《微波技術(shù)實驗》word版

1、實驗一 短路線、開路線、匹配負載S參量的測量一、實驗?zāi)康?、通過對短路線、開路線的S參量S11的測量，了解傳輸線開路、短路的特性。 2、通過對匹配負載的S參量S11及S21的測量，了解微帶線的特性。二、實驗原理 S參量 網(wǎng)絡(luò)參量有多種，如阻抗參量Z，導(dǎo)納參量Y，散射參量S等。微波頻段通常采用S參量，因為它不僅容易測量，而且通過計算可以轉(zhuǎn)換成其他參量，例如Y、Z，電壓駐波比及反射損耗等。 一個二端口微波元件用二端口網(wǎng)絡(luò)來表示，如圖1-1所示。圖中，a1,a2分別為網(wǎng)絡(luò)端口“”和端口“”的向內(nèi)的入射波；1，2分別為端口“”和端口“2”向外的反射波。對于線性網(wǎng)絡(luò)，可用線性代數(shù)方程表示。 b1=S11

2、a1+S12a2 (1-1) b2=S21a1+S22a2寫成矩陣形式： (1-2)式中S11，S12，S21，S22組成S參量，它們的物理意義分別為 S11= “2”端口外接匹配負載時， “1”端口的反射系數(shù) S21= “2”端口外接匹配負載時， “1”端口至“2”端口的傳輸系數(shù) S12= “1”端口外接匹配負載時， “2”端口至“1”端口的傳輸系數(shù) S22= “2”端口外接匹配負載時， “1”端口的反射系數(shù) 對于多端口網(wǎng)絡(luò)，S參量可按上述方法同樣定義，對于互易二端口網(wǎng)絡(luò)，S12=S21,則僅有三個獨立參量。三、實驗儀器及裝置圖 1模組編號：RF2KM1-1A (OPTN/SHORT/THR

3、U CAL KIT) 2模組內(nèi)容：代號 名稱說明適用頻率范圍主要特性MOD-1AOPEN開路傳輸線50-500MHzRuturn Loss-1dbMOD-1BSHORT短路傳輸線50-500MHzRuturn Loss-1dbMOD-1CTHRU50微帶線50-500MHzRuturn Loss-15dbIntretion Loss-0.5db3 RF2000測量主機：一臺4 PC機一臺，BNC連接線若干四、實驗結(jié)果 （一）開路線（MOD-1A）的S11測量 （二）短路線（MOD-1B）的S11測量 （三）匹配負載（MOD-1C）的S11及S22的測量 注：在測試過程中，DOD-1A,MOD-

4、1B的S11范圍為05db，MOD-1C的S11-8db，S21=02db實驗二 定向耦合器特性的測量一、實驗?zāi)康?1、通過對MOD-5A：叉路型定向耦合器的方向性，隔離度的測量，了解叉路型定向耦合器的特性。 2、通過對MOD-5B：平行線型定向耦合器的方向性，隔離度的測量，了解平行線型定向耦合器電路的特性。二、實驗原理 1、定向耦合器是微波測量和其他微波系統(tǒng)中的常用元件，更是近代掃頻反射計的核心部件，因此，熟悉定向耦合器的特性，掌握其測量方法很重要。定向耦合器是一種有方向性的微波功率分配器件，通常有波導(dǎo)、同軸線、帶狀線及微帶線幾種類型，定向耦合器包含主線和副線兩部分，在主線中傳播的微波功率通

5、過小孔或間隙等耦合元件，將一部分功率耦合到副線中的一個方向傳輸（稱“耦合輸出”），而在另一個方向幾乎沒有（或極小）功率傳輸（稱“隔離輸出”）。 2、在本實驗中，定向耦合器是個四端口網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（4port network），如圖31所示。若信號輸入端（Port-1，Input Port）的功率為P1，信號傳輸端（Port-2，Transmission Port）的功率為P2，信號耦合端（Port-3，Coupling Port）的功率為P3，而信號隔離端（Port-4，Isolation Port）的功率為P4。若P1、P2、P3、P4皆用毫瓦（mW）來表示，定向耦合器的四大參數(shù)，則可定義為：傳輸

