譯者簡介

陳新 2003年畢業(yè)于成都電子科技大學(xué)， 同年加入安捷倫科技擔(dān)任計(jì)量軟件工程師， 2006年開始擔(dān)任PNA固件工程師， 是脈沖測量、 增益壓縮、 差分測試等應(yīng)用的主要開發(fā)者。與Joel合作在IEEE ARFTG年會上發(fā)表論文一篇。

楊洋 2010年畢業(yè)于北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院， 2010年3月加入安捷倫科技軟件有限公司， 擔(dān)任軟件研發(fā)工程師至今。負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)分析儀Firmware的研發(fā)工作。

胡雨辰 分別于1999年和2001年獲得清華大學(xué)電機(jī)工程系本科和碩士學(xué)位。2006年9月加入安捷倫科技公司， 負(fù)責(zé)物理層測試系統(tǒng)（PLTS）的研發(fā)工作， 以及和安捷倫元器件測試部團(tuán)隊(duì)一起共同研發(fā)安捷倫網(wǎng)絡(luò)分析儀的固件和應(yīng)用軟件。2008年獲得安捷倫科技創(chuàng)新最高獎Barnholt Award。目前負(fù)責(zé)非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（NVNA）的軟件研發(fā)和材料測試軟件的研發(fā)指導(dǎo)工作。

吳昊 2012年7月畢業(yè)于清華大學(xué)電子工程系， 隨后加入安捷倫科技軟件有限公司并擔(dān)任軟件研發(fā)工程師至今， 主要從事安捷倫材料測試軟件的研發(fā)工作。

張亞平 2004年畢業(yè)于北京科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院， 2006年加入安捷倫公司元器件測試部門， 負(fù)責(zé)PNA應(yīng)用軟件（PLTS, AFR）的設(shè)計(jì)與開發(fā)工作。


劉娜 2009年畢業(yè)于北京郵電大學(xué)， 同年加入安捷倫公司， 主要負(fù)責(zé)阻抗分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀的應(yīng)用支持， 目前擔(dān)任元器件事業(yè)部市場應(yīng)用工程師。


程寧 2007年畢業(yè)于北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院， 加入安捷倫科技后擔(dān)任軟件研發(fā)工程師， 有六年的時間負(fù)責(zé)安捷倫物理層測試系統(tǒng)（PLTS）的研發(fā)工作。期間曾和Joel Dunsmore一同在ARFTG, DesignCon上發(fā)表過多篇與夾具移除相關(guān)的文章。現(xiàn)在安捷倫元器件測試部擔(dān)任應(yīng)用工程師。

