【摘 要】
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随着射频微波技术的不断发展,利用S参数对微波器件测量以及对微波信号探测的需求也在日益增加。网络分析仪是测量S参数的重要设备,但功能较多、测量频带较宽的网络分析仪,不仅价格昂贵,还因其机身沉重导致不易携带。为了满足在特定需求下对测量工具低成本、可便携、简易性的需求,本文对单端口的便携式射频信号S参数测量系统展开研究,论文所取得的主要成果包括:（1）对S参数测量系统的信号发生装置进行了研究。设计了一款
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随着射频微波技术的不断发展,利用S参数对微波器件测量以及对微波信号探测的需求也在日益增加。网络分析仪是测量S参数的重要设备,但功能较多、测量频带较宽的网络分析仪,不仅价格昂贵,还因其机身沉重导致不易携带。为了满足在特定需求下对测量工具低成本、可便携、简易性的需求,本文对单端口的便携式射频信号S参数测量系统展开研究,论文所取得的主要成果包括:（1）对S参数测量系统的信号发生装置进行了研究。设计了一款中心频率为915MHz的宽带反馈式压控振荡器。在反馈环路中嵌入可调带通滤波器与可调移相器,带通滤波器作为选频网络,通过电压控制变容二极管实现振荡频率的变化,移相器也通过电压控制变容二极管保证了在相应的振荡频率处反馈网络的相位始终不变,从而达到宽带的特点。利用ADS仿真软件对滤波器和移相器结构进行优化设计及振荡器的非线性仿真,并进行了实物的加工和测试,实测结果表明,振荡器平均输出功率为12.45 dBm,振荡器输出频率范围为0.724～1.11 GHz,相对带宽为41.23%,频带内输出功率波动低于1.6 dB,相位噪声均在-121 dBc/Hz@1MHz以下。（2）对S参数测量系统的信号分离装置进行了研究。提出了一款中心频率为915MHz、耦合度为20 dB的小型化高方向性微带双定向耦合器。基于传统四分之一波长平行耦合三线微带双定向耦合器结构,通过加载扇形微带电容明显减小了耦合器尺寸并增大隔离度,耦合边缘引入锯齿结构进一步提高了方向性。负载电阻采用扇形微带短截线接地设计,避免电气化过孔,使得加工更加简单。利用HFSS仿真软件对耦合器结构进行优化设计,并进行了实物的加工和测试。实测结果表明,在中心频率处耦合度为20.2dB,方向性达到32.1 dB;在0.74～1.35 GHz频带内,输入匹配良好,耦合度波动小于0.5 dB,方向性高于20 dB。（3）根据S参数的测量原理,设计了S参数测量系统其他的关键模块,其中包括采用了高度集成的检波器AD8302作为信号检测装置,设计了衰减器来提高S参数的检测范围,以及利用了低功耗单片机MSP430F6638的DAC及ADC模块对系统同步控制。最终将所设计的模块进行组装,完成了便携式射频信号S参数测量系统的设计,实现了频率范围为0.9～1.1 GHz、S参数检测范围为-40 dB～0 dB的射频信号的准确测量。
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