實用文檔PAGE1微波技術實驗報告姓名：徐壽俊學院：電光學院班級：09042102學號：0904210252二0一二年六月實驗一傳輸線的工作狀態及駐波比測量 實驗目的了解無耗傳輸線（矩形波導）在終端接不同負載時的工作狀態。實驗內容測量傳輸線終端接不同負載時傳輸線中的電場幅度沿傳播方向的分布，判定傳輸線的工作狀態求出波導波長和駐波比實驗原理所使用的實驗儀器及元器件信號源同軸-波導變換鐵氧體隔離器頻率計衰減器波導測量線選頻放大器負載（短路負載，開路負載，匹配負載和任意負載）原理傳輸線的工作狀態（電場幅度分布）在無耗傳輸線的終端連接不同的負載時，傳輸線將呈現不同的工作狀態。當終端接與傳輸線特性阻抗相等的匹配負載時，只有入射波，沒有反射波，傳輸線工作在行波狀態。行波狀態下傳輸線上的電壓（電流）幅度沿傳輸方向的分布如圖1所示。 z0z0圖1傳輸線行波狀態電壓（電流）幅度沿傳播方向的分布當終端接與短路，開路或純電抗負載時，終端將發生全反射，傳輸線工作在純駐波狀態。純駐波狀態下傳輸線上的電壓（電流）幅度沿傳輸方向的分布如圖2所示（以終端短路為例）。圖2傳輸線純駐波狀態（終端短路）電壓（電流）幅度沿傳播方向的分布測量傳輸線的工作狀態（電場分布）是采用測量線技術。測量線的主體是一段在波導寬邊中間開槽的矩形波導，有一根探針通過波導的槽縫伸進波導內，并可以沿傳輸線移動。當探針位于某一個位置時，與所在位置的電場發生耦合，在探針上產生感應電動勢，由檢波二極管轉換為檢波電流，并通過選頻放大器指示出來。當探針沿波導移動時，放大器讀數就間接地反映了波導內電場大小的分布。將探針位置D與檢波電流I的測量值繪制成曲線，即為傳輸線上的電場幅度分布曲線，由此也就知道了傳輸線的工作狀態。兩個相鄰波節點的間距等于，因此有測出的波節點的位置可以求得矩形波導的波導波長g。電壓駐波比計算電壓駐波比描述了負載的匹配特性，是反映傳輸線上不匹配情況的量，駐波比的定義為：(1)即傳輸線中的電場幅度的最大值與最小值之比。因為測得的是檢波電流，而檢波電流與電場的關系是，n為檢波二極管的檢波律。在實驗中一般為小信號檢波，可以取n=2，即平方律檢波，則上式（1）可表示為(2)式中和分別為波腹點和波節點的檢波電流值。4.實驗步驟和結果實驗所用原理框圖如圖3所示。波長計隔離器同軸-波導波長計隔離器同軸-波導變換信號源選頻放大器衰減器波導測量線待測負載圖3實驗框圖首先將測量線終端接短路負載，這時在傳輸線上形成全駐波，然后將探針移到測量線左端的一個波節點，記下探針位置D（mm）和檢波電流I（）值，以后每向右移動探針2mm，記錄一個D和I值，直到測出三個完整的駐波，即出現四次波節點。再將其分布用曲線表示出來。記錄結果如下圖：將測量線終端分別換接匹配負載（行波狀態）和開口波導（行駐波狀態），同樣用上述方法進行測量，得到結果如下：匹配負載：開口波導：測量傳輸線終端為開口波導時的和值，用式（2）計算駐波比如下：5．數據分析由測試數據求得矩形波導的波導波長，并與理論計算結果比較如下：6．安全說明在本實驗室中所使用的微波源都在國際安全標準以內（10mW/cm2），不會對人體造成任何傷害。但是，在實驗期間，請注意以下事項:不要用眼睛往任何連接其他設備的開路傳輸線里面看;不要把身體的任何部位放在傳輸線的開口端;在拆/裝微波元器件時，請關掉微波信號源。