推 薦 序
電子元器件的不斷發(fā)展和進(jìn)步帶動了整個產(chǎn)業(yè)的升級和變革。無處不在的高速無線互聯(lián)網(wǎng)， 多模多頻段的智能終端， 大規(guī)模MIMO天線陣列……無不依賴于元器件性能的提升， 新型材料的采用， 集成和互連工藝的進(jìn)步， 以及大批量， 小型化和低成本帶來的精益生產(chǎn)制造管理。作為支撐產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)， 電子測試和測量儀器為元器件建模、 特征參數(shù)提取、 設(shè)計(jì)性能優(yōu)化， 以及質(zhì)量管理和控制都起到至關(guān)重要的作用。現(xiàn)在我非常高興能向國內(nèi)同仁介紹喬爾敦思摩爾（Joel Dunsmore）博士最新推出的專著， 相信這本微波器件測量手冊能為廣大從事射頻、 微波以及高速數(shù)字設(shè)計(jì)和測試的工程師， 電子工程專業(yè)的學(xué)生， 及其他業(yè)內(nèi)專業(yè)人士提供最新的測量理論和技術(shù)。相信集30年微波測試經(jīng)驗(yàn)于大成的本手冊一定能成為廣大電子工程師手邊的工具書。
我在7年前安捷倫中國研發(fā)中心啟動差分器件測量項(xiàng)目時認(rèn)識了喬爾博士。作為安捷倫矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的主要設(shè)計(jì)者之一， 喬爾在測量應(yīng)用算法設(shè)計(jì)、 測試流程及用戶體驗(yàn)， 以及產(chǎn)品質(zhì)量總體把控等諸方面都做出、 卓越貢獻(xiàn)。作為安捷倫最高級別的技術(shù)人員， 喬爾用他深厚的微波理論功底和純熟的器件測量知識而成為眾多年輕工程師的偶像； 他多年來行走于世界各地最先進(jìn)的射頻和微波技術(shù)開發(fā)中心， 熱忱為用戶解決最具挑戰(zhàn)的測試問題， 毫無保留地分享他的經(jīng)驗(yàn)， 從而贏得了眾多用戶的喜愛與尊敬。在過去7年間， 通過與喬爾和其他國外同事合作， 安捷倫中國通信產(chǎn)品中心在網(wǎng)絡(luò)分析儀上開發(fā)了很多創(chuàng)新軟件產(chǎn)品。作為業(yè)界翹楚， 安捷倫電子測量儀器以高性能、 高精度和高可靠性贏得信任。通過把先進(jìn)的測量方法集成于儀器平臺， 以系列化應(yīng)用軟件來幫助工程師解決最棘手的測試問題， 安捷倫為電子測試和測量行業(yè)設(shè)立了新的標(biāo)桿。作為網(wǎng)絡(luò)分析儀最好的應(yīng)用指南， 這本微波器件測量手冊不僅全面系統(tǒng)地闡述了支持高精度測量背后的理論， 還將其付諸實(shí)際測量， 諸如對各種器件測試方法的利弊取舍， 儀器設(shè)置如何保證符合真實(shí)場景， 連接和夾具如何影響測量結(jié)果……這些對獲得完整、 可信和有效的測試數(shù)據(jù)尤為重要。
為數(shù)不少的中國工程師曾有機(jī)會參加喬爾的技術(shù)講座， 他也曾多次拜訪國內(nèi)的多個無線通信研發(fā)中心和電子器件設(shè)計(jì)院所。在北京的一次研討會后， 我曾詢問有否可能把他近幾年的工作成果集結(jié)成冊。未曾料想， 他已經(jīng)利用周末和出差間歇開始寫作。于是我們國內(nèi)的同事開始籌措翻譯工作， 爭取盡早推出中文版本。為了高質(zhì)量地完成這一專業(yè)翻譯工作， 眾多研發(fā)和應(yīng)用工程師投入了大量的個人時間。每一位譯稿參與者都有幸與喬爾合作。陳新和楊洋是平衡器件測量、 脈沖測量、 器件控制協(xié)同測試軟件的主要開發(fā)人員； 胡雨辰獨(dú)立完成了非線性X參數(shù)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)和開發(fā)； 張亞平和程寧是物理層測試應(yīng)用軟件的主要開發(fā)者， 并在測量夾具自動去除上很有創(chuàng)新； 新加入團(tuán)隊(duì)的吳昊為材料測試軟件的最新發(fā)布做出了貢獻(xiàn)。劉迪作為應(yīng)用工程師曾為很多用戶在放大器參數(shù)提取和測試夾具設(shè)計(jì)等方面提供技術(shù)支持和服務(wù)……
完成一本技術(shù)專著翻譯的挑戰(zhàn)大大超越了我們的預(yù)想。在此感謝作為翻譯項(xiàng)目管理和總協(xié)調(diào)者的應(yīng)用工程師劉娜， 以及其他為本書能順利出版做出貢獻(xiàn)的同事。希望這本書能為業(yè)界同仁提供切實(shí)的幫助。


