哈工大-微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

HarbinInstituteofTechnology微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告院系：電子與信息工程學(xué)院班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：同組成員：指導(dǎo)老師：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2023年12月18日哈爾濱工業(yè)大學(xué)目錄實(shí)驗(yàn)一短路線、開(kāi)路線、匹配負(fù)載S參量的測(cè)量------------------------------3實(shí)驗(yàn)二定向耦合器特性的測(cè)量------------------------------------------------------6實(shí)驗(yàn)三功率衰減器特性的測(cè)量-----------------------------------------------------11實(shí)驗(yàn)四功率分配器特性的測(cè)量-----------------------------------------------------14附錄一RF2000操作指南-------------------------------------------------------------19附錄二射頻電路根本常用單位------------------------------------------------------23實(shí)驗(yàn)總結(jié)------------------------------------------------------------------------------------24實(shí)驗(yàn)一短路線、開(kāi)路線、匹配負(fù)載S參量的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)對(duì)短路線、開(kāi)路線的S參量S11的測(cè)量，了解傳輸線開(kāi)路、短路的特性。2、通過(guò)對(duì)匹配負(fù)載的S參量S11及S21的測(cè)量，了解微帶線的特性。二、實(shí)驗(yàn)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?yàn)樗粌H容易測(cè)量，而且通過(guò)計(jì)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。圖1-1一個(gè)二端口微波元件用二端口網(wǎng)絡(luò)來(lái)表示，如圖1-1所示。圖中，a1,a2分別為網(wǎng)絡(luò)端口“１〞和端口“２〞的向內(nèi)的入射波；ｂ1，ｂ2分別為端口“１〞和端口“2〞向外的反射波。對(duì)于線性網(wǎng)絡(luò)，可用線性代數(shù)方程表示：b1=S11a1+S12a2b2=S21a1+S22a2(1-1)寫(xiě)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(fù)載時(shí)，“1〞端口的反射系數(shù)S21=“2〞端口外接匹配負(fù)載時(shí)，“1〞端口至“2〞端口的傳輸系數(shù)S12=“1〞端口外接匹配負(fù)載時(shí)，“2〞端口至“1〞端口的傳輸系數(shù)S22=“2〞端口外接匹配負(fù)載時(shí)，“1〞端口的反射系數(shù)對(duì)于多端口網(wǎng)絡(luò)，[S]參量可按上述方法同樣定義，對(duì)于互易二端口網(wǎng)絡(luò)，S12=S21,那么僅有三個(gè)獨(dú)立參量。三、實(shí)驗(yàn)儀器及裝置圖1模組編號(hào)：RF2KM1-1A(OPTN/SHORT/THRUCALKIT)2模組內(nèi)容：代號(hào)名稱說(shuō)明適用頻率范圍主要特性MOD-1AOPEN開(kāi)路傳輸線50-500MHzReturnLoss-1dbMOD-1BSHORT短路傳輸線50-500MHzReturnLoss-1dbMOD-1CTHRU50微帶線50-500MHzReturnLoss-15dbInsertionLoss3RF2000測(cè)量主機(jī)：一臺(tái)4PC機(jī)一臺(tái)，BNC連接線假設(shè)干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟〔一〕開(kāi)路線〔MOD-1A〕的S11測(cè)量〔1〕將RF2000與PC機(jī)通過(guò)RS232連接，接好RF2000電源，開(kāi)機(jī)。