华中科技大学微波实验报告2

华中科技大学的第二个微波实验

一、实验项目

微波元件特性参数测量

二、实验目的

1、学习矢量利用矢量网络分析仪扫频测量微带谐振器Q值的方法；

2、学会使用矢量网络分析仪测量微波定向耦合器的特性参数；

3、掌握使用矢量网络分析仪测量微波功率分配器传输特性的方法；

三、实验原理

微波谐振腔的Q值测量

品质因素Q描述了谐振系统频率选择性的优劣及电磁能量损耗程度

本实验主要运用扫频功率传输法来测量微带谐振器的Q值。功率传输法是根据谐振腔的功率传输特性来确定它的Q值。下图表示测量谐振腔功率特性的方框图。

当微波振荡源的频率逐渐改变时，由于谐振腔的特性，传输到负载的功率将随着改变，它与频率的关系曲线如图所示。

根据功率传输法测量谐振腔的等效电路可推得，谐振腔两端同时接有匹配微波源和匹配负载时的有载品质因数为：

耦合度

输入至主线的功率（端口1输入功率）与副线中正方向传输的功率（端口2输出功率）之比的对数称为定向耦合器的耦合度C：

方向性

用副线中正方向传输的功率（端口2输出功率）与反方向传输的功率（端口4输出功率）之比的对数来表示定向传输的性能，称为耦合器的方向性D ：

隔离度

有时，反映定向程度的指标也可以用隔离度来表示。定义隔离度为输入至主线的功率（端口1输入功率）与副线中反方向传输的功率（端口4输出功率）之比的对数：

微带线定向耦合器的工作原理

微带线定向耦合器是由两条等宽的平行耦合微带线所构成，耦合线长是奇模和偶模波长平均值的1/4，如图所示。若信号从端口1输入，则端口2和端口3将有输出，端口4没有输出。由于耦合信号（端口2的输出）的传输方向与输入信号方向相反，故这种定向耦合器称为反向定向耦合器。

定向耦合器为什么会有方向性呢？要具有方向性必须要有两种以上的耦合因素起作用，使耦合到副线某一端口的能量能够互相抵消。我们来看一段如图所示的平行耦合传输线。当导线1-3中有交变电流流过时，由于2-4线和1-3线互相靠近，故2-4线中便耦合有能量，此能量是既通过电场（以耦合电容表示）又通过磁场（以耦合电感表示）耦合过来的。通过Cm的耦合，在传输线2-4中引起的电流为Ic2及Ic4；同时由于的交变磁场的作用，在2-4线上感应有电流IL。根据电磁感应定律，感应电流IL的方向与I1的方向相反，如图上所示。因此，若能量由端口1输入，则耦合端口是2端口。而在4端口因为电耦合电流与磁耦合电流的作用相反而能量互相抵消，故4端口是隔离端口。这样，我们就定性地了解了耦合微带线定向耦合器具有方向性的原理。

功率分配器工作原理

两分支臂之间接有隔离电阻R，是为了保证两个输出端口的隔离。当两个输出端口均为良好匹配时，对称性保证各个传输支路是同电位的，故无电流通过隔离电阻，隔离电阻上无功率损耗。但当其中一输出端失配，致使有反射波折回，则此反射功率将分拆开：一部分经过隔离电阻到达另一输出端；另一部分沿自己支路反射回输入端，然后又反射回来，沿另一支路到达另一输出端。如果隔离电阻尺寸很小而可视为集总元件时，则它的电长度可近似地认为是零。由于各支路的长度为，电长度在中心频率时为，因而往返二次的电长度是。因此到达另一输出端的两部分信号是反相的。可以证明，只要适当选择隔离电阻和支线的特征阻抗值，就可以使这两部分信号幅度相等，因而彼此相消。这就是利用隔离电阻R达到各分支端口之间的隔离的原理。