安捷倫科技中國通信產(chǎn)品中心總經(jīng)理

譯 者 序
本書是由安捷倫科技公司院士級專家Joel Dunsmore博士編寫的關(guān)于微波測量的理論與應(yīng)用著作。自1983年從俄勒岡州立大學(xué)畢業(yè)以后， Joel先生在惠普/安捷倫已經(jīng)工作了30多年， 在射頻微波測試領(lǐng)域積累了豐富的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本書的譯者全部為安捷倫元器件測量部門在中國的資深研發(fā)工程師和市場工程師， 在國內(nèi)射頻微波領(lǐng)域也有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。各位譯者在通讀了各章之后深切體會到本書的博大精深和其對微波測量的實(shí)用性， 以及Joel博士對微波測量的深刻理解和見地。本書的各種公式圖表都有助于理解實(shí)際測量中的問題， 同時文字表述上盡量不用復(fù)雜的定義。本書第1章中有對常用概念的回顧， 但是后面的大部分內(nèi)容都是偏向應(yīng)用的， 適合對射頻微波測量有一定基礎(chǔ)的工程師進(jìn)行閱讀。
在翻譯過程中， 譯者對全文中的極少數(shù)筆誤和疏漏之處進(jìn)行了修正， 并盡量使用業(yè)內(nèi)常用語言進(jìn)行描述和解釋， 力求中文版與英文原版一樣體現(xiàn)出內(nèi)容的實(shí)用性和易讀性， 使讀者真正理解并受益。
全書的翻譯分工為： 前言和第1章由劉娜翻譯， 第2章由楊洋翻譯， 第3章由楊洋和程寧共同翻譯， 第4章由吳昊翻譯， 第5章由吳昊和胡雨辰共同翻譯， 第6章由胡雨辰和陳新共同翻譯， 第7章由陳新和張亞平共同翻譯， 第8章由張亞平翻譯， 第9章由程寧翻譯。參與全書校對工作的除上述翻譯工作人員之外， 還有劉迪、 石會敏和曹旭等。
本書的翻譯工作得到了安捷倫科技中國通信產(chǎn)品中心總經(jīng)理魏向東的大力支持、 鼓勵和幫助， 在此我們深表感謝！同時也由衷地感謝元器件測量部門市場部經(jīng)理李堅(jiān)， 研發(fā)部經(jīng)理張擁勛， 以及現(xiàn)Maury公司中國區(qū)總經(jīng)理張念民先生對此書翻譯工作和成功出版所付出的時間與努力！
由于時間倉促， 其中的錯誤和不妥之處在所難免， 懇請各位讀者進(jìn)行批評指正， 共同進(jìn)步。

序
電子行業(yè)在過去的20年里發(fā)生了翻天覆地的變化： 系統(tǒng)性能有了巨大的改進(jìn)， 硬件尺寸越來越小， 質(zhì)量和可靠性都有了很大提高， 制造的成本也越來越低。在這種形勢下， 其底層的射頻測試與測量技術(shù)也同時飛速發(fā)展著�，F(xiàn)在的很多射頻測試設(shè)備可以毫秒級的速度來測量-100 dBm以下的信號。更令人稱奇的是， 測量儀表的射頻測量功能與計(jì)算機(jī)的軟件分析功能相結(jié)合， 可以構(gòu)建被測件的線性與非線性模型， 大大縮短了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)周期。
在這種革命性的發(fā)展變化中， 射頻與微波器件起著非常重要的作用。由于器件的尺寸越來越小， 塑料的使用減少了， 對質(zhì)量的要求越來越高， 成本也大大減少。同時， 測試夾具和互連器件經(jīng)過定性分析與產(chǎn)線測量， 其精度也達(dá)到了前所未有的高度。與這種發(fā)展趨勢相呼應(yīng)的是， 測量設(shè)備能夠?qū)ι漕l微波器件進(jìn)行快速精準(zhǔn)的測量。射頻微波器件制造商的成功與否已經(jīng)與器件設(shè)計(jì)、 驗(yàn)證和生產(chǎn)階段的測量質(zhì)量和測量能力直接相關(guān)。從實(shí)際的角度講， 測試必須是快速的（1~2 s）， 精度必須很高（百分之一dB）并且重復(fù)性非常好。器件生產(chǎn)周期的每一步都對測量精度和數(shù)據(jù)收集有著獨(dú)特的要求。
在設(shè)計(jì)階段， 必須全面地表征元器件的性能（包括幅度和相位）來為以后的制造環(huán)節(jié)做一個參考。因此需要在實(shí)際測試時對整個測試的配置進(jìn)行測量， 以去除測試設(shè)置和夾具的影響， 保證測試得到的最終數(shù)據(jù)只包含被測器件的特性。因此， 設(shè)計(jì)階段得到的性能數(shù)據(jù)是未來產(chǎn)線中進(jìn)行批量測試統(tǒng)計(jì)評估的黃金參考。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)定義產(chǎn)線產(chǎn)品為合格和不合格， 通常來說其標(biāo)準(zhǔn)偏差就是測試或質(zhì)檢工程師為了評估產(chǎn)品通過率而密切監(jiān)測的數(shù)據(jù)。
當(dāng)給一個器件公布其指標(biāo)數(shù)據(jù)時， 我們需要知道這個數(shù)據(jù)只是該器件總體性能的一個描述。只有提供了所有參數(shù)的數(shù)據(jù)和圖表（包括幅度和相位）， 才能知道這個器件的真實(shí)性能。除此之外， 當(dāng)用戶測試這些器件的性能時， 不僅要提供標(biāo)定值以內(nèi)（合規(guī)）的數(shù)據(jù)， 也需要提供標(biāo)定值以外（不合規(guī)）的數(shù)據(jù)。
對于一個非線性器件來說（如混頻器）， 射頻和本振會產(chǎn)生高階諧波， 同時由于指定頻率以外的負(fù)載阻抗影響， 高階諧波會反射回混頻器， 導(dǎo)致期望信號和諧波之間互相作用。值得慶幸的是， 目前的網(wǎng)絡(luò)儀可以快速容易地測量這些諧波。Dunsmore先生抓住了這些現(xiàn)代測量方法的精髓， 通過這本書他告訴測試工程師不僅要測量， 更要了解測量中的基本概念， 對測量的結(jié)果進(jìn)行預(yù)估， 以及考慮到測試環(huán)境中的各種潛在的誤差， 如何去除測試設(shè)置影響而得到真實(shí)有效的DUT測量結(jié)果。我非常相信這本書會作為了解測量方法、 測試框圖和測量局限性的一本參考讀物， 并在制造商和測量用戶之間搭起一座橋梁。我相信本書在射頻微波界未來的發(fā)展中具有不可估量的參考價值。