啟動(dòng)SCOPE2000軟件，軟件界面如下圖。〔2〕將模塊RF2KM1-1A的開(kāi)路端口，即P1端口，與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端口通過(guò)連接線連在一起。模塊接好以后，在RF2000主機(jī)的面板上找到“BAND〞鍵，按“BAND〞把頻段選到299-540MHz的頻段〔BAND3頻率范圍為300-500MHz〕，按REM鍵進(jìn)行連接，當(dāng)RF2000的LCD畫(huà)面第一行顯示為“SWEEP!!!!!MHz〞，第二行顯示為“---db299-540〞時(shí)，此時(shí)軟件界面顯示的為開(kāi)路狀態(tài)下300MHz-500MHz時(shí)的S11曲線圖〔如果此時(shí)軟件界面顯示的為S21曲線圖，可通過(guò)軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選擇〕軟件顯示如圖：〔3〕在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S11的dB值，并在坐標(biāo)紙上利用所取的點(diǎn)大致畫(huà)出S11曲線圖〔在軟件界面用鼠標(biāo)左鍵單擊即可完成取點(diǎn)〕?！捕扯搪肪€〔MOD-1B〕的S11測(cè)量〔1〕將RF2KM1-1A模塊的短路端口，即P2通過(guò)BNC連接線與RF2000的SWEEP/CW1OUT端子相連，頻率的頻段選擇不變?！?〕此時(shí)軟件界面顯示的為短路狀態(tài)下300MHz-500MHz時(shí)S11的曲線圖同樣，假設(shè)此時(shí)軟件顯示為S21,可通過(guò)S11/S21進(jìn)行選擇?！?〕在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S11的dB值，并在坐標(biāo)紙上利用所取的點(diǎn)大致畫(huà)出S11曲線圖〔在軟件界面用鼠標(biāo)左鍵單擊即可完成取點(diǎn)〕。〔三〕匹配負(fù)載〔MOD-1C〕的S11及S22的測(cè)量〔1〕將模塊RF2KM1-1A的P3端子通過(guò)BNC連接線與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端子連接，將模塊的P4端子與RF2000主機(jī)的RF-IN端子連接，頻段仍為BAND3〔300MHz-500MHz〕?！?〕此時(shí)軟件界面顯示的是匹配負(fù)載狀態(tài)下300MHz-500MHz時(shí)的S11的曲線圖，如下圖。按S11/S21可以切換S11/S21曲線圖。〔3〕在S11和S21曲線圖中分別任意選取九個(gè)點(diǎn)，分別記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S11和S21的db值，并在坐標(biāo)紙上利用所取的點(diǎn)分別大致畫(huà)出S11和S21的曲線圖〔在軟件界面用鼠標(biāo)左鍵單擊即可完成取點(diǎn)〕。注：在測(cè)試過(guò)程中，DOD-1A,MOD-1B的S11范圍為05db，MOD-1C的S11-8db，S21=02db五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析〔一〕在傳輸線理論中，開(kāi)路、短路、匹配有哪些特性？答：開(kāi)路和短路的阻抗為純阻抗，值在0~±∞之間，且線中傳輸?shù)氖邱v波。開(kāi)路反射系數(shù)為1，短路反射系數(shù)為-1; 匹配負(fù)載值等于傳輸線特性阻抗，線中傳輸?shù)氖切胁?，無(wú)反射波。反射系數(shù)為0〔二〕理想情況下，開(kāi)路線、短路線、匹配負(fù)載測(cè)得值是多少？ 答：開(kāi)路線：S11=1; 短路線：S11=-1； 匹配負(fù)載：S11=0，S21=1.實(shí)驗(yàn)二定向耦合器特性的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)對(duì)MOD-5A：叉路型定向耦合器的方向性，隔離度的測(cè)量，了解叉路型定向耦合器的特性。2、通過(guò)對(duì)MOD-5B：平行線型定向耦合器的方向性，隔離度的測(cè)量，了解平行線型定向耦合器電路的特性。