dBm和dBV是怎么换算的,最好是有公式,还有是dBm,dBV,dBA,dB是什么单位？
dBm和dBV是怎么换算的,最好是有公式,还有是dBm,dBV,dBA,dB是什么单位？
09-10-31 & 发布
dBV都是电压单位。表示以V计数的电压取对数乘10。比如说0.1V的电压，就是10*lg0.1 = -10dBV。dBA是电流单位，表示以A计数的电流取对数乘10。计算方法同dBV。dBm一般是功率单位，表示以mW计数的功率取对数乘10。计算方法同dBV。dB是一个无量纲的的单位，一般表示两个数据的差距。比如一个信号是20mV，一个信号是200mV，那么它们相差就是10*lg(200/20) = 10dB。
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光功率  光在单位时间内所做的功.光功率单位常用毫瓦(mw)和分贝(db)表示,其中两者
 的关系为:1mw=0db.而小于1mw的分贝为负值。  分贝（工程应用）  dB(Decibel，分贝) 是一个纯计数单位，本意是表示两个量的比值大小，没有单位。  在工程应用中经常看到貌似不同的定义方式（仅仅是看上去不同）。对于功率，dB = 10*lg(A/B)。对于电压或电流，dB = 20*lg(A/B)。此处A，B代表参与比较的功率值或者电流、电压值。  dB的意义其实再简单不过了，就是把一个很大（后面跟一长串0的）或者很小（前面有一长串0的）的数比较简短地表示出来。如（此处以功率为例）：  X = 100000 = 10^5  X(dB) = 10*lg(X) dB= 10*lg(10^5) dB= 50 dB  X = 0.001 = 10^-15  X(dB) = 10*log(X) dB= 10*log(10^-15) dB= -150 dB  一般来讲，在工程中，dB和dB之间只有加减，没有乘除。而用得最多的是减法：dBm 减 dBm 实际上是两个功率相除，信号功率和噪声功率相除就是信噪比（SNR）。比如：30dBm - 0dBm = 1000mW/1mW = 1000 = 30dB。dBm 加 dBm 实际上是两个功率相乘，没有实际的物理意义。  在电子工程领域，放大器增益使用的就是dB（分贝）。放大器输出与输入的比值为放大倍数，单位是“倍”，如10倍放大器，100倍放大器。当改用“分贝”做单位时，放大倍数就称之为增益，这是一个概念的两种称呼。  电学中分贝与放大倍数的转换关系为：  A(V)(dB)=20lg(Vo/Vi)；电压增益  A(I)(dB)=20lg(Io/Ii)；电流增益  Ap(dB)=10lg(Po/Pi)；功率增益  分贝定义时电压(电流)增益和功率增益的公式不同，但我们都知道功率与电压、电流的关系是P=V^2/R=I^2*R。采用这套公式后，两者的增益数值就一样了：  10lg[Po/Pi]=10lg[(Vo^2/R)/(Vi^2/R)]=20lg(Vo/Vi)。  使用分贝做单位主要有三大好处。  （1）数值变小，读写方便。电子系统的总放大倍数常常是几千、几万甚至几十万，一架收音机从天线收到的信号至送入喇叭放音输出，一共要放大2万倍左右。用分贝表示先取个对数，数值就小得多。  （2）运算方便。放大器级联时，总的放大倍数是各级相乘。用分贝做单位时，总增益就是相加。若某功放前级是100倍(20dB)，后级是20倍(13dB)，那么总功率放大倍数是100×20=2000倍，总增益为20dB＋13dB=33dB。（3）符合听感，估算方便。人听到声音的响度是与功率的相对增长呈正相关的。例如，当电功率从0.1瓦增长到1.1瓦时，听到的声音就响了很多；而从1瓦增强到2瓦时，响度就差不太多；再从10瓦增强到11瓦时，没有人能听出响度的差别来。如果用功率的绝对值表示都是1瓦，而用增益表示分别为10.4dB，3dB和0.4dB，这就能比较一致地反映出人耳听到的响度差别了。您若注意一下就会发现，Hi－Fi功放上的音量旋钮刻度都是标的分贝，使您改变音量时直观些。  分贝数值中，－3dB和0dB两个点是必须了解的。－3dB也叫半功率点或截止频率点。这时功率是正常时的一半，电压或电流是正常时的1/2。在电声系统中，±3dB的差别被认为不会影响总特性。所以各种设备指标，如频率范围，输出电平等，不加说明的话都可能有±3dB的出入。例如，前面提到的频响10Hz～40kHz，就是表示在这段频率中，输出幅度不会超过±3dB，也就是说在10Hz和40kHz这二个端点频率上，输出电压幅度只有中间频率段的0.707(1/)倍了。0dB表示输出与输入或两个比较信号一样大。分贝是一个相对大小的量，没有绝对的量值。可您在电平表或马路上的噪声计上也能看到多少dB的测出值，这是因为人们给0dB先定了一个基准。例如声级计的0dB是2×10－4μb(微巴)，这样马路上的噪声是50dB、60dB就有了绝对的轻响概念。