Harvey Kaylie
Mini-Circuits公司創(chuàng)始人兼總裁
前 言
本書內(nèi)容的難度介于基礎(chǔ)與高級之間， 同時也兼顧理論與實(shí)際應(yīng)用。但是其間的界限并非絲絲分明， 如果讀者的培訓(xùn)或測量經(jīng)驗(yàn)比較多， 也許能察覺一二。本書大部分內(nèi)容是關(guān)于測量技術(shù)的， 但為了便于設(shè)計(jì)和測試人員理解， 也有相當(dāng)?shù)膬?nèi)容是有關(guān)器件屬性的， 因?yàn)闇y試的目的就是為了確保測量參數(shù)符合器件的簡化模型。在實(shí)際應(yīng)用中， 一些預(yù)期之外的事件可能會占掉測量和查錯的大部分時間， 尤其是測量放大器、 混頻器等有源器件時。
測量微波器件的基本儀器就是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀， 而近期的一些技術(shù)改進(jìn)也使得網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測試比簡單的增益和匹配復(fù)雜百倍的情況。作為一個有30多年經(jīng)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)計(jì)工程師， 我曾給大量的微波測試做過顧問， 從簡單的手機(jī)電話， 到復(fù)雜的雷達(dá)多工器等。而本書的出發(fā)點(diǎn)和目標(biāo)是給讀者分享一些我多年積累的經(jīng)驗(yàn)， 以幫助研發(fā)人員和測試工程師改善測試質(zhì)量和效率。本書的核心是現(xiàn)代測量方法， 也會分享一些隨著儀器發(fā)展的傳統(tǒng)方法與新技術(shù)之間的區(qū)別。
本書第1章是微波理論與微波器件的概述。前半部分介紹了射頻和微波的一些通用概念， 列舉了一些重要的數(shù)學(xué)結(jié)論， 這些數(shù)學(xué)公式非常有助于對后續(xù)章節(jié)的理解。后半部分介紹了一些常見的微波連接器， 傳輸線和器件， 還介紹了基本的微波測量儀器。本章對射頻微波測試的新手是非常有用的。
第2章介紹了目前常用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的結(jié)構(gòu)和組成， 以及其局限性。對于有些用戶來說這方面的內(nèi)容不需要知道太多， 但對于想深入準(zhǔn)確地理解測試結(jié)果的測試工程師來說， 這部分內(nèi)容是非常實(shí)用的， 可以幫助他們發(fā)現(xiàn)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀自身配置對整體測量結(jié)果的影響。目前的現(xiàn)代矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以進(jìn)行相當(dāng)廣泛的測量， 包括失真、 功率和噪聲系數(shù)等， 但究其根本都是一般的S參數(shù)測量（本章的第二部分將給出由S參數(shù)計(jì)算得到的各種有用參數(shù)）。
在使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀時最神秘的部分也許就是校準(zhǔn)和誤差校正了。第3章介紹矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的誤差源模型、 校準(zhǔn)方法， 討論不確定度和校準(zhǔn)殘留誤差。本章還介紹了源功率校準(zhǔn)和接收機(jī)功率校準(zhǔn)技術(shù)， 這些內(nèi)容目前在其他的書籍上很難找到。最后給出了一些影響矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)效果的因素和實(shí)例分析。