二、實(shí)驗(yàn)原理1、定向耦合器是微波測(cè)量和其他微波系統(tǒng)中的常用元件，更是近代掃頻反射計(jì)的核心部件，因此，熟悉定向耦合器的特性，掌握其測(cè)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(lèi)型，定向耦合器包含主線和副線兩局部，在主線中傳播的微波功率通過(guò)小孔或間隙等耦合元件，將一局部功率耦合到副線中的一個(gè)方向傳輸〔稱“耦合輸出〞〕，而在另一個(gè)方向幾乎沒(méi)有〔或極小〕功率傳輸〔稱“隔離輸出〞〕。2、在本實(shí)驗(yàn)中，定向耦合器是個(gè)四端口網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)〔4－portnetwork〕，如圖3－1所示。假設(shè)信號(hào)輸入端〔Port-1，InputPort〕的功率為P1，信號(hào)傳輸端〔Port-2，TransmissionPort〕的功率為P2，信號(hào)耦合端〔Port-3，CouplingPort〕的功率為P3，而信號(hào)隔離端〔Port-4，IsolationPort〕的功率為P4。假設(shè)P1、P2、P3、P4皆用毫瓦〔mW〕來(lái)表示，定向耦合器的四大參數(shù)，那么可定義為：傳輸系數(shù)：耦合系數(shù)：隔離度：方向性：定向耦合器定向耦合器Port-1P1Port-2P2圖3-1:定向耦合器方塊圖Port-3P3Port-4P4常見(jiàn)的定向耦合器可分成支線型和平行線型兩種。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(shí)驗(yàn)中的功率的單位為dBm，所以隔離度的值為輸入端〔或傳輸端〕與隔離端測(cè)得的功率的差值?！?〕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=20lg-20lg本實(shí)驗(yàn)中測(cè)功率的單位均dBm，所以方向性的值為耦合端與隔離端測(cè)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，那么方向性愈高。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(wú)窮大〔因P隔=0〕。三、實(shí)驗(yàn)儀器及裝置1、模組編號(hào)：RF2KM5-1A〔L-CBRANCHLINECOUPLER〕RF2KM5-2A〔PARALLELLINECOUPLER〕2、模組內(nèi)容：代號(hào)名稱/說(shuō)明適用頻率范圍主要特性MOD-5AL-CBRANCHLINECOUPLER叉路型定向耦合器40050MHzReturnLoss-13dBTransmission-2dBCoupling-11dBIsolation-13dB代號(hào)名稱/說(shuō)明適用頻率范圍主要特性MOD-5BPARALLELLINECOUPLER平行線型定向耦合器75050MHzReturnLoss-12dBTransmissionCoupling-10dBIsolation-14dB3、RF2000測(cè)量主機(jī)：一臺(tái)4、PC機(jī)：一臺(tái)5、連接線假設(shè)干，50匹配端子2個(gè)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟注：在以下實(shí)驗(yàn)中，信號(hào)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(cè)量1、將RF2000主機(jī)通過(guò)RS232與PC機(jī)相聯(lián)接，接好RF2000電源，開(kāi)機(jī)，并啟動(dòng)SCOPE2000軟件。2、將模塊MOD-5A的P1端口與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端口通過(guò)連接線連在一起，將P2，P3，P4端口分別與50Ω匹配端子相連。模塊接好以后，在RF2000主機(jī)的面板上找到“BAND〞鍵，按“BAND〞把頻段選到299-540MHz的頻段〔BAND3,頻率范圍為300-500MHz〕，按REM鍵進(jìn)行連接，當(dāng)RF2000的LCD畫(huà)面第一行顯示為“SWEEP!!!!!MHz〞，第二行顯示為“---db299-540〞時(shí)，此時(shí)軟件界面顯示的為叉路型定向耦合器在300MHz-500MHz的S11曲線圖〔如果此時(shí)軟件界面顯示的為S21曲線圖，可通過(guò)軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S11的dB值?！