常用的0dB基准有下面几种：dBFS——以满刻度的量值为0dB，常用于各种特性曲线上；dBm——在600Ω负载上产生1mW功率(或0.775V电压)为0dB，常用于交流电平测量仪表上；dBV——以1伏为0dB；dBW——以1瓦为0dB。一般读出多少dB后，就不用再化为电压、声压等物理量值了，专业人士都能明白。只有在极少数场合才要折合。这时只需代入公式：10A/20(或A/10)×D0计算即可。A为读出的分贝数值，D0为0dB时的基准值，电压、电流或声压用A/20，电功率、声功率或声强则用A/10。现在您就可以来回答本文开头的问题了。第二只音箱在相同输入时比第一只音箱响一倍，如果保持两只音箱一样响的话，第二只音箱只要输入一半功率即可。第一只功放只是很普通的品种，第二只功放却很Hi－Fi，整个频率范围内输出电压只有±2.3％的差别!  dBm  dBm意即分贝毫瓦。  功率单位 与P（瓦特）换算公式：  1dBm=30+10lgP (P:瓦 )  首先， DB 是一个纯计数单位：dB = 10lgX。dB的意义其实再简单不过了，就是把一个很大（后面跟一长串0的）或者很小（前面有一长串0的）的数比较简短地表示出来。如：
 X=0000 (多少个了?)  10lgX=150dB
 X=0.001  10lgX=-150 dB
 dBm 定义的是 miliwatt。 0 dBm=10lg1mw；
 dBw 定义 watt。 0 dBw = 10lg1 W = 10lg1000 mw = 30 dBm。
 DB在缺省情况下总是定义功率单位，以 10lg 为计。当然某些情况下可以用信号强度（Amplitude）来描述功和功率，这时候就用 20lg 为计。不管是控制领域还是信号处理领域都是这样。比如有时候大家可以看到 dBmV 的表达。
 在dB，dBm计算中，要注意基本概念。比如前面说的 0dBw = 10lg1W = 10lg1000mw = 30dBm；又比如，用一个dBm 减另外一个dBm时，得到的结果是dB。如：30dBm - 0dBm = 30dB。
 一般来讲，在工程中，dB和dB之间只有加减，没有乘除。而用得最多的是减法：dBm 减 dBm 实际上是两个功率相除，信号功率和噪声功率相除就是信噪比（SNR）。dBm 加 dBm 实际上是两个功率相乘，这个已经不多见（我只知道在功率谱卷积计算中有这样的应用）。dBm 乘 dBm 是什么，1mW 的 1mW 次方？除了同学们老给我写这样几乎可以和歌德巴赫猜想并驾齐驱的表达式外，我活了这么多年也没见过哪个工程领域玩这个。
 dB是功率增益的单位，表示一个相对值。当计算A的功率相比于B大或小多少个dB时，可按公式10 lg A/B计算。例如：A功率比B功率大一倍，那么10 lg A/B = 10 lg 2 = 3dB。也就是说，A的功率比B的功率大3dB；如果A的功率为46dBm，B的功率为40dBm，则可以说，A比B大6dB；如果A天线为12dBd，B天线为14dBd，可以说A比B小2dB。
 dBm是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为：10lg功率值/1mW。例如：如果发射功率为1mW，按dBm单位进行折算后的值应为：10 lg 1mW/1mW = 0dBm；对于40W的功率,则10 lg(40W/1mW)=46dBm。  1、dBm
 dBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lg（功率值/1mw）。
 [例1] 如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。
 [例2] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：
 10lg（40W/1mw)=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。
 2、dBi 和dBd
 dBi和dBd是考征增益的值（功率增益），两者都是一个相对值，
 但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子，
 所以两者略有不同。一般认为，表示同一个增益，用dBi表示出来比用dBd表示出
 来要大2. 15。
 [例3] 对于一面增益为16dBd的天线，其增益折算成单位为dBi时，则为18.15dBi
 （一般忽略小数位，为18dBi）。
 [例4] 0dBd=2.15dBi。
 [例5] GSM900天线增益可以为13dBd（15dBi），GSM1800天线增益可以为
 15dBd（17dBi)。
 3、dB
 dB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，
