微波技术实验指导_报告2017

1、Harbin Institute of Technology微波技术实验报告 院 系： 班 级： 姓 名： 学 号： 同组成员： 指导老师： 实验时间： 哈尔滨工业大学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。S11二、实验原理（一） 基本传输线理论在一传输线上传输波的电压、电流信号会是时间及传递距离的函数。一条单位长度传输线之等效电路可由R、L、G、C等四个元件来组成，如图1-1（a）所示。假设波传输播的方向为Z轴的方向，则由基尔霍夫电压

2、及电流定律可得下列二个传输线方程式。其中假设电压及电流是时间变量t的正弦函数，此时的电压和电流可用角频率的变数表示。亦即是而两个方程式的解可写成 (1-1) (1-2)其中V+,V-,I+,I-分别是波信号的电压及电流振幅常数，而+、-则分别表示+Z,-Z 的传输方向。 则是传输系数（propagation coefficient），其定义如下。 (1-3)而波在z上任一点的总电压及电流的关系则可由下列方程式表示。 (1-4)将式（1-1）及（1-2）代入式（1-3）可得 一般将上式定义为传输线的特性阻抗（Characteristic Impedance），ZO 。 当R=G=0时，传输线没有

3、损耗（Lossless or Loss-free）。因此，一般无耗传输线的传输系数及特性阻抗分别为 , 單位長度 图1-1单位长度传输线之等效电路 此时传输系数为纯虚数。对于大多数的射频传输线而言，其损耗都很小；亦即RL且GC。所以R、G可以忽略不计，此时传输线的传输系数可写成下列公式。 （1-5）则式（1-5）中 与在无耗传输线中是一样的， 定义为极端数，而定义为传输线的衰减常数（Attenuation Constant）,其公式分别为 , 其中Y0定义为传输线之特性导纳(Characteristic Adimttance),其公式为 （二） 负载传输线（Terminated Transmi

4、ssion Line ）（A）无损耗负载传输线（Terminated Lossless Line）考虑一段特性阻抗Zo之传输线，一端接信号源，另一端则接上负载，如图所示。并假设此传输线无耗，且其传输系数 =j，则传输线上电压及电流方程式可以用下列二式表示。 , 图1-2 接在负载上的传输线电路（1） 若考虑在负载端（z=0）上，则其电压及电流为 (1-6) (1-7)而且，所以式（17）可改写成 (1-8)合并式（1-6）及（1-8）可得负载阻抗（Load Impedance） 定义归一化阻抗（Normalized Load Impedance） 其中L定义为负载端的电压反射系数（Voltag

5、e Reflection Coefficient） 当ZL = ZO时，则L = 0时，此状况称为传输线与负载匹配（Matched）。在此，我们定义两个重要参数 电压驻波比（Voltage Standing Wave Ratio）及回波损耗（Return Loss）。 ， （2） 若考虑在距离负载端长L（z=-L）处，即传输线长度为L。则其反射系数(L) 应改成 而其输入阻抗则可定义为 由上式可知，（a） 当L 时, ZinZo.（b） 当L =/2时, Zin=ZL.（c） 当L=/4时，Zin =Zo2/ZL.（B）有耗负载传输线（Terminated Lossy Line ）若是考虑一条

6、有耗的传输线，则其传输系数=+j为一复数。所以，反射系数（L）应改成 而其输入阻抗则改成为 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-1AOPEN开路传输线50-500MHzReturn Loss 1dBMOD-1BSHORT短路传输线50-500MHzReturn Loss 1dBMOD-1CTHRU50微带线50-500MHzReturn Loss 15dBInsertion Loss 0.5dB3 RF2000测量主机：一台4 PC机一台，BNC连接线若干四、实验内容及步骤

7、 （一）开路线（MOD-1A）的S11测量（1）将RF2000与PC机通过RS232连接，接好RF2000电源，开机。启动SCOPE2000软件。（2）将模块RF2KM1-1A的开路端口，即P1端口，与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线连在一起。模块接好以后，在RF2000主机的面板上找到“BAND”键，按“BAND”把频段选到299-540MHz的频段（BAND 3 频率范围为300-500MHz），按REM键进行连接，当RF2000的LCD画面第一行显示为“SWEEP ! MHz”，第二行显示为“-dB 299-540”时，此时软件界面显示的为开路状态下300MHz