捕矼OD-5A的P1及P2端子的S21的測(cè)量1、將模塊MOD-5A的P1端口與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端口通過(guò)連接線連在一起，P2端子通過(guò)連接線與RF2000的RF-IN端口相連，P3，P4端口分別與50Ω匹配端子相連，頻帶選擇不變。2、過(guò)幾秒鐘后，軟件界面的曲線發(fā)生變化，此時(shí)顯示的為支線型定向耦合器在300MHz-500MHz時(shí)P1與P2端子的S21曲線圖〔如果此時(shí)軟件界面顯示的為S11曲線圖，可通過(guò)軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S21的dB值?！踩矼OD-5A的P1及P3端子的S21的測(cè)量1、將模塊MOD-5A的P1端口與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端口通過(guò)連接線連在一起，P3端子通過(guò)連接線與RF2000的RF-IN端口相連，P2，P4端口分別與50Ω匹配端子相連，頻帶選擇不變。2、過(guò)幾秒鐘后，軟件界面的曲線發(fā)生變化，此時(shí)顯示的為支線型定向耦合器在300MHz-500MHz時(shí)P1與P3端子的S21曲線圖〔如果此時(shí)軟件界面顯示的為S11曲線圖，可通過(guò)軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S21的dB值。〔四〕MOD-5A的P1及P4端子的S21的測(cè)量1、將模塊MOD-5A的P1端口與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端口通過(guò)連接線連在一起，P4端子通過(guò)連接線與RF2000的RF-IN端口相連，P2，P3端口分別與50Ω匹配端子相連，頻帶選擇不變。2、過(guò)幾秒鐘后，軟件界面的曲線發(fā)生變化，此時(shí)顯示的為支線型定向耦合器在300MHz-500MHz時(shí)P1與P4端子的S21曲線圖〔如果此時(shí)軟件界面顯示的為S11曲線圖，可通過(guò)軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S21的dB值。注：在以下的實(shí)驗(yàn)中，信號(hào)從P1端輸入，P2為耦合端，P3為傳輸端，P4為隔離端?！参濉矼OD-5B的S11的測(cè)量1、將模塊MOD-5B的P1端口與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端口通過(guò)連接線連在一起，將P2，P3，P4端口分別與50Ω匹配端子相連。2、模塊接好以后，在RF2000主機(jī)的面板上找到“BAND〞鍵，按“BAND〞把頻段選到599-998MHz的頻段〔BAND4〕，按REM鍵進(jìn)行連接，當(dāng)RF2000的LCD畫(huà)面第一行顯示為“SWEEP!!!!!MHz〞，第二行顯示為“---db599-998〞時(shí)，此時(shí)軟件界面顯示的為叉路型定向耦合器在599MHz-1000MHz的S11曲線圖〔如果此時(shí)軟件界面顯示的為S21曲線圖，可通過(guò)軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S11的dB值?！擦矼OD-5B的P1及P2端子的S21的測(cè)量1、將模塊MOD-5B的P1端口與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端口通過(guò)連接線連在一起，P2端子通過(guò)連接線與RF2000的RF-IN端口相連，P3，P4端口分別與50Ω匹配端子相連，頻帶選擇不變。2、過(guò)幾秒鐘后，軟件界面的曲線發(fā)生變化，此時(shí)顯示的為支線型定向耦合器在300MHz-500MHz時(shí)P1與P2端子的S21曲線圖〔如果此時(shí)軟件界面顯示的為S11曲線圖，可通過(guò)軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S21的dB值?！