 按下面计算公式：10lg（甲功率/乙功率）
 [例6] 甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。
 也就是说，甲的功率比乙的功率大3 dB。
 [例7] 7/8 英寸GSM900馈线的100米传输损耗约为3.9dB。
 [例8] 如果甲的功率为46dBm，乙的功率为40dBm，则可以说，甲比乙大6 dB。
 [例9] 如果甲天线为12dBd，乙天线为14dBd，可以说甲比乙小2 dB。
 4、dBc
 有时也会看到dBc，它也是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。
 一般来说，dBc 是相对于载波（Carrier）功率而言，在许多情况下，用来度量与
 载波功率的相对值，如用来度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）
 以及耦合、杂散等的相对量值。
 在采用dBc的地方，原则上也可以使用dB替代。
 搞无线和通信经常要碰到的dBm, dBi, dBd, dB, dBc
 1、dBm
 dBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lg（功率值/1mw）。
 [例1] 如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。
 [例2] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：
 10lg（40W/1mw)=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。
 2、dBi 和dBd
 dBi和dBd是考征增益的值（功率增益），两者都是一个相对值， 但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子，所以两者略有不同。一般认为，表示同一个增益，用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2. 15。
 [例3] 对于一面增益为16dBd的天线，其增益折算成单位为dBi时，则为18.15dBi（一般忽略小数位，为18dBi）。
 [例4] 0dBd=2.15dBi。
 [例5] GSM900天线增益可以为13dBd（15dBi），GSM1800天线增益可以为15dBd（17dBi)。
 3、dB
 dB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：10lg（甲功率/乙功率）
 [例6] 甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是说，甲的功率比乙的功率大3 dB。
 [例7] 7/8 英寸GSM900馈线的100米传输损耗约为3.9dB。
 [例8] 如果甲的功率为46dBm，乙的功率为40dBm，则可以说，甲比乙大6 dB。
 [例9] 如果甲天线为12dBd，乙天线为14dBd，可以说甲比乙小2 dB。
 4、dBc
 有时也会看到dBc，它也是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。一般来说，dBc 是相对于载波（Carrier）功率而言，在许多情况下，用来度量与载波功率的相对值，如用来度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）以及耦合、杂散等的相对量值。 在采用dBc的地方，原则上也可以使用dB替代。
 经验算法：
 有个简便公式：0dBm=0.001W 左边加10=右边乘10
 所以0+10dBM=0.001*10W 即10DBM=0.01W
 故得20DBM=0.1W 30DBM=1W 40dBM=10W
 还有左边加3=右边乘2，如40+3dBM=10*2W，即43dBm=20W，这些是经验公式，蛮好用的。
 所以-50dBm=0dBm-10-10-10-10-10=1mW/10/10/10/10/10=0.00001mW。
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& 音视频综合测试
& VP-7650D DENKEI(日本电计)音视频综合分析仪
产品名称：
音频&视频测试(AVT-50)VP-7650D是对AV设备的音频和视频信号一个自动测试工具
　　(AVT-50)VP-7650D是一个集视频分析,音频分析,视频噪声分析和自动测试程序功能于一体的自动测试设备,它实现了全部测试视频设备TV,VCR,VCD,和DVD中的音频,视频性能的理念.
