北郵電磁場(chǎng)與微波測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五阻抗測(cè)量及匹配技術(shù)

電磁場(chǎng)與微波測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五阻抗測(cè)量及匹配技術(shù)

學(xué)院：電子工程學(xué)院班號(hào)：2011211204組員：執(zhí)筆人：

學(xué)號(hào)：2011210986實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆绽民v波測(cè)量線測(cè)量阻抗的原理和方法熟悉利用螺釘調(diào)配器匹配的方法熟悉Smith圓圖的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在測(cè)量線給定器件的阻抗和電壓駐波系數(shù)，并觀察其Smith圓圖。在測(cè)量線系統(tǒng)中測(cè)量給定器件的ZL，并應(yīng)用三螺調(diào)配器對(duì)其進(jìn)行匹配，使駐波系數(shù)小于1.1。實(shí)驗(yàn)原理阻抗測(cè)量原理微波元件的阻抗參數(shù)或者天線的輸入阻抗等是微波工程中的主要參數(shù)，因而阻抗測(cè)量也是重要測(cè)量?jī)?nèi)容之一。一般情況下，測(cè)量的對(duì)象可以是膜片、螺釘、濾波器、諧振腔及其它不均勻性等。在阻抗測(cè)量的方法中常采用測(cè)量線法。本實(shí)驗(yàn)著重應(yīng)用測(cè)量線技術(shù)測(cè)量終端型（等效二端網(wǎng)絡(luò)）微波元件的阻抗。由傳輸線理論可知，傳輸線上任一點(diǎn)的輸入阻抗Zin與其終端負(fù)載阻抗ZL關(guān)系為： （2.1） 其中，為傳輸線的特性阻抗，為相移常數(shù)，為至終端負(fù)載的距離。設(shè)傳輸線上第一個(gè)電壓駐波最小點(diǎn)離終端負(fù)載的距離為電壓駐波最小點(diǎn)處的輸入阻抗在數(shù)值上等于1/ρ即 （2.2）使用調(diào)配器調(diào)匹配的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖實(shí)驗(yàn)步驟，（1）按原理圖接好設(shè)備，開(kāi)啟信號(hào)源電源，使信號(hào)源工作于最佳方波、掃頻狀態(tài)。（2）移動(dòng)測(cè)量線探針，測(cè)量相鄰的電壓最小值之間的距離，以測(cè)出傳輸線中的波長(zhǎng)，即波導(dǎo)波長(zhǎng)。（3）短路片安置在測(cè)量線的輸出端上，并記下探針指示器標(biāo)尺上對(duì)應(yīng)于電壓最小值位置的讀數(shù)DT，即為“等效參考面”。（4）測(cè)量線的終端移去短路片，并把被測(cè)器接在它的位置上。（5）測(cè)量得到駐波比。（6）利用交叉度數(shù)法測(cè)出DT左側(cè)第一個(gè)駐波節(jié)點(diǎn)位置DA，并計(jì)算出Imin=|DT-DA|，應(yīng)用公式就可求出阻抗值。（7）利用滑動(dòng)單螺調(diào)配晶體檢波器，使駐波比小于1.05。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

1、lmin的測(cè)量如下：

探針電壓最小值位置的讀數(shù)：DT=127.0mm

DT左側(cè)第一個(gè)駐波節(jié)點(diǎn)位置：DA=101.1mm

則由以上兩值，可得：lmin=|DT—DA|=25.9mm

2、由兩點(diǎn)法測(cè)得的波長(zhǎng)如下：λg=2*|T’min—Tmin|=2X26.7=57.4mm

則有β=2π/λg=0.1095

3、由等指示度法測(cè)得ρ如下：

其中，

W=|l2-l’2|=136.9-119.6=17.3mm

λg=2*|T’min—Tmin|=2X26.7=57.4mm代入可得：ρ=1.587

4、由以上數(shù)據(jù)代入ZL表達(dá)式可以得到阻抗值：

=（1+j0.5）/（1.587+j0.31548）≈0.666+j0.183Ω5、總結(jié)用同軸調(diào)配器的調(diào)匹配步驟在調(diào)節(jié)匹配過(guò)程中，我們先移動(dòng)測(cè)量線探針找到并記下波節(jié)點(diǎn)位置，然后繼續(xù)調(diào)節(jié)測(cè)量線調(diào)到波腹點(diǎn)，此時(shí)調(diào)節(jié)調(diào)配器位置，駐波波腹點(diǎn)有所下降，波節(jié)點(diǎn)有所上升，直至波節(jié)點(diǎn)和波腹點(diǎn)相差不大時(shí)，調(diào)節(jié)螺釘深度，同時(shí)用測(cè)量線跟蹤駐波大小，直至實(shí)現(xiàn)匹配。七、誤差分析

實(shí)驗(yàn)中可能存在儀器儀表誤差，人為誤差以及各組互相影響造成的誤差等。為了減小誤差，在測(cè)量波導(dǎo)波長(zhǎng)時(shí)采用兩點(diǎn)法，測(cè)量駐波比時(shí)則用等指示度法，同時(shí)增加重復(fù)測(cè)量次數(shù)取平均值進(jìn)行記錄，盡量減少人為誤差。

八、思考題1、匹配元件應(yīng)連接在測(cè)量系統(tǒng)中什么地方？為什么？應(yīng)接在最右邊。因?yàn)槠ヅ湓缀跄芪杖咳肷涔β?，那么如果有元件連在后面就沒(méi)有電流流過(guò)，不能正常工作。2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)，總結(jié)匹配技巧。在調(diào)節(jié)匹配過(guò)程中，我們先移動(dòng)測(cè)量線探針找到并記下波節(jié)點(diǎn)位置，然后繼續(xù)調(diào)節(jié)測(cè)量線調(diào)到波腹點(diǎn)，此時(shí)調(diào)節(jié)調(diào)配器位置，駐波波腹點(diǎn)有所下降，波節(jié)點(diǎn)有所上升，直至波節(jié)點(diǎn)和波腹點(diǎn)相差不大時(shí)，調(diào)節(jié)螺釘深度，同時(shí)用測(cè)量線跟蹤駐波大小，直至實(shí)現(xiàn)匹配。3、在各項(xiàng)測(cè)量中，通常采用駐波圖形的波節(jié)點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，是否可以采用波腹點(diǎn)做基準(zhǔn)測(cè)量？為什么？可以采用波腹點(diǎn)做基準(zhǔn)測(cè)量。因?yàn)轳v波的波節(jié)點(diǎn)與波腹點(diǎn)接連出現(xiàn)，相鄰波節(jié)點(diǎn)與相鄰波腹點(diǎn)之間距離相等，所以采用波節(jié)點(diǎn)和波腹點(diǎn)為基準(zhǔn)項(xiàng)等價(jià)。八、實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)我們了解了阻抗調(diào)配原理及調(diào)配方法，熟悉了單枝節(jié)匹配器的匹配原理，掌握Smith圖解法設(shè)計(jì)微帶線匹配網(wǎng)絡(luò)，鞏固了之前所學(xué)的ADS仿真，學(xué)會(huì)了利用螺釘調(diào)配器匹配的方法。由于之前預(yù)習(xí)充足，我們組的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的還算順利，按照基本原理逐步地對(duì)各個(gè)需求量進(jìn)行測(cè)量。調(diào)節(jié)匹配負(fù)載時(shí)