财摺矼OD-5B的P1及P3端子的S21的測(cè)量1、將模塊MOD-5B的P1端口與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端口通過(guò)連接線連在一起，P3端子通過(guò)連接線與RF2000的RF-IN端口相連，P2，P4端口分別與50Ω匹配端子相連，頻帶選擇不變。2、過(guò)幾秒鐘后，軟件界面的曲線發(fā)生變化，此時(shí)顯示的為支線型定向耦合器在300MHz-500MHz時(shí)P1與P2端子的S21曲線圖〔如果此時(shí)軟件界面顯示的為S11曲線圖，可通過(guò)軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S21的dB值?！舶恕矼OD-5B的P1及P4端子的S21的測(cè)量1、將模塊MOD-5B的P1端口與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端口通過(guò)連接線連在一起，P4端子通過(guò)連接線與RF2000的RF-IN端口相連，P2，P3端口分別與50Ω匹配端子相連，頻帶選擇不變。2、過(guò)幾秒鐘后，軟件界面的曲線發(fā)生變化，此時(shí)顯示的為支線型定向耦合器在300MHz-500MHz時(shí)P1與P2端子的S21曲線圖〔如果此時(shí)軟件界面顯示的為S11曲線圖，可通過(guò)軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S21的dB值。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析1、根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù)判斷傳輸端口、隔離端口和耦合端口。P1P2P3P45A輸入端傳輸端耦合端隔離端5B輸入端耦合端傳輸端隔離端2、計(jì)算隔離度和方向性。MOD-5A：KI=-S21=16dB,KD=S/21+(-S21)=(-16+7)dB=-9dB;MOD-5B:KI=-S21=0dB,KD=S/21+(S21)=(12+0)dB=12dB.實(shí)驗(yàn)三功率衰減器特性的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解“功率衰減器〞的原理。2、通過(guò)對(duì)MOD-3A：型功率衰減器的S11及S21的測(cè)量，以了解型功率衰減電路的特性。3、通過(guò)對(duì)MOD-3B：T性功率衰減器的S11及S21的測(cè)量，以了解T型功率衰減電路的特性。二、實(shí)驗(yàn)原理1、功率衰減器原理功率衰減器Port-1P1Port-1P1Port-2P2圖2-1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(hào)輸入端的功率為P1，而其輸出端的功率為P2。假設(shè)P1、P2以毫瓦分貝〔dBm〕來(lái)表示，且衰減器之功率衰減量為AdB，那么兩端功率間的關(guān)系，可寫(xiě)成：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П形,如圖2-2所示：Z1Z1Z2RS1RS2RppRSRp2pRp1pZ1Z2圖2-2〔a〕T型功率衰減器(b)П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。三、實(shí)驗(yàn)儀器及裝置1、模組編號(hào)：RF2KM3-1A〔ATTENUATOR〕2、模組內(nèi)容：代號(hào)名稱/說(shuō)明適用頻率范圍主要特性MOD-3A-TYPE10dbATTENUATOR型功率衰減器50-1000MHz回波損耗：-12db插入損耗：-10MOD-3BT-TYPE10dbATTENUATORT型功率衰減器50-1000MHz回波損耗：-12db插入損耗：-103、RF2000測(cè)量主機(jī)：一臺(tái)4、PC機(jī)：一臺(tái)，連接線假設(shè)干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟〔一〕MOD-3A的S11的測(cè)量1、將RF2000主機(jī)通過(guò)RS232與PC機(jī)相聯(lián)接，接好RF2000電源，開(kāi)機(jī)，并啟動(dòng)SCOPE2000軟件。2、將模塊MOD-3A的P1端口與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端口通過(guò)連接線連在一起，將P2端口與50匹配端子相連。