6、系數(shù)： MACROBUTTON MTEditEquationSection2 方程節(jié) 3 SEQ MTEqn r h * MERGEFORMAT SEQ MTSec r 3 h * MERGEFORMAT MACROBUTTON MTEditEquationSection2 方程節(jié) 2 SEQ MTEqn r h * MERGEFORMAT SEQ MTSec r 2 h * MERGEFORMAT MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT ( SEQ MTSec c * Arabic * MERGEFORMA

7、T 2. SEQ MTEqn c * Arabic * MERGEFORMAT 1)耦合系數(shù)： MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT ( SEQ MTSec c * Arabic * MERGEFORMAT 2. SEQ MTEqn c * Arabic * MERGEFORMAT 2)隔離度： MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT ( SEQ MTSec c * Arabic * MERGEFORMAT 2. SEQ

8、MTEqn c * Arabic * MERGEFORMAT 3)方向性： MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT ( SEQ MTSec c * Arabic * MERGEFORMAT 2. SEQ MTEqn c * Arabic * MERGEFORMAT 4)3、主要技術(shù)參數(shù)：（1）隔離度 定向耦合器的隔離度定義為輸入功率P入與隔離臂輸出功率P隔之比的分貝數(shù)，記以KI，即KI=10lg=10lg=20lg 3-4式中S14=S41為網(wǎng)絡(luò)的互易性，S14代表波由1口向4口的傳輸系數(shù)。本實驗中的功率的單

9、位為dBm，所以隔離度的值為輸入端（或傳輸端）與隔離端測得的功率的差值。（2）方向性 方向性的定義是副通道中耦合臂和隔離臂輸出功率之比的分貝數(shù)，記以KD，即 KD=10lg（dB）=20lg -20lg 3-5本實驗中測功率的單位均dBm，所以方向性的值為耦合端與隔離端測得的功率的差值。由定義知道，耦合到副通道中隔離臂的功率愈小，則方向性愈高。通常希望定向耦合器的方向性愈高愈好。理想定向耦合器的方向性和隔離度均為無窮大（因P隔=0）。三、實驗儀器及裝置1、模組編號：RF2KM5-1A （L-C BRANCH LINE COUPLER） RF2KM5-2A （PARALLEL LINE COUP

10、LER）2、模組內(nèi)容：代號名稱/說明適用頻率范圍主要特性MOD-5AL-C BRANCH LINE COUPLER叉路型定向耦合器40050MHzReturn Loss-13dBTransmission-2dBCoupling-11dBIsolation-13dB代號名稱/說明適用頻率范圍主要特性MOD-5BPARALLEL LINE COUPLER平行線型定向耦合器75050MHzReturn Loss-12dBTransmission-1.5dBCoupling-10dBIsolation-14dB 3、RF2000測量主機：一臺4、PC機：一臺5、連接線若干，50匹配端子2個四、實驗結(jié)果

11、 注：在以下實驗中，信號從P1端輸入，P2為傳輸端，P3為耦合端，P4為隔離端（一）MOD-5A的P1端子的S11的測量 （二）MOD-5A的P1及P2端子的S21的測量 。（三）MOD-5A的P1及P3端子的S21的測量（四）MOD-5A的P1及P4端子的S21的測量（五）MOD-5B的S11的測量（六）MOD-5B的P1及P2端子的S21的測量（七）MOD-5B的P1及P3端子的S21的測量（八）MOD-5B的P1及P4端子的S21的測量數(shù)據(jù)處理根據(jù)公式3-4和3-5以及所測得的S參量計算隔離度和方向性。傳輸系數(shù)： 耦合系數(shù)： 隔離度： 方向性： 傳輸系數(shù)耦合系數(shù)隔離度方向性叉路型（dB）