◆高性能的内置12-bit/3通道A/D转换器视频分析
◆通过视频噪声分析对Y和C-AM/PM S/N测试功能
◆10通道音频测试
◆windows界面下多样的排序程序功能
◆通过VGA彩色监视器外部显示
◆测试数据可外部输出
◆I2C和IR(EHA和NEC)遥控接口内置
简单自动测试程序
AVT-50装备了自动测试程序功能,程序在windows上运行,并且对音频和视频测试提供一个快的,简单的程序.
测试式样文件
测试式样(项目,顺序等)可存储并可简单的调出.通过搜索想要的项目和参数,进一步编辑测试条件
新程序可以被简单的制作
高达1000步的程序记忆
记忆高达1000步,每一步能单独都能处一理测试,注释I/O控制或数据输出,程序能够使用次常规.
NTSC/PAL两种方式的测试统一
NTSC/PAL两种彩色视频信号能被测试
可实现组合信号测试
增加了合成信号测试,组合信号电平测试最大8点每一步.
高准确度12-bitA/D转换器测试
输入信号通过12-bit A/D转换器数字化,&1%测试,&1o准确度
视频噪声测试
视频噪声测试功能测试Y-S/N,C-AM和C-PM,对衡量视频信号很重要.
彩条信号测试
亮度电平,色度电平和色度相位在任何需要测试的点彩条信号可以被测试并且在测试线上的同步电平和脉冲电平也可以测试.
峰值电平测试
AVT-50测试峰值电平在2个任意的点,这两点指多脉冲信号频率特征测试和脉冲&条信号脉冲电平测试相适应.
色度信号DG(微分增益)和DP(微分相位)能通过5步或10步组合信号进行测试
视频信号的亮度线形测试使用使用10步或5步信号.
主要视频检测信号和测试
组合信号测试
◆音频输入信号通过两通道对AC电平,S/N,失真度进行评估,频率响应也可通过内部的直接数字分析进行测试.
10通道多样测试
AVT-50音频信号输入适合多通道测试,可以同时测试主次通道.可以测试DVD的5+1通道,L/R&2杜比输出
L/R&2+汽车音响低音扩音器和不使用多路器的多通道音频设备AUX L/R输出.
增加了AC电平测试,可以测试频率响应,失真(1KHz+选择2个频率),S/N和比率.
通用的内置滤波
PSOPHO:IEC-A/CCIR-ARM/DIN-AUDIO
HPF:200Hz/400Hz(以上的每一个都可加一个额外的滤波器可用)
DDS信号源内置
增加了1KHz点RC振荡器,低失真DDS发生器内置,这对失真测试和频率特性测试很有用.
AVT-50标准配置了简单的在Windows下运行的编辑软件.设备同样装备了48bit I/O能够遥控DUT和多样的夹具设定.
增加了GP-IB为控制外围设备做准备,所有的测试和功能设定可在1台机器上实现.
编辑软件在Windows下运行,可提供一个快的简单的方式编辑程序测试视频设备.
多样的接口控制(I2C IR Remocon)
内置EXT I/O接口,所有LEVEAR音/视频产品都采用,允许遥控夹具和其他的测试设备.增加装备了I2C母线和IR遥控接口为日本的EHA和NEC版本.
通过命令和变量智能程序可以实现
多种测试命令内置可实现智能操作,可准备256种.并且通过使用测试文件子程序功能可以提供简单程序.