模塊接好以后，在RF2000主機(jī)的面板上找到“BAND〞鍵，按“BAND〞把頻段選到299-540MHz的頻段〔BAND3,頻率范圍為300-500MHz〕，按REM鍵進(jìn)行連接，當(dāng)RF2000的LCD畫(huà)面第一行顯示為“SWEEP!!!!!MHz〞，第二行顯示為“---db299-540〞時(shí)，此時(shí)軟件界面顯示的為型功率衰減器的S11曲線圖〔如果此時(shí)軟件界面顯示的為S21曲線圖，可通過(guò)軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選擇〕3、在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S11的dB值，并在坐標(biāo)紙上利用所取的點(diǎn)大致畫(huà)出S11曲線圖〔在軟件界面用鼠標(biāo)左鍵單擊即可完成取點(diǎn)〕?！捕矼OD-3A的S21的測(cè)量1、模塊MOD-3A的P1端口仍與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端口通過(guò)連接線保持連接，將P2端口的50的匹配端子去掉，并將P2端口與RF2000的RF-IN端子通過(guò)連接線相連，頻段選擇仍為BAND3〔300MHz-500MHz〕。2、等待幾秒鐘后，軟件界面的曲線發(fā)生變化，此時(shí)軟件界面顯示的為型功率衰減器300MHz-500MHz時(shí)的S21曲線圖〔如果此時(shí)軟件界面顯示的為S11曲線圖，可通過(guò)軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S21的dB值，并在坐標(biāo)紙上利用所取的點(diǎn)大致畫(huà)出S21曲線圖。〔三〕MOD-3B的S11的測(cè)量1、將模塊MOD-B的P3端口與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端口通過(guò)連接線連在一起，將P4端口與50匹配端子相連，頻段不變，仍為BAND3〔300MHz-500MHz〕。2、等待幾秒鐘后，軟件界面的曲線發(fā)生變化，此時(shí)軟件界面顯示的為T(mén)型功率衰減器300MHz-500MHz的S11曲線圖〔如果此時(shí)軟件界面顯示的為S21曲線圖，可通過(guò)軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S11的dB值，并在坐標(biāo)紙上利用所取的點(diǎn)大致畫(huà)出S11曲線圖?！菜摹矼OD-3B的S21的測(cè)量1、模塊MOD-3B的P3端口仍與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端口通過(guò)連接線保持連接，將P4端口的50的匹配端子去掉，并將P4端口與RF2000的RF-IN端子通過(guò)連接線相連，頻段選擇仍為BAND3〔300MHz-500MHz〕。2、等待幾秒鐘后，軟件界面的曲線發(fā)生變化，此時(shí)軟件界面顯示的為T(mén)型功率衰減器300MHz-500MHz時(shí)的S21曲線圖〔如果此時(shí)軟件界面顯示的為S11曲線圖，可通過(guò)軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S21的dB值，并在坐標(biāo)紙上利用所取的點(diǎn)大致畫(huà)出S21曲線圖。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析〔一〕型功率衰減器的S11及S21：在曲線上取9個(gè)點(diǎn)，記錄每個(gè)點(diǎn)的頻率值和與其相對(duì)應(yīng)的S11和S21如下表所示：序號(hào)123456789頻率〔MHz〕333S11(dB)-23-23-19-15-17-20-16-13-12S21(dB)-9-9-9-9-9-9-9-9-10〔二〕T性功率衰減器的S11及S21：在曲線上取9個(gè)點(diǎn)，記錄每個(gè)點(diǎn)的頻率值和與其相對(duì)應(yīng)的S11和S21如下表所示：序號(hào)123456789頻率〔MHz〕33S11(dB)-17-15-16-17-22-20-17-15-14S21(dB)-10-10-9-9-9-10-9-9-10〔三〕分析兩種類(lèi)型衰減器的特性參數(shù)——衰減量AdB=,∴Π型衰減器AdB=-9dB;T型衰減器AdB=-9dB。實(shí)驗(yàn)四功率分配器特性的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解功率分配器的原理。