7．思考題a.波導測量線上的槽縫為何開在波導寬邊的中間？b.信號源為何選用方波調制？c.測量線的探針插入波導太深是否會影響測試結果？d.為什么所測開口波導的駐波比不是無窮大？如何實現波導的理想開路？實驗二微波網絡散射參量測試實驗目的通過用矢量網絡分析儀測量負載的阻抗、回波損耗、駐波，以及同軸可變衰減器的插入損耗，掌握矢量網絡分析儀的基本使用方法，加深對網絡散射參量的認識和理解。實驗內容測量負載的阻抗、回波損耗及駐波測量同軸可變衰減器的插入損耗實驗原理所使用的實驗儀器及元器件矢量網絡分析儀PNA3623（掃頻范圍：30-3200MHz,雙測試通道）3dB電橋10dB衰減器同軸可變衰減器（待測件）b)原理眾所周知，微波元器件的作用是用來控制電磁波的振幅，相位等的變化，這些變化可以用輸入駐波比，回波損耗，插入損耗等外部特性參量來描述。而外部特性參量又可以用微波網絡參量來表示。因此，首先用矢量網絡分析儀測量待測元器件的散射參量，然后得到反映元器件特性的外部特性參量。圖1所示為微波二端口網絡的示意圖。圖1微波二端口網絡示意圖散射參量S的定義為： (1)散射參量矩陣[S]中各元素的意義分別為：S11：當輸出端接匹配負載時，輸入端口的電壓反射系數；S22：當輸入端接匹配負載時，輸出端口的電壓反射系數；S12：當輸入端接匹配負載時，輸出端口到輸入端口的電壓傳輸系數；S21：當輸出端接匹配負載時，輸入端口到輸出端口的電壓傳輸系數。因此網絡輸入端電壓反射系數的模，故輸入駐波比為： （2）回波損耗(returnloss)Lr：回波損耗用來描述反射系數的幅度,有時又稱為失配損耗。它與負載反射系數大小有關,其絕對值越大，則表明負載匹配越好，反射越小。引入回波損耗以后，反射系數的大小就可用dB形式來表示。(3)插入損耗(Insertionloss)IL：插入損耗定義為網絡輸出端接匹配負載時，網絡輸入端入射波功率Pi與負載吸收功率PL之比，即：(4)用分貝表示，為：(5)實驗步驟和結果（1）測量負載的阻抗、回波損耗及駐波開機（按照說明書要求），把頻率范圍設為1.8GHz～3.2GHz。設定BF：1516.2MHz;△F：22.6MHz;EF：3188.6MHz;N=75。按圖2所示把電橋連接好，并選擇測試B端口回損。輸出輸入A輸出輸入A輸入B電橋圖2負載反射特性測試框圖開路校準：把開路器接上，按[執行],光標在Smith圓圖上右端閃爍。短路校準：把短路器接上，按[執行],光標在Smith圓圖上左端閃爍。測負載：接上待測負載（有匹配和適配兩種），可用Smith圓圖看出變化趨勢。測回波損耗和駐波測回波損耗按[菜單]選擇“對數”，再按[執行]，即可出現回波損耗曲線；測駐波按[菜單]，把光標移到[駐波]，按[執行]即可，有四檔可選讀數范圍。讀出數據,列表并畫圖如下：50Ω匹配負載：50Ω失配負載：（2）測量同軸可變衰減器的插入損耗a)按圖3所示連接好。輸出輸入A輸出輸入A輸入B10dB衰減器10dB衰減器待測器件圖3待測器件連接框圖b)在主菜單上按“”鍵光標移到《測：A、B》下，按[→]或[←]鍵使A為《插損》，B下為空白。c)直通校準按“↓”使光標停在《校：直通》下，按“執行”鍵，此時為直通狀態，測試系統（如電纜，10dB的衰減器）的插入損耗即歸零，系統轉入測試狀態。d)測同軸可變衰減器