實(shí)驗(yàn)七-定向耦合器的性能測(cè)量

實(shí)驗(yàn)七定向耦合器的性能測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵髴?yīng)用所學(xué)的有關(guān)理論知識(shí)，理解定向耦合器的工作原理。學(xué)會(huì)對(duì)波導(dǎo)定向耦合器主、副線的耦合度〔C〕，方向性〔D〕的測(cè)量。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容利用微波測(cè)量系統(tǒng)測(cè)試波導(dǎo)定向耦合器主、副線的耦合度，方向性。三、實(shí)驗(yàn)原理1．定向耦合器在微波工程中有著廣泛的應(yīng)用，如可用來(lái)監(jiān)視功率、頻率和頻譜，測(cè)量傳輸系統(tǒng)和元器件的反射系數(shù)、插入損耗，還可以用作衰減器、功率分配器等。2．波導(dǎo)定向耦合器〔主、副線皆為矩形波導(dǎo)的定向耦合器〕大都通過(guò)主、副波導(dǎo)公共壁上的耦合孔〔或槽、縫〕進(jìn)行耦合。主波導(dǎo)中的場(chǎng)通過(guò)耦合孔〔或槽、縫〕進(jìn)行耦合，并在副波導(dǎo)中鼓勵(lì)起主模場(chǎng)。波導(dǎo)定向耦合器一般可按耦合孔的規(guī)格分為單孔、雙孔、多孔定向耦合器、十字形孔耦合器以及裂縫電橋等。3．BD20-5定向耦合器的外形成十字形，它的耦合元件是主副波導(dǎo)相對(duì)寬邊之間的一對(duì)十字槽，能量通過(guò)這一對(duì)十字槽耦合到副波導(dǎo)中。當(dāng)主波導(dǎo)的能量沿正方向傳輸時(shí)，副波導(dǎo)耦合所得能量在它的傳輸方向是迭加，而與此相反的方向那么互相抵消。副波導(dǎo)中的這一端裝有一匹配負(fù)載，以吸收未抵消盡的能量。4．定向耦合器是一個(gè)四端口網(wǎng)絡(luò)，它有輸入端口、直通端口、耦合端口和隔離端口，分別對(duì)應(yīng)圖十所示的①、②、③和④端口。5．定向耦合器的主要技術(shù)指標(biāo)有耦合度、定向性、輸入駐波比和工作帶寬。輸入②θ③①④輸入②θ③①④圖十定向耦合器的四個(gè)端口5.1耦合度C耦合度C〔dB〕定義為輸入端口的輸入功率P1和耦合端口的輸出功率P3之比的分貝數(shù)，即：由于定向耦合器是個(gè)可逆四端口網(wǎng)絡(luò)，因此耦合度〔dB〕又可表示為：由C的定義可見(jiàn)耦合度的分貝數(shù)愈大耦合愈弱。通常把耦合度為0～10dB的定向耦合器稱為強(qiáng)耦合定向耦合器；把耦合度為10～20dB的定向耦合器稱為中耦合定向耦合器；把大于20dB耦合度的定向耦合器稱為弱耦合定向耦合器。5.2定向性D在理想情況下，隔離端口應(yīng)沒(méi)有輸出功率，但由于受設(shè)計(jì)公式和制造精度的限制，使隔離端口尚有一些功率輸出。通常采用耦合端口和隔離端口的輸出功率之比的分貝數(shù)來(lái)表示定向耦合器的定向傳輸性能，稱為定向性D〔dB〕，即：上式說(shuō)明，D愈大隔離端口輸出愈小，定向性能愈好。在理想情況下，P4→0，D→∞。實(shí)用中常提出一個(gè)最低要求Dmin。5.3輸入駐波比ρ將定向耦合器除輸入端口外，其余各端口均接上匹配負(fù)載時(shí)，輸入端的駐波比即為定向耦合器的輸入駐波比。此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)輸入端的反射系數(shù)即為網(wǎng)絡(luò)的散射參量S11，故有：5.4工作頻帶寬度滿足定向耦合器以上三個(gè)指標(biāo)的頻率范圍，即為工作頻帶寬度，簡(jiǎn)稱工作頻帶。需要說(shuō)明的是，由于定向耦合器是可逆四端口網(wǎng)絡(luò)，因而任一端口都可作為輸入端口，對(duì)指定的定向耦合器而言，當(dāng)確定某一端口為輸入端口后，相應(yīng)的其他三個(gè)端口功能也將被確定。四、實(shí)驗(yàn)步驟定向耦合器可變衰減器可變衰減器E-H面阻抗雙路調(diào)配器波導(dǎo)/同軸轉(zhuǎn)換器信號(hào)定向耦合器可變衰減器可變衰減器E-H面阻抗雙路調(diào)配器波導(dǎo)/同軸轉(zhuǎn)換器信號(hào)源YM1123BD20-9BD20-8BD20-2(YM1123BD20-9BD20-8BD20-2(Ⅰ)BD20-2(Ⅱ)BD20-5或YM1124圖十一匹配負(fù)載匹配負(fù)載去YM3892輸入插座單螺釘調(diào)配器定向耦合器去YM3892輸入插座單螺釘調(diào)配器定向耦合器圖十二1．如圖十一連接測(cè)試系統(tǒng)2．將可變衰減器(Ⅰ)旋鈕置于衰減量30dB處。例：查可變衰減器(Ⅰ)的“可變衰減器〞曲線表中10.00GHz曲線，30dB衰減時(shí)刻度為10.2。同上置可變衰減器(Ⅱ)旋鈕于衰減量30dB處。例：刻度為10.2。翻開(kāi)信號(hào)源開(kāi)關(guān)，頻率置“10.00〞GHz。工作狀態(tài)置“〞方波。3．調(diào)諧晶體檢波器使選頻放大器指示最大，分貝在60dB處。調(diào)節(jié)選頻放大器“增益〞旋鈕和信號(hào)源“衰減dB〞旋鈕，使選頻放大器指針滿度1000處。4．測(cè)〔副線〕耦合度信號(hào)源置“外整步〞，將匹配負(fù)載和晶體檢波器對(duì)調(diào)。信號(hào)源置“〞方波，此時(shí)選頻放大器指針接近零點(diǎn)。5．將可變衰減器(Ⅰ)衰減量退出，即旋鈕逆時(shí)針移動(dòng)，觀察選頻放大器指針，使其到滿度〔即1000處〕。查看可變衰減器刻度并記錄其值〔例：6.00〕。“可變衰減器〞曲線表刻度6.00其對(duì)應(yīng)的衰減量為7.3dB。那么可變衰減器的變化量就是定向耦合器的耦合度。C＝30dB－7.3dB＝22.7dB6．測(cè)主線和副線的方向性將定向耦合器的輸入端接匹配負(fù)載，輸出端接輸入信號(hào)。定向耦合器反接前后，保持指示器的指示不變。二個(gè)可變衰減器衰減量即為定向耦合器的方向性。7．將可變衰減器(Ⅱ)衰減量退出，使選頻放大器指針仍指示在滿度〔即1000處〕。