数据输出功能
测试数据能够输出为了质量控制等.
视频可通过外部的彩色显示器输出
增加了内置的LCD显示,外部的显示器能连接显示测试数据和操作信息.测试设备能放在离D.U.T很近,外接显示器能放在很容易看到的地方.
AF信号源/音频测试
AF信号发生器
RC点振荡频率
1KHz+一个选件振荡器
20Hz-20kHz
0.1Hz:&2KHz/1Hz:&2kHz
范围/分辨率
0.26V[rms]-2.55V[rms]/10mV[rms]
26mV[rms]-255mV[rms]/1mV[rms]
1mV[rms]-25.5mV[rms]/0.1mV[rms]
V/mV/dBV/dBm
输出电平0.26V[rms]至2.55V[rms]
输出1mV[rms]至255mV[rms]
&10uV[rms]:20kHz BW
&50uV[rms]:80kHz BW
&0.5dB AF电平:2V[rms] REF:1kHz
&0.2dB AF电平:2V[rms] REF:1kHz
&0.001% AF电平2V[rms]
AF频率:1KHz
测试范围:20KHz BW
&0.01% AF电平2V[rms]
AF频率:100Hz-10KHz
测试范围:80KHz BW
&0.02% AF电平2V[rms]
AF频率:20Hz-20KHz
测试范围:300KHz
&0.01% AF电平2V[rms]
AF频率:1KHz
测试范围:20KHz
600&O(误差&5%)
AF输入通道
10通道:L/R&5
100K&O(误差&10%)&200PF
A通道唯一对DC测试
1M&O(误差&10%)
DC电压测试
&100V/&10V/&1V
&(0.5%全范围+1%读出)
AF频率测试
10Hz-100KHz
0.01Hz:&999.99Hz
&(5%&10-5+1位)
输入电平范围
30mV[rms]-100V[rms]
AC电平测试
100V[rms]/30V[rms]/3V[rms]/300mV[rms]/30mV[rms]/3mV[rms]/0.3mV[rms]
&3%全范围频率:1KHz
&10%全范围频率:1KHz
V/mV/dBV/dBm/W
SLOW(&100Hz)/FAST(&100Hz)
&0.5dB:50Hz-20kHz全范围输入
&1dB:20Hz-100kHz全范围输入
&5uV[rms]:20kHz BW
&50uV[rms]:100kHz BW
仅为功率显示
AF比率测试
100V[rms]/30V[rms]/3V[rms]/300mV[rms]
&3%全范围频率:1KHz
V/mV/dBv/dBm
&0.5dB:50Hz-20kHz全范围输入
&1dB:20Hz-100kHz全范围输入
同AC电平测试
同AC电平测试
同AC电平测试
同AC电平测试
分母电平=分子电平:&30mV
&0.5dB:50Hz-20kHz
&1dB:20Hz-100kHz
&-80dB:分母电平:&1V[rms]
音频S/N测试
同AC电平测试除功率显示
同AC电平测试
同AC电平测试
同AC电平测试
同AC电平测试
S/N显示单位
0.0ms-10 000ms
0.0ms-10 000ms
AF失真测试
选择两个频率点能被装配
中心频率&3%
输入信号电平
100V[rms]/30V[rms]/10V[rms]/3V[rms]/1V[rms]/300mV[rms]/100mV[rms]
30mV[rms]/3mV[rms]
&3%全范围频率:1KHz
V/mV/dBv/dBm
&0.5dB:50Hz-20kHz全范围输入
&1dB:20Hz-100kHz全范围输入
10%/1%/0.1%/0.01%
二次谐波准确度
&1dB基本频率:&10kHz
&2dB基本频率:&20kHz
残留噪声失真
&0.001% 基本频率1KHz
输入电平:&1V[rms]
