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Agilent毫米波实验室方案.pdf
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Agilent
毫米波实验室系统方案
第一章:毫米波技术应用背景
毫米波,太赫兹(
THz)
是介于微波和红外之间的一种相干电磁辐射,是人类目前尚 未
完全开发的电磁波谱“空隙区”。由于其频率范围处于电子学和光子学的交叉区域,太 赫兹波
的理论研究处在经典理论和量子跃迁理论的过渡区,其性质表现出一系列不同于其 他电磁辐射
的特殊性,从而具有许多方面不同的应用。主要应用在光谱、成像和通信领 域。
太赫兹的特殊性质及其有关的应用表现在:
(
1
)对衣物、塑料、陶瓷、硅片、纸张和干木材等一系列物质,具有较好的穿透性
能,从而可以探测
X
射线、可见光和红外不可探测的材料内部缺陷和隐藏物;
(
2
)利用适当的小孔或针尖,可以达到较高的空间分辨率,获得微波成像难以得到的
高分辨清晰图像;
(
3
)太赫兹波的光子能量很低,穿过物质时不易发生电离,所以可以进行安全的无损
检测;
(
4
)由于对水分的吸收很敏感,探测含有水分的物质(例如树叶、生物组织等)时,
可以表征水分的含量和分布,从而可以用于生物医学成像和光检测;
(
5
)不同物质在太赫兹波谱区域,具有不同的吸收和色散性质,很多凝聚态物质和生
物大分子的振动和转动能级落在太赫兹波段,可以通过太赫兹光谱测量获得其特征光谱, 用于
区分材料的结构和种类等;
(
6
)太赫兹频谱范围介于微波和红外之间,是电子学与光子学研究的交叉领域,其瞬
态性和相干性提供了进行时间分辨光谱测量的条件,从而可以通过电光取样获得时间分辨 的电
场变化信息,同时得到其电场振幅和相位的测量,这为太赫兹时域光谱学提供了基 础。
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图一
.
射频到太赫兹的频谱分布
第二章:毫米波技术典型应用
2.1
毫米波雷达总体测试仪表
毫米波雷达的总体测试要求主要包括了对发射和接收链路中的各有关节点的射频指标 进行测
试,这些指标主要包括了频谱,杂散,相噪,功率,噪声系数等指标,而对这些指 标的测试精度和能
力是保证一部雷达总体性能的核心。
完成对这些雷达关键指标测量的主要仪器包括了毫米波频谱仪,信号源,功率计,噪 声系数分
析仪等等,下面分别为这些仪表的原理和组成。
2.1.1
毫米波信号源
信号源是微波电路测试中的重要仪表,信号源需合成输出各种激励信号来验证各种电 路的性能
参数。包含正弦波点频信号,调制信号,扫描信号等。
Agile nt PSG
系列信号可满足
110GHz
频段内信号合成需求。一体化的毫米波信号源 输出频率
范围达到
67GHz
,
Agile nt E8257D PSG
信号源输出频率范围为
250kHz~67GHz
具有相位噪声指
标高,功率精度高等优点。
Agile nt E8267D
矢量信号源输出频率范围为
44GHz
具备
IQ
矢量调制能力,可输出
44GHz
频段内的任意调制信号,如数字调制信号, 雷达信号
等。通过外置倍频器,可将
PSG
输出频段扩展为
110GHz
图
2
为
Agile nt PSG
信 号源配置框
图。
图
2
通过倍频器扩展至
110GHz
的信号源 性能参数:
主机频率范围:
250kHz~67GHz
频率分辨率:
0.001Hz
最小输出功率
(
选件
1E1)
:
-135dBm
老化率:土
1
X
10-7/
年(标准配置)
倍频器模块
1 E8257DS15 50GHz~75GHz
模块
频率范围:
50GHz~75GHz
最大输出功率:
8dBm@75Ghz
频率分辨率:
0.012Hz
射频输出端口:波导
WR15
端口驻波:
<2.0
可以产生
AM, FM, PM
和脉冲调制的信号
倍频器模块
2 E8257DS10 75GHz~110GHz
模块
频率范围:
75GHz~110GHz
最大输出功率:
5dBm@110GHz
射频输出端口:波导
WR10
端口驻波:
<2.0
可以产生
AM, FM, PM
和脉冲调制的信号
技术特点:
完整的
110G
信号合成技术解决方案。倍频器可以直接与安捷伦
PSG
言号源相连接使
用,
PSG
言号源输出功率大,可自己驱动倍频器,不需要外置的放大推动。输出具有极高 的频谱纯
度和分辨率。
2.1.2
毫米波频谱仪 频谱分析仪是对射频微波,毫米波信号进行参数分析的基本仪表。频谱分析仪可
提供 被测信号的功率,带宽,杂散,相位噪声等基本参数。
Agile nt N9030A
系列频谱分析仪可满足
325GHZ
频段内频谱分析的要求。一体化的
N9030A
频谱分析仪测试频率范围为
50GHz PXA
频谱采用全数字中频处理技术,测试频率 分辨率,灵敏
度,测试动态范围,测试速度等都是先进频谱分析仪的代表。通过外置谐波 混频器,
PXA
的测试频
率范围可扩展为
325GHz
其具备中频识别功能,对混频输出的正确 中频信号进行识别,正确显示被
测毫米波信号的频谱特性。 图
3
为
N9030A
毫米波测试配
置框图及测试应用。该频谱仪还可与
Agilent E8257D
连接进行同步扫频测试,完成标量 网络仪的
测试功能。
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