计量测试技术手册 第8卷 电子学PDF电子书下载

第1章 概论 1

1 电子计量测试的基础知识 1

1.1 电磁波频谱的划分 1

目录 1

1.2 集总参数与分布参数 3

1.3 传输线 3

1.4 电子计量测试中常用的测量技术 5

1.5 电子计量测试对环境的特殊要求 7

2 电子计量测试的内容和特点 8

2.1 电子计量测试的内容 8

2.2 电子计量测试的特点 11

3 电子计量测试的国际组织和国际比对 13

3.1 电子计量测试的国际组织 13

3.2 电子计量测试的国际比对 14

1.1 电压测量的特点和应用 26

第2章 电压 26

1 电压测量的基本概念 26

1.2 电压测量中的一些名词 33

1.3 电压测量仪器的分类 35

2 电压的测量误差 36

2.1 电压表的误差 37

2.2 波形失真引起的误差 39

2.3 连接导线引起的测量误差 43

2.4 同轴线连接时的测量误差 43

2.5 负载效应引起的测量误差 44

2.6 地电流和泄漏引起的测量误差 45

2.7 电压测量误差一览表 45

3 电子电压表 47

3.1 模拟式电压表 47

3.2 数字式电压测量仪表 54

4 电压标准 58

4.1 电压源式电压标准 58

4.2 二极管补偿式标准电压表 60

4.3 利用热电元件的电压标准 62

4.4 测热电阻式电压标准 68

5 电压标准的量程扩展 73

5.1 低阻衰减法 73

5.2 前置衰减法 73

5.3 用衰减测量装置扩展量程 73

6 电压表检定方法 74

6.1 概述 74

6.2 电子电压表的基本误差检定 76

6.3 电压表的频率附加误差检定 76

6.4 选频电压表的检定 76

7 电压测量仪表检定规程索引 77

第3章 高频和微波功率 79

1 功率测量的基本概念 79

1.1 高频和微波功率测量的特点 79

1.2 功率测量中有关的名词 79

1.3 功率的单位 80

2 高频和微波功率的测量方法 81

2.1 功率测量方法的分类 81

2.2 低电平功率测量 81

2.3 高电平功率测量 89

2.4 脉冲峰值功率测量 91

3 微波功率标准 96

3.1 量热式功率标准 96

3.2 微量热式功率标准 97

3.3 各国功率标准概况 98

4.1 交替比较法 101

4 微波功率计的校准和检定 101

4.2 单定向耦合器比较法 102

4.3 反射计法 103

4.4 功率方程法 105

4.5 功率座自动校准系统 106

4.6 用网络分析仪校准微波功率座 107

4.7 用六端口技术校准功率座 108

5 微波功率量值传递 108

5.1 射频与微波功率计量器具检定系统 108

5.2 微波功率量值传递方式的改革 110

5.3 微波功率计量检定规程 117

第4章 高频和微波噪声的计量测试 117

1 噪声 118

1.1 噪声的来源与类型 118

1.2 噪声量值 119

1.3 尼奎斯特定理的普遍证明 121

2 线性网络噪声特性的表征 122

2.1 单端口网络噪声特性的表征 122

2.2 二端口网络噪声特性的表征 124

3 噪声测量 133

3.1 噪声测量方法 133

3.2 低噪声放大器测量实例 139

3.3 噪声测量的常用仪器 143

4 噪声计量 147

4.1 噪声发生器的校准 147

4.2 自动噪声系数测试仪的校准 153

第5章 衰减 157

1 衰减计量测试中的一些基本知识 157

1.1 衰减计量测试的对象和内容 157

1.2 表征高频和微波器件特性的各种网络参量 157

1.4 衰减及其有关术语的定义 158

1.3 各种网络参量和S参量的换算关系式 158

1.5 衰减及其有关术语之间的关系 159

1.6 失配误差的计算公式、性质和减小方法 160

1.7 衰减计量测试与功率、电压、噪声等基本参量的关系 161

1.8 衰减的单位及其相互换算 161

2 衰减计量测试仪器 162

2.1 衰减计量测试仪器的分类 162