全范围输入:20KHz BW
&0.01%基本频率.100Hz-10KHz
输入电平:&1V[rms]
全范围输入:30KHz BW
&0.02%基本频率.20Hz-20KHz
输入电平:&1V[rms]
全范围输入:100KHz BW
残缺DC电平测试
除去频率:30KHz&3KHz
复制出:-18dB/OCT
残缺DC电平测试
OFF/200Hz/400Hz
一个可选滤波器可装配
除去频率:180Hz&25Hz
复制出:-18dB/OCT
除去频率:400Hz&50Hz
复制出:-18dB/OCT
残缺DC电平测试
OFF/15KHz/20KHz/30KHz
一个可选滤波器可装配
通过范围:&1dB&15KHz
衰减:&-30dB&19KHz
通过范围:&1dB&20KHz
衰减:&-30dB&24KHz
除去频率:30KHz&3KHz
复制出:-18dB/OCT
残缺DC电平测试
OFF/IEC-A/DIN-AUDIO/CCIR-ARM
两个可选滤波器可装配
IEC-A Pub.651 A 加权类型2
DIN 45405未加权的
杜比EFB 19/2
显示器输出
3.16V[rms]
测试值全范围显示
&10%全范围
1K&O(误差&10%)
NTSC,PAL,525/60,625/50
VBS(混合视频)信号
Y+S/C分离信号
G/B/R混合信号
Y/B-Y/R-Y混合信号
VBS和Y+S,C单通道
Y+S/G,B-Y/B,R-Y/R单通道
75&O(误差&5%)/HIGH 扫描
最大输入幅值
2.0V[P-P] 75&O终止
0.15V[P-P]至0.6V[P-P]
0.15V[P-P]至0.6V[P-P]
3.579 545MHz&150Hz(NTSC)
4.433 618 75MHz&150Hz(PAL)
2.0V[P-P]/1.6V[P-P]/1.3V[P-P]/1.15V[P-P]/1.0V[P-P]/0.9V[P-P]
0.8V[P-P]/0.75V[P-P]/0.65V[P-P]/0.6V[P-P]/0.55V[P-P]
EXT 同步输入
75&O(误差&5%)/HIGH 扫描
最大输入幅值
2.0V[P-P] 75&O终止
0.15V[P-P]至0.6V[P-P]
0.15V[P-P]至0.6V[P-P]
3.579 545MHz&150Hz(NTSC)
4.433 618 75MHz&150Hz(PAL)
彩条信号测试
亮度/色度/峰值/同步幅值/脉冲幅值/色度相位/脉冲相位(仅PAL)
Y/B-Y/R-Y幅值,同步.幅值
G/B/R混合信号幅值,同步.幅值
&1%输入范围
多脉冲测试
白色相关幅值
白光相关幅值
&1%输入范围
在任何两个有效视频点之间的最大幅值
&2%输入范围
同步.脉冲测试
在同一版面的同步脉冲数
视频S/N测试
10dB/20dB/30dB/40dB/50dB/60dB/70dB
9.6dB-82dB
50%白光/100%白光
100%色度/红
水平/垂直方向
ON/OFF选择
亮度噪声测试
100Hz/1kHz/10kHz/100kHz/200kHz/OFF
500KHz/1MHz/3MHz/4.2MHz/5MHz/OFF
次载波隔离ON/OFF
加权ON/OFF
AM/PM噪声测试
100Hz/1kHz/10kHz/100kHz/200kHz/OFF
500KHz/1MHz/OFF
测试点设定
设定分辨率
最小设定间隔
同步点设定范围
0.9us-4.0us
设定脉冲/基础点范围
NTSC 525/60
5.6us-7.0us
PAL 625/50
5.9us-7.1us
有效视频节点范围设定
9.0us-62.8us
有效视频节点点设定
垂直方向设定点
场之间加和平均
线之间加和平均
2/4/8/16/32/64
DG(微分增益)
DP(微分相位)
亮度信号线形
显示器输出
输出信号类型
VBS信号添加测试点标记