2、通過(guò)對(duì)MOD-4A的輸出端功率的測(cè)量，了解簡(jiǎn)單的功率分配電路的特性。二、實(shí)驗(yàn)原理1、功率分配器是三端口網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)〔3-portnetwork〕，如圖4-1所示。其信號(hào)輸入端〔Port-1〕的功率為P1，而其他兩個(gè)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。假設(shè)P2=P3并以毫瓦分貝〔dBm〕來(lái)表示三端功率間的關(guān)系，那么可寫(xiě)成：P2(dBm)=P3(dBm)=Pin(dBm)–3dB端子2端子2P2功率分配器端子1端子1P1端子3P3端子3P3圖4-1功率分配器方塊圖2、當(dāng)然P2并不一定要等于P3，只是相等的情況在實(shí)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=k·P3〕等兩種類(lèi)型：〔1〕等分型根據(jù)電路使用元件的不同，可分為電阻式、L-C式及傳輸線式。A電阻式這種電路僅由電阻構(gòu)成，按結(jié)構(gòu)可分成Δ形,Y形，如圖：圖4-2〔a〕Δ型電阻式等功率分配器(b)Y型電阻式等功率分配器其中Zo為電路的特性阻抗。在高頻電路中，在不同的使用頻段，電路中的特性阻抗不相同。在本實(shí)驗(yàn)中，為50Ω。這種電路的優(yōu)點(diǎn)為頻寬大、布線面積小、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而缺點(diǎn)是功率衰減較大。BL-C式Port-1P1Port-1P1P3Port-3Port-2P2LsLsCpCpZoPort-1P1Port-2P2P3Port-3CsCsLpLpZo圖4-3(a)低通L-C式等功率分接器(b)高通L-C式等功率分接器C傳輸線式〔2〕比例型此種電路按結(jié)構(gòu)可分為支線型及威爾金森耦合線型，如圖4-5〔a〕所示：三、實(shí)驗(yàn)儀器及裝置1、模組編號(hào)：威爾金森型等功率分配2、模組內(nèi)容：代號(hào)名稱/說(shuō)明適用頻率范圍主要特性MOD-4A威爾金森型等功率分配器75050MHzReturnLoss-15dBInsertionLoss:=-61dB四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟〔一〕MOD-4A的P1端子的S11的測(cè)量1、將模塊MOD-5B的P1端口與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端口通過(guò)連接線連在一起，將P2，P3端口分別與50匹配端子相連。2、模塊接好以后，在RF2000主機(jī)的面板上找到“BAND〞鍵，按“BAND〞把頻段選到299-540MHz的頻段〔BAND3〕，按REM鍵進(jìn)行連接，當(dāng)RF2000的LCD畫(huà)面第一行顯示為“SWEEP!!!!!MHz〞，第二行顯示為“---db599-998〞時(shí)，此時(shí)軟件界面顯示的為電阻式功率分配器在599MHz-998MHz的S11曲線圖〔如果此時(shí)軟件界面顯示的為S21曲線圖，可通過(guò)軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S11的dB值?！捕矼OD-4A的P1及P2端子的S21的測(cè)量1、將模塊MOD-4A的P1端口與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端口通過(guò)連接線連在一起，P2端子通過(guò)連接線與RF2000的RF-IN端口相連，P3端口與50匹配端子相連，頻帶選擇不變。2、過(guò)幾秒鐘后，軟件界面的曲線發(fā)生變化，此時(shí)顯示的為支線型定向耦合器在599MHz-998MH時(shí)P1與P2端子的S21曲線圖〔如果此時(shí)軟件界面顯示的為S11曲線圖，可通過(guò)軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S21的dB值。〔三〕MOD-4A的P1及P3端子的S21的測(cè)量1、將模塊MOD-4A的P1端口與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1OUT端口通過(guò)連接線連在一起，P3端子通過(guò)連接線與RF2000的RF-IN端口相連，P2端口與50Ω匹配端子相連，頻帶選擇不變。