2.2 衰减器按准确度分级的国际标准文件 163

2.3 电阻式衰减器 163

2.4 截止式衰减器 168

2.5 回转式衰减器 170

2.6 波导吸收式可变衰减器 173

2.7 耦合式开关衰减器 173

2.8 感应式标准衰减器 174

3.1 各种衰减计量测试方法评述 175

3 衰减计量测试方法 175

3.2 高频替代法（直接比较法） 176

3.3 中频替代法与低中频替代法 177

3.4 调制副载波法 186

3.5 低频替代法 188

3.6 功率比法 189

3.7 时间间隔比法 189

3.8 信号幅度倍增法 189

3.9 超导量子干涉器件法 191

3.10 调配反射计法 192

3.11 Q值法 193

3.12 扫频法 194

4 衰减计量器具的量值传递 194

4.1 衰减计量器具检定系统 195

5.1 衰减国际比对简要概况 196

5 衰减量值的国际比对 196

4.2 衰减计量器具检定规程 196

4.3 衰减计量质量保证方案 196

5.2 30MHz衰减国际比对 197

第6章 射频和微波相移 200

1 相移测量的名词 200

1.1 相位、初相、相位差 200

1.2 相移、插入相移、差值相移 200

1.3 本征相移、视在相位变化和失配误差 201

1.4 相移测量系统和相位计的有关术语 202

1.5 相移的单位 202

2 常用移相器 202

2.1 阻容移相器 202

2.2 电感移相器 204

2.3 感应分压器移相器 204

2.4 伸缩线型移相器 205

2.5 移动介质片型移相器 207

2.6 旋转介质片移相器 208

2.7 反射移相器 209

2.8 电控移相器 210

3 测量相移的各种方法 211

3.1 示波器法 211

3.2 矢量法 215

3.3 零交叉检波法 216

3.4 开槽线法 219

3.5 高频替代法 221

3.6 调制副载波法 222

3.7 频率变换法 224

3.8 标准频率法 226

3.9 自校准法 227

4 相移测量的主要误差和抑制措施 229

4.1 阻抗误差 230

4.2 信号源谐波失真引入的误差 231

4.3 信号源频率不稳（包括频率不准）引入的误差 232

4.4 交叉耦合误差 232

4.5 失配反射交叉耦合误差 234

4.6 寄生调制误差 234

4.7 失配误差 235

4.8 幅相误差 237

4.9 偶然误差 238

4.10 零点漂移 238

5 国内外相移计量和测试概况 239

5.1 各国相移基、标准概况 239

5.2 各国相移测量仪器及移相器概况 241

1 微波阻抗测量的基本概念 253

1.1 微波阻抗的有关术语 253

第7章 微波阻抗 253

1.2 微波阻抗各参量之间的关系 254

1.3 归一化阻抗与波导中的阻抗概念 256

1.4 驻波比误差与反射系数模误差的换算 256

2 微波阻抗测量技术 256

2.1 微波阻抗测量方法分类 256

2.2 开槽测量线法 257

2.3 反射计法和电桥法 265

2.4 标量分析法 273

2.5 矢量分析法 277

3 微波阻抗基准 292

3.1 微波阻抗标准器 292

3.2 三厘米微波阻抗基准 296

3.3 建立微波阻抗基准的新技术 300

1.1 定义、术语、等效电路 302

1 基本概念 302

第8章 集总参数射频阻抗 302

1.2 集总参数射频阻抗标准量具的技术特性表示法 304

2 射频阻抗测量方法 304

2.1 概述 304

2.2 射频阻抗测量方法分类比较 305

2.3 典型射频阻抗测量仪器简介 307

2.4 射频阻抗测量特例——介质材料电性能测量 311

2.5 射频阻抗测量中的连接头及转换 312

3 射（高）频阻抗计量器具及检定系统 313

3.1 射（高）频阻抗计量基准器具 313

3.2 高频集总参数阻抗标准器具 314

3.3 高频集总参数阻抗工作量具 316

4.1 国家级射（高）频阻抗计量器具检定规程 317