实验内容

1、微带谐振器品质因数的扫频测量实验

使用矢网AV3620扫频测量微带谐振器的Q值。

2、微波定向耦合器实验

使用矢网AV3620测量微带定向耦合器的特性参数。

3、微波功率分配器实验

利用矢网AV3620测量功率分配器的传输频率响度特性。

根据测量所得的数据计算出功率分配器的插入损耗、各端口幅度偏差、各端口隔离度等特性参数。

实验步骤

微带谐振器Q值的扫频测量实验步骤

步骤一 调用误差校准后的系统状态

步骤二 选择测量频率与功率参数

步骤三 连接待测件并进行测量

测量设置选择为测量微带谐振器模块的S21参数的对数幅度，记下S21幅度值最大点的频率f0，即为微带谐振器的谐振频率f0 ，还要记下在f0点处的S21幅度值，这个值即为微带谐振器在谐振频率f0处的插入衰减 。然后将光标从谐振频率f0开始向两边移动，记下衰减量比 小3dB点处的频率分别为f1 和f2 。

步骤四 进行计算

步骤五 Q值的自动测量

微波定向耦合器实验步骤

步骤一 调用误差校准后的系统状态

步骤二 选择测量频率与功率参数

步骤三 连接微波定向耦合器测量耦合特性

采用对数幅度模式，观察数据S21的轨迹，找出其在设置频率范围内的最大值，即为耦合器的耦合度，此时的频率值为耦合器的中心频率；选择S12测量，观察数据S12的轨迹及与S21的关系；选择S11和S22测量，采用SWR模式，其值分别为耦合器相应端口的反射系数。

步骤四 连接微波定向耦合器测量传输特性

选择正向传输测量，采用对数幅度模式，观察S21的轨迹，读出其在中心频率处的数值，即为耦合器的插入损耗；选择S12测量，观察数据S12的轨迹及与S21的关系；选择S11和S22测量，采用SWR模式，其值分别为耦合器相应端口的反射系数。

微波功率分配器实验步骤

步骤一 调用误差校准后的系统状态

步骤二 选择测量频率与功率参数

步骤三 连接微波功率分配器进行测量

①功率分配器的输入端口1接网络分析仪的1端口，功率分配器的一个输出端口2接网络分析仪的2端口，功率分配器的另一个输出端口3接匹配负载。测量设置选择为测量功率分配器模块的S21参数的幅度的对数值和相位值，记下其曲线。在935MHz上记下幅值和相位，则为支路1的插入损耗。

②将功率分配器的输出端口2接匹配负载，输出端口3接网络分析仪的端口2。测量另一支路的S21参数，同样在935MHz上记下幅度的对数值和相位值，比较两次记录的的幅度值和相位值，并将两者相减就可得出两端口的幅度偏差和相位偏差。

③ 将功率分配器的端口1接匹配负载，功率分配器的端口2和端口3分别接网络分析仪的端口1和端口2。测量此时的S21参数，记下其曲线。同样在935MHz上记下S21的对数幅值，即为隔离度 。

实验结果

实验数据波型测量

实验一

S21谐振频率f0以及该点上的衰减量α0

（1.31GHz，-29.41dB）

S21左侧衰减量小3dB处的频率f1

（1.29GHz，-32.784dB）

S21右侧衰减量小3dB处的频率f2

（1.33GHz，-32.203dB）

Q计算值

Q自动测量值

（Q：33.485）

实验二

S21中心频率及耦合度

（997MHz，-24.082dB）

S12轨迹

S11、S22反射系数

（S11=1.062,S22=1.289）

S21中心频率及插入损耗

（850MHz，-10.275dB）

S12轨迹

S11、S22反射系数

（S11=1.047,S22=1.079）

实验三

第一种模式：

S21在935MHz处幅值与相位

（-3.857dB）

（68.81°）

第二种模式：

S21在935MHz处幅值与相位

（-3.903dB）

（68.253°）

第三种模式：

S21在935MHz处幅值

（-18.695dB）

实验数据记录

思考题

1.根据测量所得的数据计算出微带谐振器的Q值，并与网络分析仪自动测量得到结果进行对比，分析两者之间产生误差的原因。

答：由实验原理可知Q值的计算与f0、f1、f2有关，所以可能是测量时的数据抖动造成测量不够精确，使得两个Q值有微小的误差。

2.以图2-3为例，如果要用网络分析仪测量图中定向耦合器的方向性与隔离度，应该怎么测量？

答：将输入波从端口1输入，则会在端口2、4中一个有输出一个无输出，此时端口3有输出，则说明端口2、4为隔离端口和耦合端口；同理将输入波从端口3输入，在端口2、4中一个有输出一个无输出，可以与之前端口1输入的情况作比较，得出耦合器的方向和隔离度。