第4章是與數(shù)學(xué)公式相關(guān)最多的， 討論了一些用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行時域轉(zhuǎn)換時比較實(shí)用的問題， 特別介紹了“門選通”（gating）的作用和補(bǔ)償方法。本書的前四章不僅包含了引導(dǎo)性的信息， 也覆蓋了一些微波器件測量的方法。
其他的章節(jié)都是針對特定微波器件的應(yīng)用實(shí)例來進(jìn)行討論的。第5章是無源微波器件， 如電纜和轉(zhuǎn)接頭， 傳輸線， 濾波器， 隔離器和耦合器， 等等。對于每一種器件， 書中都介紹了一些測量的最佳實(shí)踐和常見問題的解決方法。
第6章的內(nèi)容是測量放大器， 為了更好地理解放大器的特性， 中間還穿插了一些必須理解的概念。其間還特別提到了測量高增益和大功率放大器時遇到的一些問題， 包括脈沖射頻測試。對于非線性測試， 如諧波和雙音互調(diào)測試， 失真和噪聲測量， 無論是用頻譜儀還是網(wǎng)絡(luò)分析儀來測量， 其概念都是一致的。
第7章將有源器件的討論擴(kuò)展到混頻器的范圍。由于缺乏混頻器的測量經(jīng)驗(yàn)， 有些工程師對于混頻器測量的知識大多從比較淺顯的課程中獲得。本章先是詳細(xì)討論了混頻器和頻率轉(zhuǎn)換器件的模型與主要特性。混頻器的測量方法可能會非常復(fù)雜， 尤其是相位和時延響應(yīng)測量。本章對幾種主要的測量方法進(jìn)行了討論， 包括校準(zhǔn)、 使用相位參考件等， 這些信息都是第一次展現(xiàn)給讀者。除了幅度和相位的頻率響應(yīng)， 本章也介紹了混頻器特性和射頻， 本振功率， 還有失真和噪聲的測量。對于混頻器和頻率轉(zhuǎn)換器件相關(guān)的測試工程師來說， 本章是絕佳的閱讀參考文獻(xiàn)。
第8章引入了差分與平衡器件的概念， 并給出了較為詳細(xì)的差分器件的分析和測量方法， 包括非線性響應(yīng)、 噪聲系數(shù)與失真等。
第9章介紹了一些對測試工程師非常有用的技術(shù)與概念， 尤其是與測量夾具相關(guān)的， 例如創(chuàng)建夾具內(nèi)校準(zhǔn)件等。
致 謝
感謝我的同事在本書的編寫和檢查過程中所給予的幫助。感謝研發(fā)經(jīng)理Henri Komrij和元器件測量部門總經(jīng)理Greg Peters從本書的初始規(guī)劃之時就給予的大力支持。衷心感謝我們實(shí)驗(yàn)室的以下研發(fā)工程師在原稿內(nèi)容檢查時給予的各自專業(yè)領(lǐng)域的意見： Keith Anderson, Dara Sarislani, Dave Blackham, Ken Wong, Shinya Goto, Bob Shoulders, Dave Ballo, Clive Barnett, 程寧， 陳新， Mihai Marcu 和 Loren Betts等。感謝他們對于本書的成功完成所給予的巨大幫助。如果書中還殘存其他的錯誤， 我表示很抱歉并且承擔(dān)全部責(zé)任。
書中所列舉的諸多較新的測量技術(shù)和方法都依賴于其復(fù)雜但精確的實(shí)現(xiàn)， 因此在這里我要感謝我們的軟件設(shè)計(jì)組成員： Johan Ericsson, SueWood, Jim Kerr, Phil Hoard, Jade Hughes, Brad Hokkanen, Niels Jensen, Raymond Taylor, Dennis McCarthy, Andy Cannon, Wil Stark, 胡雨辰， Zhi-Wen Wong 和楊洋等， 以及他們的經(jīng)理Sean Hubert, Qi Gao 和 Dexter Yamaguchi， 感謝他們幾年來對于我們產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)所給予的所有幫助。
最后我想紀(jì)念一下我在英國利茲大學(xué)的博士生顧問， 并且同時也是我在HP和安捷倫公司的同事Roger Pollard博士， 感謝他的意見、 指導(dǎo)以及對我的友誼。我會永遠(yuǎn)懷念他。

Joel P. Dunsmore
于Sebastopol, CA