4.2 射（高）频阻抗计量器具典型检定规程介绍 317

4 射（高）频阻抗计量器具典型检定规程 317

3.4 射（高）频阻抗计量器具检定系统 317

5 射（高）频阻抗计量和测试设备分类总览 321

5.1 射（高）频阻抗计量设备设计与应用概况 321

5.2 按用途分类的射（高）频阻抗计量设备 322

5.3 LCR测量仪 324

5.4 高频／射频（HF/RF））阻抗分析仪 325

5.5 阻抗／增益－相位分析仪 325

5.6 Q测量仪 325

5.7 电介质测量仪 326

5.8 模拟式高频阻抗仪 326

6 射（高）频阻抗计量器具汇总 327

1.1 复数介电常数 338

1.2 微波复介电常数测量方法分类 338

第9章 微波介质电特性测量 338

1 概述 338

2 传输线法 339

2.1 终端短路法 339

2.2 终端短路“开路”法 342

2.3 长样品法 343

2.4 同轴测量线法 344

2.5 同轴线终端开路法 344

2.6 传输线法介质样品的制备 346

2.7 传输线法的主要误差源 347

3 闭腔谐振法 347

3.1 H01n圆柱谐振腔 347

3.2 H01n谐振腔法 350

3.3 微扰法 356

3.4 可复制几何形状样品的谐振腔法 357

4.1 高Q开腔谐振法 360

4 开腔谐振法 360

4.2 介质谐振腔法 363

5 微波电桥法 365

5.1 液体电桥法 365

5.2 空间电桥法 366

5.3 波导电桥法 366

6 时域法 367

6.1 同轴线终端短路时域法 367

6.2 终端电容法 368

6.3 同轴线终端开路时域法 368

第10章 微波网络分析和测量 370

1 微波网络的理论基础 370

1.1 任意截面波导中场的通解 370

1.2 波导中的v和i 371

1.3 波导接头的矩阵表述 372

1.4 功率关系和互易性 374

1.5 阻抗和功率的再归一化 376

1.6 关于矩阵的一些定义和运算法则 378

2 微波网络分析方法 380

2.1 线性网络参数 380

2.2 散射矩阵 381

2.3 波导接头的网络表征 385

2.4 信号流图 394

2.5 线性分式变换 397

3 微波网络分析仪 400

3.1 二端口网络S参数测量原理 401

3.2 微波自动网络分析仪（ANA）的基本原理 401

3.3 各种网络分析仪方案介绍 406

3.4 各种S参数测试单元及其误差模型 415

3.5 网络分析仪的校准 420

3.6 不确定度估算 424

3.7 自动网络分析仪的时域变换功能 426

4 六端口测量技术 428

4.1 六端口技术测量原理 428

4.2 六端口电路的几何解释 431

4.3 六端口电路的设计考虑 432

4.4 六端口反射计的不同数学模型 433

4.5 实用六端口电路理想响应的分析 436

4.6 专用六端口接头简介 443

4.7 六端口反射计的常用校准方法 445

4.8 双六端口网络分析仪 451

第11章 场强与干扰的计量测试 459

1 基础理论 459

1.1 电磁场的基本方程 459

1.3 电磁场的边界条件 460

1.2 玻印廷定律及其矢量 460

1.4 平面波 461

1.5 电磁波的传播与电磁环境 461

1.6 辐射场区 462

1.7 极化 464

2 测量场强和辐射干扰的常用天线 465

2.1 天线的主要电气参数 465

2.2 常用天线型式 469

2.3 标准天线型式 479

2.4 宽带有源各向同性天线 484

3 测试场地及其环境 485

3.1 开阔场 485

3.2 屏蔽室 486

3.3 电波暗室 487

3.4 横电磁波传输室（TEM室） 488

3.5 混响室 491

4 电磁干扰及其防护 493

4.1 电磁干扰源 493

4.2 电磁干扰的传播路径 495

4.3 电磁屏蔽 497

4.4 电子设备的接地 499

4.5 电源滤波 501