3. 比较功率分配器两个支路的传输特性，说明不一致性产生的原因。

答：从理论上来说功率分频器的两个支路传输特性应该完全相同，不一致性产生的原因可能是生产过程中造成的微小误差，使得功率分频器没有达到完全对称。

实验总结

本次实验我学会了网络矢量分析仪的初步使用，并测量了微波谐振腔的Q值，微波定向耦合器的特性参数，微波功率分配器的特性参数，对微波器件有了更深的理解，对测量方法更加熟练，收获很多。

华中科技大学微波实验报告2相关推荐

华中科技大学微波实验报告1
华中科技大学的第一个微波实验实验项目矢量网络分析仪的使用及传输线的测量实验目的 1.学习矢量网络分析仪的基本工作原理: 2.初步掌握AV36580矢量网络分析仪的操作使用方法: 3.掌握使用矢量 ...
计算机网络实验华中科技大学,华中科技大学计算机网络实验报告.pdf
华中科技大学计算机网络实验报告.pdf <计算机网络> 课程实验报告姓名院系学号南六楼实验地点实验时间 2013 年4 月21 日计算机开放实验室出勤.表现得分实验报告 ...
计算机网络层实验路由表苏州科技,苏州科技大学计算机网络实验报告课案.docx...
苏州科技大学计算机网络实验报告课案苏州科技学院电子信息实验中心实验报告课程计算机网络原理学名徐金玮班级计算机1312专业计算机科学与技术指导教师陶滔学年 / 学期2015~2016学年第一 ...
武汉科技大学java题库答案_武汉科技大学 java实验报告实验二
<武汉科技大学 java实验报告实验二>由会员分享,可在线阅读,更多相关<武汉科技大学 java实验报告实验二(9页珍藏版)>请在金锄头文库上搜索. 1.注:"实 ...
北京信息科技大学Linux,北京信息科技大学Linux实验报告
<北京信息科技大学Linux实验报告>由会员分享,可在线阅读,更多相关<北京信息科技大学Linux实验报告(6页珍藏版)>请在人人文库网上搜索. 1.实验三文件子系统文件操作实 ...
武汉科技大学java题库答案_武汉科技大学java实验报告实验二.doc
武汉科技大学java实验报告实验二.doc 注"实验记录及个人小结"部分不够可另附页或在背面续写第页信息科学与工程学院JAVA程序设计上机实验报告专业班级姓名学号实验时间指导教师成 ...
华中科技大学c语言报告,华中科技大学c语言实验报告
华中科技大学c语言实验报告课程实验报告课程名称: C 语言程序设计专业班级: CS1409 学号: U201414813 姓名: 唐礼威指导教师: 吴海报告日期: 2015 年 ...
华科计算机网络实验,华中科技大学计算机网络实验(二)报告.doc
计算机网络课程实验报告实验2:抗干扰编码姓名李蓝鑫院系自动化学院学号 U201514280 实验地点科技楼十二楼机房实验时间 2018年5月3日实验目的: 1. 了解抗干扰编码原理. ...
华中科技大学计算机网络实验_第四届江苏省计算机网络与云计算新技术研讨会在南京召开...
第四届江苏省计算机网络与云计算新技术研讨会于2020年12月12日在南京喜马拉雅假日酒店成功召开,100多位来自全省产学研各界专家学者参加了本次会议.本次会议由江苏省计算机学会网络与分布计算专委会和云 ...

华中科技大学微波实验报告2

华中科技大学微波实验报告2相关推荐

最新文章

热门文章