微波技术实验.doc

1实验一 短路线、开路线、匹配负载 S 参量的测量一、实验目的1、通过对短路线、开路线的 S 参量 S11 的测量，了解传输线开路、短路的特性2、通过对匹配负载的 S 参量 S11 及 S21 的测量，了解微带线的特性二、实验原理S 参量网络参量有多种，如阻抗参量[Z]，导纳参量[Y]，散射参量[S]等微波频段通常采用[S]参量，因为它不仅容易测量，而且通过计算可以转换成其他参量，例如[Y]、[Z]，电压驻波比及反射损耗等一个二端口微波元件用二端口网络来表示，如图 1-1 所示图中，a 1,a2 分别为网络端口“１”和端口“２”的向内的入射波；ｂ 1，ｂ 2 分别为端口“１”和端口“2”向外的反射波对于线性网络，可用线性代数方程表示b1=S11a1+S12a2 (1-1)b2=S21a1+S22a2写成矩阵形式：(1-2)S21211式中 S11，S 12，S 21，S 22 组成[S]参量，它们的物理意义分别为S11= “2”端口外接匹配负载时，ab0“1”端口的反射系数S21= “2”端口外接匹配负载时，12“1”端口至“2”端口的传输系数S12= “1”端口外接匹配负载时，2ab0“2”端口至“1”端口的传输系数S22= “2”端口外接匹配负载时，1“1”端口的反射系数对于多端口网络，[S]参量可按上述方法同样定义，对于互易二端口网络，S12=S21, 则仅有三个独立参量。

2三、实验仪器及装置图1 模组编号：RF2KM1-1A (OPTN/SHORT/THRU CAL KIT) 2 模组内容：代号 名称 说明 适用频率范围 主要特性MOD-1A OPEN 开路传输线 50-500MHz Ruturn Loss -1dbMOD-1B SHORT 短路传输线 50-500MHz Ruturn Loss -1dbMOD-1C THRU 50 微带线50-500MHz Ruturn Loss -15dbIntretion Loss -0.5db3 RF2000 测量主机：一台4 PC 机一台，BNC 连接线若干四、实验结果（一）开路线（MOD-1A）的 S11 测量（二）短路线（MOD-1B）的 S11 测量3（三）匹配负载（MOD-1C）的 S11 及 S22 的测量 4注：在测试过程中，DOD-1A,MOD-1B 的 S11 范围为 0 5db，MOD-1C 的 S11 -8db，S 21=0 2db实验二 定向耦合器特性的测量一、实验目的1、通过对 MOD-5A：叉路型定向耦合器的方向性，隔离度的测量，了解叉路型定向耦合器的特性。

2、通过对 MOD-5B：平行线型定向耦合器的方向性，隔离度的测量，了解平行线型定向耦合器电路的特性二、实验原理1、定向耦合器是微波测量和其他微波系统中的常用元件，更是近代扫频反射计的核心部件，因此，熟悉定向耦合器的特性，掌握其测量方法很重要定向耦合器是一种有方向性的微波功率分配器件，通常有波导、同轴线、带状线及微带线几种类型，定向耦合器包含主线和副线两部分，在主线中传播的微波功率通过小孔或间隙等耦合元件，将一部分功率耦合到副线中的一个方向传输5（称“耦合输出” ） ，而在另一个方向几乎没有（或极小）功率传输（称“隔离输出” ） 2、在本实验中，定向耦合器是个四端口网络结构（4－port network） ，如图3－1 所示若信号输入端（Port-1，Input Port）的功率为 P1，信号传输端（Port-2，Transmission Port）的功率为 P2，信号耦合端（Port-3，Coupling Port）的功率为 P3，而信号隔离端（ Port-4，Isolation Port）的功率为 P4若P1、P 2、P 3、P 4 皆用毫瓦（mW）来表示，定向耦合器的四大参数，则可定义为：传输系数： ()10log2/1TransmioTdB1322\* MERGEFORMAT 3(2.3)耦合系数： \* l3/CupligPMERGEFORMAT 4(2.4)隔离度： \* 10log4/1IsolatinIdBMERGEFORMAT 5(2.5)方向性： \* ()DirectvyICdBMERGEFORMAT 6(2.6)3、主要技术参数：（1）隔离度 定向耦合器的隔离度定义为输入功率 P 入与隔离臂输出功率P 隔之比的分贝数，记以 KI，即KI=10lg =10lg =20lg 3-4隔入 241baS14式中 S14=S41 为网络的互易性， S14 代表波由 1 口向 4 口的传输系数。

