介绍测量的基本概念；以雷达方程为引子，展开微波测量的讨论。

第二章微波基本参数及测量仪器

微波测量的基本参数及相关仪器介绍：频率—频率计/频谱仪；功率—功率计/频谱

仪；驻波—测量线/矢网；相移—矢网；阻抗—标网/矢网；S参数—标网/矢网；噪声系数—噪声系数仪/频谱仪/矢网；频率稳定度与相位噪声—信号源分析仪。

第三章频谱测量基础

频谱测量的基本原理及相关仪器应用：信号时域频域关系，频谱测量，频谱仪原理及应用。

第四章网络分析仪原理及应用

传输线理论与S参数及相关测量仪器应用：网络测量，标量网络分析仪原理及应用，矢量网络分析仪原理及应用。

第五章微波系统重要部组件测试

主要微波器件的测量参数及测量方法：功率放大器测试，低噪声放大器测试，混频器测试，耦合器、双工器等微波无源器件测试。

第六章天线测量

天线的基本测量参数及测量方法：近场测试，远场测试。

主要参考书：

(1) Richard Collier，Doug Skinner，Microwave

Measurements，3rd edition，2007.

(2) David M. Pozar，Microwave Engineering，3rd edition,

2004.

(3) 董树义，近代微波测量技术，北京理工大学，1990.

(4) 汤世贤，微波测量, 北京理工大学，1991.

(5) 戴晴，黄纪军，莫锦军，现代微波与天线测量技术，

2008.

网络资源：

Agilent, R&S, 泰克公司网站。

上课方式：

1、授课；

2、请Agilent, R&S, 泰克公司的专家介绍；

3、争取机会参观Agilent, R&S, 泰克公司的开放实验室。考核方式：

1、课堂：20%；

2、平时作业：30%；

3、期终考试：50%。

1.1测量与电子测量　

1.1.1测量及其意义　

测量是通过实验方法对客观事物

取得定量信息即数量概念的过程。

人们通过对客观事物的大量观察和

测量形成定性和定量的认识，归纳、

建立起各种定理和定律，而后又通

过测量来验证这些认识、定理和定

律是否符合实际情况，经过如此反

复实践，逐步认识事物的客观规

律，并用以解释和改造世界。因此

可以说，测量是人类认识和改造世

界的一种不可或缺的手段。

科学发展的历史也证明：科学的进步，生产

的发展，与测量理论、技术、手段的发展和进步是相互依赖、相互促进的。

参考：电子测量技术基础，西电，张永瑞

俄国科学家门捷列夫

曾说：“没有测量，

就没有科学”，“测量

是认识自然界的主要

工具”，

“科学是从测

量开始的。”英国科

学家开尔文也指出“科

学即测量”。俄国科学家门捷列夫

英国科学家开尔文

在现代科学技术和生产力的推动下，最初作为测量器具的仪器已发展成一门较为完整的学科，并在当今国民经济和科技发展中发挥着日益重要的作用。专家总结其作用称：仪器仪表是科学研究的“先行官”，工业生产的“倍增器”，军事上的“战斗力”，国民活动中的“物化法官”。

在王大珩院士心目中，科学仪器一直是一个

备受关注的话题。他曾数次会同其他科学家上书国家有关部门，提出我国应增强对科学仪器的研发力度，振兴仪器仪表工业。

他说：“仪器仪表往往被看做科研和工业生产的‘配角’，然而它早已成为我国科技发展和提升工业产品质量的核心组成部分，作用举足轻重。

事实证明，中国科技实力与经济发展的‘咽喉’，部分地被卡在仪器仪表这一关上。”

参考：科学时报

王大珩指出，发展仪器首先必须澄清一个概念，“仪器”不是“机器”。不过，人们经常认为仪器只是机械，仪器工业是机械工业的一个组成部分。这种概念或许是由于国家把仪器工业归口机械部管理而导致的。同时，在学科上，仪器科技仅是机械学科的一个分支。由此，人们在很长一段时间里对仪器的认识产生了误区，导致这一领域发展严重滞后。

王大珩说，“事实上，仪器与机器有很大差异。机器是改造世界的工具，以认识世界为基础；而仪器的发展是建立在认识世界的基础之上的。正确的概念应当是：仪器是认识世界的工具，机器是改造世界的工具。仪器是认识未知世界的科学工具，也是控制生产过程的工具。”

“从这个角度看，仪器属于信息技术科学，它是认识世界的原始信息数据的源头。”

王大珩认为，我们应当把仪器和机器放到同等地位上，把仪器工业与机械工业同等看待。仪器是机械学、电子学、光学、计算机技术、材料科学、物理学、化学、生物学等学科和先进技术综合作用下的高技术产物。

参考：科学时报

1.1.2电子测量　

电子测量泛指以电子技术为基本手段的一种测量技术。它是测量学和电子学相互结合的产物。电子测量除具体运用电子科学的原理、方法和设备对各种电量、电信号及电路元器件的特性和参数进行测量外，还可通过各种敏感器件和传感装置对非电量进行测量，这种测量方法往往更加方便、快捷、准确，有时是用其他测量方法所不能替代的。因此，电子测量不仅用于电学各专业，也广泛用于物理学、化学、光学、机械学、材料学、生物学、医学等科学领域及生产、国防、交通、通信、商业贸易、生态环境保护乃至日常生活的各个方面。