VBS:1V[P-P](误差&10%)
测试点标记
大约0.36V[P-P]
75&O(误差&5%)
FRONT:38 400bps
REAR:38 400bps/19 200bps/9 600bps
FRONT:8bitsREAR:7bits/8bits
FRONT:NONEREAR:NONE/ODD/EVEN
X-OFF/X-ON
FRONT:1 bitREAR:1bit/2bits/1.5bits
START/STOP/AUTO/MANUAL/SELECT
中心打印输出
外部控制I/O
3 bitsTTL电平
8bits/端口&5ports TTL电平
I/O可通过端口设定
50-PIN电缆接头
隔离数据I/O
无隔离数据I/O
输入或输出
8bitsTTL电平
EHA格式或NEC格式
1输出TTL电平
1输出刻度外LED连接
100V-230V,50Hz/60Hz
W450mm&H220mm&D450mm
1(VQ-079G01)
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VQ-079C01+1KHz BPF
VQ-079C01+3KHz BPF
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广州普真仪科技有限公司低相位噪声在微波源中的研究-射频/微波-与非网
随着技术的不断发展，各种微波设备对振荡信号的相位噪声要求越来越高。目前在微波振荡源中广泛采用的倍频链方式，因需要多次倍频、放大、滤波而必须采用较多的有源器件从而产生了较大的附加噪声。对微波振荡源的相位噪声有较大的影响。2856MHz微波源同时利用了脉冲倍频锁相环和介质振荡器两项技术，有效的提高了微波振荡源的相位噪声，同时具有谐波低、体积小、功耗小、可靠性高的优点。可用于卫星通信、雷达、实验设备等对相位噪声要求较高的场合。
2 相位噪声的定义与测量[1]
相位噪声是用来表征一个微波源的短期频率稳定度。相位噪声的概念可通过图1来说明。
图1 相位噪声概念的说明
当一个理想的单频正弦波振荡频率源&0很稳定时，其时域信号波形相位过零点的位置在短期内（通常指1秒内）应当是稳定不变的，如图中（a）所示。对应的在频域中的频谱应是一条谱线&0，如图中（c）所示。但是当因噪声等随机因素引起频率不稳定时，时域中相位过零点位置会抖动，称为噪声对相位的寄生调制，如图中（b）所示。相位变化则频率也会发生变化，在频域中对应的频谱不是&0一条谱线了，而是如图中（d）所示扩散为一个连续频谱。谱线从&0向两边扩展范围的宽窄与频率稳定度相关。频率稳定度越好，则扩展越窄，谱值变化越陡。因此在频域可用相位噪声大小来表征短期频率稳定度。在实际测量中，由于相位噪声频谱特性是对称的，常用单边带SSB（Single Side Band）相位噪声来表征短期频率稳定度。SSB相位噪声L（&）定义为：偏离频率源&o为&off处，每赫兹带宽的单边带功率PSSB与频率源功率P0 之比，通常用dB表示，图2为其示意图。
图2 SSB相位噪声示意图
3 设计要求
设计的2856MHz微波源主要电特性指标：
输出信号频率：2856MHz；
信号输出功率：
1端口、2端口输出功率&100mW(20dBm),
3端口、4端口输出功率&20mW(13dBm)；
输出信号频率准确度：&&50KHz；
输出信号相位噪声：&-105dBc/Hz；
谐杂波抑制：&50dBc；
放大器带宽：&4MHz；
路间隔离度：&40dBc。
4 设计方案[1-6]
根据设计要求，经多种方案比较，最后采用了锁相介质振荡器电路的方案。其组成主要由参考源、PDRO（锁相介质振荡器）、1:4功分放大和电源四部分构成，如图3。工作原理，参考源产生的102MHz信号与PDRO中介质振荡器产生的微波信号取样锁相使PDRO输出信号锁定在2856MHz。PDRO输出的信号经1：4功分放大输出。