2、過(guò)幾秒鐘后，軟件界面的曲線發(fā)生變化，此時(shí)顯示的為支線型定向耦合器在599MHz-998MH時(shí)P1與P3端子的S21曲線圖〔如果此時(shí)軟件界面顯示的為S11曲線圖，可通過(guò)軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)點(diǎn)的頻率和它所對(duì)應(yīng)的S21的dB值。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析〔一〕P1端子的S11、S21序號(hào)123456789頻率〔MHz〕S11(dB)-5-7-9-16-17-23-17-13-12〔二〕P1與P2、P3端子的S21序號(hào)123456789頻率〔MHz〕P2S21(dB)-1-2-2-2-2-3-3-2-2P3S21(dB)-1-2-2-2-2-2-3-2-2〔四〕分析所測(cè)功率分配器的特性有Pin(dBm)-P2(dBm)==-3dB∴應(yīng)有S21=-3dB而實(shí)際測(cè)得 P1和P2的S21=-2dB， P1和P3的S21=-2dB，與理論值相差不大，分析誤差產(chǎn)生在1端有局部能量被反射所以，該功率分配器可完成功率分配。原始數(shù)據(jù)附錄一RF2000操作指南一、概述RF2000射頻通訊訓(xùn)練系統(tǒng)是一套完善的“無(wú)線射頻電路技術(shù)〞的訓(xùn)練設(shè)備。它采用開(kāi)放式、模塊式的系統(tǒng)，因?yàn)槟K式的系統(tǒng)可用來(lái)說(shuō)明各有源/無(wú)源器件在系統(tǒng)中的位置及其扮演的角色，更可利用測(cè)量設(shè)備具體的測(cè)量系統(tǒng)中各線路環(huán)節(jié)的信號(hào)。RF2000具有以下特點(diǎn)：1、高品質(zhì)、易操作2、經(jīng)過(guò)特殊電路設(shè)計(jì)，利用示波器或Scope2000軟件即可觀測(cè)信號(hào)的頻譜響應(yīng)3、各單元實(shí)驗(yàn)?zāi)＝M，包含獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)電路4、12個(gè)教學(xué)主題，15套實(shí)驗(yàn)?zāi)＝M，結(jié)合理論與實(shí)際的教學(xué)目的〔本次實(shí)驗(yàn)只使用其中一局部〕RF-2000射頻電路通訊教學(xué)系統(tǒng)包括主機(jī)及實(shí)驗(yàn)?zāi)K等四局部。其中主機(jī)功能涵蓋：1、測(cè)量S11、S21，具有簡(jiǎn)易網(wǎng)絡(luò)分析儀功能2、搭配20MHz模擬示波器〔具X－Y模式〕即可觀測(cè)實(shí)驗(yàn)電路在不同頻段的S11、S21幅頻特性，或透過(guò)計(jì)算機(jī)可將測(cè)量結(jié)果顯示并印出報(bào)表3、內(nèi)建游標(biāo)可指出某頻點(diǎn)的S11、S21值，具簡(jiǎn)易頻譜分析功能4、50MHz～1000MHz信號(hào)發(fā)生器并帶掃頻功能5、2GHz頻率計(jì)6、1GHz頻率計(jì)二、面板介紹1、正面圖=1\*GB3①-1RF2000的正面圖如圖1所示，為RF2000主機(jī)的正面面板。左上角為L(zhǎng)CD顯示屏2*16〔點(diǎn)陣〕，顯示的內(nèi)容分為三局部：最左邊的小箭頭與S11平齊表此時(shí)測(cè)量的為S11，即S11/S21指示游標(biāo)；左下的0dB表示的為S11/S21測(cè)量值；右半局部為顯示頻率范圍。右上角的八個(gè)按鍵從上到下，從左到右依次為：BAND(SET)選擇頻率范圍FREO(SET)掃描時(shí)設(shè)定起始、終止頻率SWEEP/CW1〔SET〕掃頻/點(diǎn)頻切換開(kāi)關(guān)S11/S21(SET)S11/S21切換選擇開(kāi)關(guān)COUNTER(ON/OFF)頻率計(jì)選擇開(kāi)關(guān)CW2(ON/OFF)第二組點(diǎn)頻選擇開(kāi)關(guān)UP(▲)頻率上升DOWN(▼)頻率下降最下邊一行從左到右依次為：SWEEP/CW1OUT點(diǎn)頻、掃頻信號(hào)輸出、S11檢測(cè)RF-IN射頻信號(hào)輸入端信號(hào)功率測(cè)量輸入端、S21檢測(cè)CW2OUT第二組點(diǎn)頻信號(hào)輸出X接X(jué)-Y示波器Y