试验三三点法测量二端口微波网络的散射参数

1、微波工程基础实验实验三三点法测量二端口微波网络的散射参数、实验目的和意义双口网络参数的测量是在单口网络的基础上进行的， 同时双口网络测量又是多口网 络测量的基础，具有承上启下的作用。实验要求掌握用三点法测量微波网络的散射参数 的方法，为进一步学习微波网络测量打好基础。二、实验原理和方法微波网络与参量的求法可以用计算法亦可用实验法，但计算法仅限于解决简单网络，对于复杂的网络，其 S参数的确定要用实验法。所谓三点法是指必须的测量为3次，由3次测得的数据便可求得双口网络的全部参数。 这是因为互易双口网络只有三个 参数是独立的。对于一个互易的双口网络，其 S参数如图一所示。在输入端 ai是入射波，bi

2、是反 射波。在输出端，b2是入射波，a2是反射波。a1bi1丄-a291SiSi2911?S2iS22 Ib2T2T233图一双口网络的S参数对于线性网络，可用线性代数方程表示bi = Sii ai + S12 a2 b2 = S2i ai + S22 a2式中S参数的物理意义分别为biSii=2端匹配：2端匹配，i端的反射系数aiS2ib22端匹配ai2端匹配，i端至2端的传输系数Si2bia2S22尹a2i端匹配i端匹配i端匹配，2端至i端的传输系数i端匹配，2端的反射系数设i为i端的反射系数，2为2端的反射系数。由（i）、（2）式及b1a2丨1 ,:2 =a1b2对于互易网络S 12 =

3、 S 21由此得到丨 1 - S11 S212:2(3)1-S22 2在（3）式中有三个未知数S11、S22和S12。如果能分别测出网络输出端短路、开 路和匹配时，网络输入端的反射系数:1S、1 10和11L可由（3）式求得三个未知数。2端开路时1端的反射系数S212:10 二S111 -S22(4)2端短路时1端的反射系数2】1S二S11 + S22(5)2端匹配时1端的反射系数由（4）、（5）、（6）丨 1L =S1 1式得(6)由（5）式得如果网络是对称的, 则网络输入端面反射系数S22LS10F1S10S212 二 S22 1 - 1L 1SS1仁S22，只要进行两次测量，例如一次短路

4、，一次开路。(8)“ 口0 +侣 S11 =2+T10-F1S20-丨 1S-2】10】1SS 12 二S 11 -2+F10-1S1的测量方法：(9)(10)操作步骤与单端网络输入 对于微波电路，输出端空 +1的开路条件。获得开路 - DT,用可调短路活塞本实验实际上是对网络输入端的反射系数进行三次测量。 阻抗测量相同。需要说明的是网络输出端开路负载如何获得。 载并不意味着开路，因为有辐射存在，不能得到反射系数为的方法是这样的，测量线输出端用短路片短路。测得一驻波节点 代替短路片，测量线探针保持 DT位置上不动，移动可调短路器的短路活塞，使探头在DT位置上仍为最小显示（如图二所示），并按交叉

5、读数法（即等指示度法）确定可调 短路器短路活塞位置，记下此位置的读数LT1，LT1就是这个可调短路器的输入端为等短路片D T可调短路器D t短路活塞LT1LT图二确定开路负载的方法效短路时长度，同时也是把它接在网络输出端时，网络输出端获得等效短路的端面。继 续移动短路活塞，使探针在DT位置再次出现驻波节点，并按交叉读数法确定该相邻波 节点在可调短路器上的刻度值 LT2，根据这两个相邻节点的距离，可计算在短路器中波 导波长g2。由此可得可调短路器输入端等效开路的长度应为入q2LT = LT1 -4就是说把可调短路器短路活塞位置放在读数 LT上,短路活塞的输入端等效为开路阻抗（ZL =：），把它接

6、到待测网络的输出端就是待测网络的等效开路负载。三点法只需要测出最少的实验数据便可求出全部的参数。 但是，每一个单次测量数据的误差都直接影 响各S参数的结果。因此应注意在驻波及阻抗测量中减少误差的各项措施。选频放大器微波信号源待测件测量线图三实验电路图短路片三、实验仪器及装置图微波信号源选频放大器测量线可调短路活塞实验装置图四、实验内容测量所给双口网络的S参数S11、S22、S12步骤如下：1、调节波源及测量线使之正常工作。2、按图二所示，确定 DT、LT1、LT2、LT。3、 接入待测双口网络，测量110、丨1S、丨1L 。（1）.待测双口网络后面分别接可调短路活塞、短路片和匹配负载作为终端负载；（2）.根据F = re，以及=、| 4d mi门1 ,因此测反射系数就变为传P+1 V 3 丿输线中驻波比的测量和距负载最近一个电压驻波节点的测量4、按（6）、（7）、（ 8）式计算所需S参数。五、思考题1、双口微波网络的散射参量的测量在微波网络参数测量中有何重要意义？2、 本实验中同一信号源发出的微波信号，为何在测量线中和可调短路活塞中有g1 与g2之分？3