本实验中的功率的单位为 dBm，所以隔离度的值为输入端（或传输端）与隔离端测得的功率的差值2）方向性 方向性的定义是副通道中耦合臂和隔离臂输出功率之比的分贝数，记以 KD，即KD=10lg （ dB）=20lg -20lg 3-5P隔耦 1314本实验中测功率的单位均 dBm，所以方向性的值为耦合端与隔离端测得的功率的差值由定义知道，耦合到副通道中隔离臂的功率愈小，则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离度均为无穷大（因 P 隔=0） 三、实验仪器及装置1、模组编号：RF2KM5-1A （L-C BRANCH LINE COUPLER）RF2KM5-2A （PARALLEL LINE COUPLER）62、模组内容：代号 名称/说明 适用频率范围 主要特性MOD-5AL-C BRANCH LINE COUPLER叉路型定向耦合器 400 50MHzReturn Loss -13dBTransmission -2dBCoupling -11dBIsolation -13dB代号 名称/说明 适用频率范围 主要特性MOD-5BPARALLEL LINE COUPLER平行线型定向耦合器 750 50MHzReturn Loss -12dBTransmission -1.5dBCoupling -10dBIsolation -14dB3、RF2000 测量主机：一台4、PC 机：一台5、连接线若干，50 匹配端子 2 个四、实验结果 注：在以下实验中，信号从 P1 端输入，P 2 为传输端， P3 为耦合端，P 4 为隔离端（一）MOD-5A 的 P1 端子的 S11 的测量 7（二）MOD-5A 的 P1 及 P2 端子的 S21 的测量 。

三）MOD-5A 的 P1 及 P3 端子的 S21 的测量8（四）MOD-5A 的 P1 及 P4 端子的 S21 的测量（五）MOD-5B 的 S11 的测量9（六）MOD-5B 的 P1 及 P2 端子的 S21 的测量（七）MOD-5B 的 P1 及 P3 端子的 S21 的测量10（八）MOD-5B 的 P1 及 P4 端子的 S21 的测量5、数据处理根据公式 3-4 和 3-5 以及所测得的 S 参量计算隔离度和方向性传输系数： ()10log2/1TransmioTdBP耦合系数： 3Cuplg隔离度： ()l4/ItiI方向性： ()DrecvydICd传输系数 耦合系数 隔离度 方向性叉路型（dB ） 0 16 7 16-7=9平行线型（dB）0 13 9 13-9=4实验三 功率衰减器特性的测量 11一 实验目的1、了解“功率衰减器”的原理2、通过对 MOD-3A： 型功率衰减器的 S11 及 S21 的测量，以了解 型功率衰减电路的特性。

3、通过对 MOD-3B：T 性功率衰减器的 S11 及 S21 的测量，以了解 T 型功率衰减电路的特性二 实验原理1、功率衰减器原理功率衰减器是双端口网络结构，如图 2-1 所示其信号输入端的功率为 P1，而其输出端的功率为 P2若 P1、P 2 以毫瓦分贝（dBm ）来表示，且衰减器之功率衰减量为 AdB，则两端功率间的关系，可写成：P2(dBm) = P1(dBm) – AdB 2-1亦即 2-2)(2log0mWAdB图 2-12、固定型功率衰减器这种电路仅由电阻构成，按结构可分成 T 形 及 П 形,如图 2-2 所示：图 2-2（a） T 型功率衰减器 (b) П 型功率衰减器其中 Z1、Z 2 即是电路输入/ 输出端的特性阻抗根据电路两端使用的阻抗功率衰减器 Port-1P1Port-2P2Z1Z2RS1 RS2RppRSRp2pRp1pZ1 Z22120lgoS12不同，可分为同阻抗式、异阻抗式。

A、 同阻抗式三 实验仪器及装置1、模组编号：RF2KM3-1A（ATTENUATOR ）2、模组内容：代号 名称/说明 适用频率范围 主要特性MOD-3A-TYPE 10db ATTENUATOR型功率衰减器 50-1000MHz回波损耗： -12db插入损耗：-10 0.5dbMOD-3BT-TYPE 10db ATTENUATORT 型功率衰减器 50-1000MHz回波损耗： -12db插入损耗：-10 0.5db3、RF2000 测量主机：一台4、PC 机：一台，连接线若干四 实验结果 （一）MOD-3A 的 S11 的测量 （二）MOD-3A 的 S21 的测量13（三）MOD-3B 的 S11 的测量 14（四）MOD-3B 的 S21 的测量15五 实验数据处理（一） 型功率衰减器的 S11 及 S21：在曲线上取 9 个点，每个点的频率值和与其相对应的 S11 和 S21 如下表所示：序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9频率（MHz） 323.06 348.80 372.20 395.60 419.00 440.06 465.80 489.20 512.60S11(dB) -16 -23 -17 -16 -16 -16 -25 -14 -11S21(dB) -9 -9 -9 -9 -9 -9 -9 -10 -11（二）T 性功率衰减器的 S11 及 S21：在曲线上取 9 个点，每个点的频率值和与其相对应的 S11 和 S21 如下表所示：序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9频率（MHz） 323.06 348.80 372.20 395.60 419.00 440.06 465.80 489.20 512.60S11(dB) -20 -20 -15 -16 -17 -19 -25 -12 -11S21(dB) -10 -9 -9 -9 -10 -10 -10。