5 电磁干扰的测量技术 502

5.1 电磁干扰的测量设备 502

5.2 电磁干扰测量仪主要特性的测量 508

5.3 传导干扰的测量方法 509

5.4 辐射干扰的测试方法 510

6 远区场测量技术 512

6.1 远区场强计的组成 512

6.4 场强计天线的传输系数的测量 513

6.3 场强计的额定工作条件及主要指标 513

6.2 工作原理 513

6.5 远区场强计的自身泄漏与抑制 514

6.6 天线辐射特性的测量 514

7 近区场测量技术 515

7.1 概述 515

7.2 近区场强计 516

7.3 各向同性探头的等效电路及频响 517

7.4 校准方法 519

7.5 近区弱场测量 520

7.6 近场扫描技术 521

8 场强标准 526

8.1 磁场标准（30Hz～50MHz） 526

8.2 电场标准（25～1000MHz） 527

8.3 电场标准（30kHz～300MHz） 529

8.5 矩形波导和矩形同轴线（即TEM室）法 531

8.4 开口波导和角锥喇叭天线法 531

8.6 电小球法（高频电场标准） 532

8.7 平行板电容器法（高频电场标准） 532

8.8 平行双线电场标准（高频场强标准） 533

8.9 长线天线电场标准（14kHz～30MHz） 533

第12章 脉冲参数 535

1 基本概念 535

1.1 脉冲术语和定义 535

1.2 关于通用示波器的术语和定义 539

1.3 关于取样示波器的术语 543

1.4 关于数字存贮示波器的术语 544

1.5 典型脉冲的频谱分析 544

1.6 脉冲通过线性系统 549

1.7 脉冲参数的转换与合成 552

2.1 示波器的发展概况及其分类 553

2 示波器技术指标的检定测试 553

2.2 示波器的主要技术指标 555

2.3 示波器检定测试的一般规定 555

2.4 通用示波器的测试方法 556

3 数字式示波器原理 561

3.1 概述 561

3.2 分辨率和准确度 562

3.3 模－数转换器（A/D）和数－模转换器（D/A） 563

3.4 波形显示技术 563

3.5 波形显式方式 566

3.6 波形参数的自动测量 566

3.7 有效存贮带宽 566

3.8 有效上升时间 566

3.9 同步触发功能 567

3.10 数字取样技术 568

3.11 数字化示波器的检定方法 569

4 脉冲信号发生器的检定测试 570

4.1 脉冲信号发生器分类 570

4.2 脉冲信号发生器的主要技术指标 571

4.3 脉冲信号发生器检定测试的基本条件 571

4.4 脉冲信号发生器的测试方法 571

5 示波器校准仪原理与应用 573

5.1 概述 573

5.2 时标产生原理 575

5.3 脉冲幅度标准产生原理 578

5.4 脉冲幅度比较器原理 582

5.5 快沿脉冲发生器原理 582

5.6 校准仪的误差表示 585

5.7 正弦稳幅信号发生器 590

6.1 概述 591

6.2 脉冲幅度测量方法的评述 591

6 精密脉冲幅度测量 591

6.3 斩波比较式脉冲幅度测量仪 592

6.4 二极管偏压补偿式幅度测量仪 593

7 自动脉冲测试系统 594

第13章 失真参数的计量测试 596

1 基本概念 596

1.1 失真的概念与测量意义 596

1.2 失真的分类及其表征 597

1.3 常用名词 597

2 非线性失真的测量技术 599

2.1 非线性失真测量方法分类简述 599

2.2 信号非线性失真的测量方法 599

2.3 超低失真的测量方法 602

2.4 传输网络非线性失真的测量方法 604

3.1 失真度测量仪的分类 608

3 失真度测量仪 608

3.2 失真度测量仪的工作原理 609

3.3 失真度测量仪的主要技术指标 609

3.4 失真度测量仪的误差 610

3.5 失真度测量仪的应用及注意事项 616

4 标准失真源 616

4.1 标准失真源的用途及设计原则 616

