1、微波技術(shù)試驗(yàn)報(bào)告姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師： 秦 月 梅時(shí)間：實(shí)驗(yàn)一 短路線、開路線、匹配負(fù)載S參量的測(cè)量一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過對(duì)短路線、開路線的S參量S11的測(cè)量，了解傳輸線開路、短路的特性。 2、通過對(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。 一個(gè)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

2、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+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(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,則僅有三個(gè)獨(dú)立參量。三、實(shí)驗(yàn)儀器及裝置圖 1模

3、組編號(hào)：RF2KM1-1A (OPTN/SHORT/THRU CAL KIT) 2模組內(nèi)容：代號(hào) 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(cè)量主機(jī)：一臺(tái)4 PC機(jī)一臺(tái)，BNC連接線若干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 （一）開路線（MOD-1A）的S11測(cè)量 （1）將RF2000與PC機(jī)通過RS232連接，接好RF2000電源，開

4、機(jī)。啟動(dòng)SCOPE2000軟件 （2）將模塊RF2KM1-1A的開路端口，即P1端口，與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1 OUT端口通過連接線連在一起。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（BAND 3 頻率范圍為300-500MHz），按REM鍵進(jìn)行連接，當(dāng)RF2000的LCD畫面第一行顯示為“SWEEP ! MHz”，第二行顯示為“-db 299-540”時(shí)，此時(shí)軟件界面顯示的為開路狀態(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，可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進(jìn)行選

5、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)）。 （二）短路線（MOD-1B）的S11測(cè)量 （1）將RF2KM1-1A模塊的短路端口，即P2通過BNC連接線與RF2000的SWEEP/CW1 OUT端子相連，頻率的頻段選擇不變。 （2）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，若此時(shí)軟件顯示為S22,可通過S11/S22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

6、取的點(diǎn)大致畫出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BNC連接線與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1 OUT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）。 （2）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，如圖所示。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

7、坐標(biāo)紙上利用所取的點(diǎn)分別大致畫出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)試過程中，DOD-1A,MOD-1B的S11范圍為05db，MOD-1C的S11-8db，S21=02db實(shí)驗(yàn)二 定向耦合器特性的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、通過對(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

8、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(gè)方向傳輸（稱“耦合輸出”），而在另一個(gè)方向幾乎沒有（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)（4port network），如圖31所示。若信號(hào)輸入端（Port-1，Input Port）的功率為P1，信號(hào)傳輸端（Port-2，Transmission Port）的功率為P2，信號(hào)耦合端（Port-3，Coupling Port）的功率為P3，而信號(hào)隔離端（Por

9、t-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：傳輸系數(shù)： 耦合系數(shù)： 隔離度： 方向性： 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(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。（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

10、）=20lg -20lg 3-5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，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(shí)驗(yàn)儀器及裝置1、模組編號(hào)：RF2KM5-1A （L-C BRANCH LINE COUPLER） RF2KM5-2A （PARALLEL LINE COUPLER）2、模組內(nèi)容：代號(hào)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-13dB

11、Transmission-2dBCoupling-11dBIsolation-13dB代號(hào)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(cè)量主機(jī)：一臺(tái)4、PC機(jī)：一臺(tái)5、連接線若干，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RS232與PC機(jī)相聯(lián)接，

12、接好RF2000電源，開機(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/CW1 OUT端口通過連接線連在一起，將P2，P3，P4端口分別與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畫面第一行顯示為“SWEEP ! MHz”，第二行顯示為“-db 299-540”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S

13、21曲線圖，可通過軟件界面下方的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。 （二）MOD-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/CW1 OUT端口通過連接線連在一起，P2端子通過連接線與RF2000的RF-IN端口相連，P3，P4端口分別與50匹配端子相連，頻帶選擇不變。 2、過幾秒鐘后，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，可通過軟件界面下方的S11/S2

14、1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-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/CW1 OUT端口通過連接線連在一起，P3端子通過連接線與RF2000的RF-IN端口相連，P2，P4端口分別與50匹配端子相連，頻帶選擇不變。2、過幾秒鐘后，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

15、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/CW1 OUT端口通過連接線連在一起，P4端子通過連接線與RF2000的RF-IN端口相連，P2，P3端口分別與50匹配端子相連，頻帶選擇不變。2、過幾秒鐘后，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

16、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。（五）MOD-5B的S11的測(cè)量1、將模塊MOD-5B的P1端口與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1 OUT端口通過連接線連在一起，將P2，P3，P4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599-998MHz的頻段（BAND4），按REM鍵進(jìn)行連接，當(dāng)RF2000的LCD畫面第一行顯示為“SWEEP ! MHz”，第二行顯示為“-db 599-998”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)

17、軟件界面顯示的為S21曲線圖，可通過軟件界面下方的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。（六）MOD-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/CW1 OUT端口通過連接線連在一起，P2端子通過連接線與RF2000的RF-IN端口相連，P3，P4端口分別與50匹配端子相連，頻帶選擇不變。2、過幾秒鐘后，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，可通過軟件界面下方的S

18、11/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。（七）MOD-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/CW1 OUT端口通過連接線連在一起，P3端子通過連接線與RF2000的RF-IN端口相連，P2，P4端口分別與50匹配端子相連，頻帶選擇不變。2、過幾秒鐘后，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

19、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。（八）MOD-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/CW1 OUT端口通過連接線連在一起，P4端子通過連接線與RF2000的RF-IN端口相連，P2，P3端口分別與50匹配端子相連，頻帶選擇不變。2、過幾秒鐘后，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。

20、五、數(shù)據(jù)處理根據(jù)公式3-4和3-5以及所測(cè)得的S參量計(jì)算隔離度和方向性。實(shí)驗(yàn)三 功率衰減器特性的測(cè)量 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解“功率衰減器”的原理。 2、通過對(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。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

21、 2-1亦即 2-2 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(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

22、波損耗：-12db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(cè)量主機(jī)：一臺(tái) 4、PC機(jī)：一臺(tái)，連接線若干四 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RS232與PC機(jī)相聯(lián)接，接好RF2000電源，開機(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/CW1 OUT端口通過連接線連在一起，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，

23、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畫面第一行顯示為“SWEEP ! MHz”，第二行顯示為“-db 299-540”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)）。 （二）MOD-3A的S21的測(cè)量 1、模塊MOD-3A的P1端口仍與RF20

24、00主機(jī)的SWEEP/CW1 OUT端口通過連接線保持連接，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)大致畫出S21曲線圖。 （三）MOD-3B的S11的測(cè)量 1、將模塊MOD-B的P3端

25、口與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1 OUT端口通過連接線連在一起，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)大致畫出S11曲線圖。 （四）MOD-3B的S21的測(cè)量 1、模塊MOD-3B的P3端口仍與RF2000主機(jī)的SWEEP/CW1 OU

26、T端口通過連接線保持連接，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)大致畫出S21曲線圖。實(shí)驗(yàn)四 功率分配器特性的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解功率分配器的原理。 2、通過對(duì)MOD-4A的輸出端的功率的測(cè)量，了解簡(jiǎn)單的功率分配電路的特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 （一）MOD-4A