12、016716-7=9平行線型（dB）013913-9=4實驗三 功率衰減器特性的測量 一 實驗?zāi)康?1、了解“功率衰減器”的原理。 2、通過對MOD-3A：型功率衰減器的S11及S21的測量，以了解型功率衰減電路的特性。 3、通過對 MOD-3B：T性功率衰減器的S11及S21的測量，以了解T型功率衰減電路的特性。二 實驗原理 1、功率衰減器原理功率衰減器是雙端口網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖2-1所示。其信號輸入端的功率為P1，而其輸出端的功率為P2。若P1、P2以毫瓦分貝（dBm）來表示，且衰減器之功率衰減量為AdB，則兩端功率間的關(guān)系，可寫成： P2(dBm) = P1(dBm) AdB 2-1亦即 2

13、-2 功率衰減器 Port-1P1Port-2P2圖2-1 2、固定型功率衰減器 這種電路僅由電阻構(gòu)成，按結(jié)構(gòu)可分成T形 及形,如圖2-2所示：RSRp2pRp1pZ1Z2Z1Z2RS1RS2Rpp 圖2-2（a） T型功率衰減器 (b) 型功率衰減器其中Z1、Z2即是電路輸入/ 輸出端的特性阻抗。根據(jù)電路兩端使用的阻抗不同，可分為同阻抗式、異阻抗式。A、 同阻抗式 三 實驗儀器及裝置 1、模組編號：RF2KM3-1A（ATTENUATOR） 2、模組內(nèi)容：代號名稱/說明適用頻率范圍主要特性MOD-3A-TYPE 10db ATTENUATOR型功率衰減器50-1000MHz回波損耗：-12d

14、b插入損耗：-100.5dbMOD-3BT-TYPE 10db ATTENUATORT型功率衰減器50-1000MHz回波損耗：-12db插入損耗：-100.5db 3、RF2000測量主機：一臺 4、PC機：一臺，連接線若干四 實驗結(jié)果 （一）MOD-3A的S11的測量 （二）MOD-3A的S21的測量 （三）MOD-3B的S11的測量 （四）MOD-3B的S21的測量 五 實驗數(shù)據(jù)處理 （一） 型功率衰減器的S11及S21：在曲線上取9個點，每個點的頻率值和與其相對應(yīng)的S11和S21如下表所示：序號123456789頻率（MHz）323.06348.80372.20395.60419.00

15、440.06465.80489.20512.60S11(dB)-16-23-17-16-16-16-25-14-11S21(dB)-9-9-9-9-9-9-9-10-11 （二）T性功率衰減器的S11及S21：在曲線上取9個點，每個點的頻率值和與其相對應(yīng)的S11和S21如下表所示：序號123456789頻率（MHz）323.06348.80372.20395.60419.00440.06465.80489.20512.60S11(dB)-20-20-15-16-17-19-25-12-11S21(dB)-10-9-9-9-10-10-10-10-11記錄完每個點的頻率和對應(yīng)的S參量后，在坐標紙

16、上分別大概畫出S參量的曲線圖（圖略）。圖中的S21曲線即為所衰減量A。實驗四 功率分配器特性的測量一、實驗?zāi)康?1、了解功率分配器的原理。 2、通過對MOD-4A的輸出端的功率的測量，了解簡單的功率分配電路的特性。二、實驗原理 1、功率分配器是三端口網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（3-port network），如圖4-1所示。其信號輸入端（Port-1）的功率為P1，而其他兩個輸出端（Port-2及Port-3）的功率分別為P2及P3。理論上，由能量守恒定律可知P1=P2+P3。 若P2=P3并以毫瓦分貝（dBm）來表示三端功率間的關(guān)系，則可寫成： P2(dBm) = P3(dBm) = Pin(dBm) 3dB 2、當然P2并不一定要等于P3，只是相等的情況在實際中經(jīng)常使用。因此，功率分配器在大致上可分為等分型（P2=P3）和比例型（P2=kP3）等兩種類型：等分型根據(jù)