图 3 电路框图
4.1 介质振荡器
介质振荡器是用低损耗、高介电常数的介质材料做成的谐振器，介质与微带线耦合，组成一个高Q值的谐振电路,具有尖锐的频率选择特性。同时在介质振荡器的带宽很窄（被设计为0.3%~0.5%）在其压控范围内只有一个频点是参考源频率的整倍数，介质振荡器只能锁定在设计的频点上。所以介质振荡器的相位噪声优于其它形式的振荡器。介质振荡器具有体积小、Q值高、频率范围大（可达毫米波段）、在高低温下频率的稳定性好等优点，在微波电路中得到广泛的应用。 PDRO（锁相介质振荡器）的原理如图4。
图 4 PDRO 原理图
AMP(微波放大单元)，VCC（+12电源）,REFMON（参考频率）
4.2 脉冲倍频锁相环电路
脉冲倍频锁相环电路的工作原理如图5，工作过程是102MHz参考源经过脉冲形成电路，产生一个102MHz整数倍谐波的尖脉冲序列。在鉴相器中VCO频率2856MHz和102MHz的28倍谐波进行比相，通过锁相环路将VCO的频率锁定在2856MHz上。与倍频链技术相比脉冲倍频锁相环技术中采用了取样鉴相器在取样脉冲尖峰时对VCO输出的高频信号进行取样，得到的控制用信号经环路滤波器滤除高频分量后，经运算放大器放大输出直流信号控制VCO的输出信号频率，从而使VCO输出频率直接锁定在参考频率的高次谐波上。与数字分频锁相技术相比消除了数字分频噪声基底的影响，相位噪声明显优于数字分频锁相，是相位噪声接近理论值。
图5 脉冲倍频锁相环电路的工作原理
5 相位噪声实际测量与分析
在实际测量中采用Agilent公司的4440E频谱仪。在单边带相位噪声测量中，由于频谱仪通常使用功率电平（单位dBm）进行，这样根据公式（1.1）进行变换，转换为对数形式：
式（1）中L（&0）代表频率源功率电平，L（&off）代表的是频偏&off处归一化到1Hz等效噪声带宽内使用有效值检波器获得的噪声功率电平。测试结果如图6和图7，微波源的相位噪声如下：
-105 dBc/Hz；
-110 dBc/Hz；
-110 dBc/Hz；
-113 dBc/Hz；
-135 dBc/Hz；
杂波抑制：-80 dBc
输出频率：2856MHz
输出功率：
1端口、2端口输出功率&100mW(20dBm)；
3端口、4端口输出功率&20mW(13dBm)。
　　从中可以看出由于在微波源中采用了介质振荡器和脉冲倍频锁相环技术，相位噪声满足用户要求。表明在微波振荡源中采用介质振荡器和脉冲倍频锁相环技术可以取得比倍频链方式更优越的相位噪声性能。
图6 信号频谱
图7 单边带相位噪声
微波频率源是现代微波系统中最重要的核心部件之一，有微波系统的&心脏&之称。在微波源的各项参数中相位噪声尤其重要，微波源的相位噪声决定了整个系统的相位噪声。2856MHz微波源采用了介质振荡器和脉冲倍频锁相环技术，取得预计的性能指标。同时对降低微波源的相位噪声方面作了研究，并在实际应用中取得了满意的效果，本文中阐述的用介质振荡器和脉冲倍频锁相环技术的组合制造低相噪微波源的方法不仅适用于本课题，由于介质振荡器适用于从L波段到毫米波段，所以对于不同频段的微波振荡器我们均能取得较为满意的低相位噪声性能。并且能在提高设备相位噪声性能的同时可以提高可靠性和稳定性。
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星际航行是科幻电影永恒的主题，因为神秘莫测的宇宙空间需要无限超前的科技才能去探索和解释。正如王尔德所言，我们身在沟壑，却仍有人仰望星空。2014年的《星际穿越》可以说是《星际》系列的巅峰之作。里面没有强大的外星人类，也没有恐怖的星空怪物，有的只是冷酷伟岸的自然力量。人类用自己的智慧在外太空和地球两个地方和自然力量抗争。
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