4.2 标准失真源的几种组成方案 617

4.3 标准失真源的主要技术指标 620

4.4 标准失真源的主要误差 621

4.5 标准失真源的应用及注意事项 624

5 非线性失真系数的量值传递 624

5.1 量值传递的方式及意义 624

5.2 失真度测量仪的检定方法 624

5.3 标准失真源的检定方法 628

第14章 调制参数的计量测试 630

1 基本概念 630

1.1 调制及其分类 630

1.2 调制测量的意义及其表征 630

1.3 调制波的基本特性 631

1.4 常用名词、术语及定义 635

2 调幅度m的测量方法 637

2.1 包络波形测量法 637

2.2 频谱分析法 643

2.3 功率法 645

2.4 检波法 647

3 频偏的测量方法 650

3.1 计数器平均值法 650

3.2 示波器零拍法 651

3.3 示波器极值法 652

3.4 贝塞尔函数零值法 654

3.5 频谱分析有效带宽法 655

3.6 频谱幅度比值法 656

3.7 鉴频器法 657

4 调制度测量仪 658

4.1 调制度测量仪的分类 658

4.2 调制度测量仪的组成及工作原理 658

4.3 调制度测量仪的主要技术指标 660

4.4 调制度测量仪的应用及注意事项 660

5 调制参数的量值传递 664

5.1 调幅与频偏量值传递概况 664

5.2 调制度测量仪的检定方法 664

第15章 半导体材料电参数 669

1 硅单晶电阻率测量 669

1.1 电阻率测量的基本方法 669

1.2 直线四探针电阻率测量 672

1.3 硅单晶电阻率计量标准 680

2 扩展电阻探针测量 681

2.1 基本原理 681

2.2 扩展电阻探针校准曲线 683

2.3 扩展电阻测量装置 684

2.4 扩展电阻探针应用举例 684

3 硅单晶非平衡少数载流子寿命测量 687

3.1 概述 687

3.2 直流光电导衰减法测量原理 688

3.3 测量装置 689

3.4 样品制备 690

3.5 测量条件 691

3.6 从衰减指数曲线读取寿命值的方法 692

4 杂质半导体单晶霍尔系数和霍尔迁移率的测量 693

4.1 霍尔效应 693

4.3 样品成型 695

4.2 样品制备 695

4.4 接触电极制备 696

4.5 测量设备 697

4.6 测量电路 698

4.7 测量步骤 698

4.8 霍尔电位差测量中有关几个副效应的消除 698

4.9 霍尔电位测量 698

4.10 电阻率测量 700

4.11 数据处理 701

4.12 误差分析 703

4.13 测量报告 703

5 高频C-V测量技术 704

5.1 高频PN结C-V测量 704

5.2 高频MOS结构C-V测量 708

6.3 测试方法 711

6.2 薄层电阻测试结构及其制备 711

6 微电子图形薄层电阻的测量 711

6.1 范德堡测量原理 711

6.4 希腊十字形薄层电阻误差分析 712

第16章 信号发生器 713

1 概述 713

1.1 信号发生器测量意义及分类 713

1.2 信号发生器有关术语 714

1.3 输出电平的表示方法和它们之间的换算关系 716

2 信号发生器测量技术 720

2.1 信号发生器的测量方法及分类 720

2.2 频率测量 720

2.3 信号发生器输出电压（功率）的测量 725

2.4 衰减测量 732

2.5 调幅系数测量 734

2.6 频偏测量 738

2.7 失真系数测量 739

2.8 谐波测量和分谐波测量 741

2.9 寄生参量的测量 741

2.10 源阻抗和输出阻抗的测量 743

2.11 辐射的测量 744

3 测量信号发生器的标准仪器 745

3.1 计数式频率计 745

3.2 峰值响应电压表 746

3.3 DO-1补偿式电压表 746

3.4 校准接收机 747

3.5 调制度测量仪 751

3.6 失真度测量仪 752

3.7 8902A测量接收机 753

参考文献 758