射频测量基本原理

在射频测试中，人们把待测件看成是个射频网络。这里所指的网络是指一个盒子,不管大小如何,中间装的什么,我们并不一定知道,它只要是对外接有一个同轴连接器,我们就称其为单端口网络(习惯上又叫负载ZL),它上面若装有两个同轴连接器则称为两端口网络。

一、单端口网络的测试

最简单的单端口网络为负载，口上为连接器，后面接一个无感电阻。复杂的可能是个天线的入口。单端口网络的对外参数只有一个反射系数Γ，其他参数如回损、驻波比与阻抗，皆可由其导出。最常用的测反射系数的器件为反射电桥。

1.反射电桥

反射电桥又称电桥反射计或定向电桥，它不过是测反射系数的传感头。它只能测反射并不能测入射。由于它的输出正比于反射系数，因此取名反射电桥是非常恰当的。有人称为驻波电桥，其实驻波电桥只适于那种在里面已装入检波二极管，因而只有幅度信息没有相位信息的电桥。

(1)基本原理

原理图与惠司顿电桥完全相同，只不过结构尺寸改小适于高频连接，并且不再想法调平衡，而是直接取出误差电压而已。

如图所示，除非ZX= Z0否则a、b两点间是有误差电压Vab的。输出正比于反射系数。反射电桥的名称也由此而来。

(2)电桥的基本性能参数

定向性：在电桥测试端口经开短路校正后呈一根水平线，在接上精密负载后，光点应下降，其dB值即定向性。定向性有35dB就不错了，对一般测量绰绰有余；要求高时，要用精密负载校零反射，校后有效定向性即与负载的回损值相当。

测试端口反射：这是指由测试端口向电桥内部看去是否匹配的一个指标，这个指标作到20dB(回损)左右就不错了。这个指标主要影响大反射的测量，而通常主要是测小反射，因此影响不算大，要求高时可加作三项校正校掉。

插入损耗：输入端与测试端间的插损在6dB左右，而输入端与输出端的插损理论值为12dB。

(3)注意事项：这种桥很易损坏，主要是插头超差所引起，这里面有个L-16与N型的问题，虽然已于1990年2月1日宣布国标连接器也采用N型。但实际上L-16仍在大量应用，这样造成若用N型作桥，则L-16插上将损坏电桥，而按L-16作桥则螺纹不对，而且缝太大，对高频不利。

2.三项校正

由于组成仪器的各个功能块由于组成仪器的各个功能块（包括反射电桥）并不理想，为了提高仪器准确度，就有个校正问题。在对单端口网络进行测试时，要作三项校正。

(1)、开路校正

开路校正的实质就是校Γ=1的这一点，频率不高（如2GHz以下）时，只要电桥测试口空着即可。频率高或对相位要求高时，最好接上开路器进行开路校正。

(2)、短路校正

短路校正的实质就是校Γ=-1的这一点，只要在电桥测试口接上短路器进行短路校正即可。

(3)、校零

校零的实质就是校Γ= 0的这一点，当电桥定向性不到30dB时，或测较小的反射时，需要进行校零。在电桥测试口接上精密负载，即可进行校零；精密负载的回损在使用频段内应优于40dB。

3.驻波测量中几个实际问题

⑴ 仪器不是没有误差的

一个待测件在两台仪器上测出的数据是不会完全相同的，因为每台仪器都有一定的误差，那么差多少是合理的呢？这就要作误差估计了。对于一个定向性为40dB的电桥来说，表示入射到反射的漏过信号为0.01，这也就是不确定度的大小；设待测件的的反射为Γ，则读出的反射将为两者的矢量和，由于两者之间的相位可为任何值，其后果是：

Γmax=|Γ|+0.01, Γmin=|Γ|-0.01，即Γ值起伏±0.01。

若定向性为30dB,则Γ值起伏±0.0316。由此也可算出驻波比值的范围或回损值的范围。

在三项校正中，这个定向性不足引入的误差，可由精密负载来校零（也有称校匹配的），其实质是以负载的反射为零。这在1GHz以下还是办得到的，而实际上负载也是有反射的。假如负载也是40dB，那校不校也就无所谓了。假如负载劣于40dB，那反而校坏了。作为工程应用，不宜提出过高要求。矛盾出在有时某一产品在这台仪器上合格而在另一台仪器上不合格，但有时又反过来。这时的实质是产品作得太临界。产品指标一定要留有余地，否则这种矛盾永远存在，靠换仪器来使产品过关只是权宜之计。总之对仪器的误差范围要有所了解，射频器的误差总是比低频仪器的误差大些的。

⑵.注意防止电缆出问题

实际测量中要防止电缆出问题。不是实在必要，不宜通过电缆来进行测试，否则电缆的不完善将影响测试精度。作为测试电缆必须经过检验，其回损优于30dB为宜。随便找一根电缆可能只有十几个dB那是不行的。电缆不好能否进行三项校正来提高精度呢?原则上是可以的。

即使作为连接电缆，也常因接