8、-500MHz时的S11曲线图（如果此时软件界面显示的为S21曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选择）。（3）在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的S11的dB值，并在坐标纸上利用所取的点大致画出S11曲线图（在软件界面用鼠标左键单击即可完成取点）。（二）短路线（MOD-1B）的S11测量（1）将RF2KM1-1A模块的短路端口，即P2通过BNC连接线与RF2000的SWEEP/CW1 OUT端子相连，频率的频段选择不变。（2）此时软件界面显示的为短路状态下300MHz-500MHz时S11的曲线图同样，若此时软件显示为S21,可通过S11/S21进行选择。（

9、3）在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的S11的dB值，并在坐标纸上利用所取的点大致画出S11曲线图（在软件界面用鼠标左键单击即可完成取点）。（三）匹配微带线（MOD-1C）的S11及S21的测量 （1）将模块RF2KM1-1A的P3端子通过BNC连接线与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端子连接，将模块的P4端子与RF2000主机的RF-IN端子连接，频段仍为BAND3（300MHz-500MHz）。 （2）此时软件界面显示的是匹配负载状态下300MHz-500MHz时的S11的曲线图，如图所示。按S11/S21可以切换S11/S21曲线图。（3）在S11和S2

10、1曲线图中分别任意选取九个点，分别记录下每个点的频率和它所对应的S11和S21的dB值，并在坐标纸上利用所取的点分别大致画出S11和S21的曲线图（在软件界面用鼠标左键单击即可完成取点）。注：在测试过程中，DOD-1A,MOD-1B的S11范围为05dB，MOD-1C的S11 -8dB，S21 = 02dB五、实验结果及分析（一）在传输线理论中，开路、短路、匹配有哪些特性？ 答：开路和短路的阻抗为纯阻抗，值在0之间，且线中传输的是驻波。开路反射系数为1，短路反射系数为-1;匹配负载值等于传输线特性阻抗，线中传输的是行波，无反射波。反射系数为0（二）理想情况下，开路线、短路线、匹配微带线的测得值

11、是多少？答： 开路线：S11 = 1; 短路线：S11=-1； 匹配负载：S11=0，S21=1.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，

12、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（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（4port network），如图31所示。若信号输入端（Port-1，Input Port）的输入功率为P1，信号传输端（Port-2，Transmission Port）的输出功率为P2，信号耦合端（Port-3，Coupling Port）的输出功率为P3，而信号隔离端（Port-4，Isolation Port）的输出功率为P4。若P1、P2、P3、P4皆用毫瓦（mW）来表示

13、，定向耦合器的四大参数，则可定义为：传输系数：耦合系数：隔离度：方向性：定向耦合器Port-1P1Port-2P2 Port-3P3Port-4P4图3-1 定向耦合器方块图常见的定向耦合器可分成支线型和平行线型两种。Port-1P1P3Port-3Port-2P2LsLsCpCpZo(a) low-pass typeP4Port-4 Port-1P1Port-2P2P3Port-3CsCsLpLpZo(b) high-pass typeP4Port-4 (a) 低通L-G式支线型耦合器; (b) 高通L-G式支线型耦合器 (c) 传输线式支线型耦合器 (d) 传输线式平行线型耦合器其设计步骤

14、如下： 步骤一：决定耦合器的规格。包括耦合系数C(dB) 、端口的等效阻抗Z0（）、电路使用的中心频率，fc（Hz）。 步骤二：利用下列公式计算出K、Z0S及Z0P 。 步骤三：利用下列公式计算出所需的值。(a) 低通L-G式(b) 高通L-G式(c) 传输线式若选用微带线来设计，则依据使用基板参数（er、h等）利用软件计算出Zos及Zop的微带线宽度（W1、W2）和四分之一波长的长度（P1、P2）。 步骤四：利用模拟软件检验，再经过微调以满足设计要求。平行线型设计步骤如下： 步骤一：决定耦合器规格。包括耦合系数C(dB)、各端口的特性阻抗Z0（）、电路使用的中心频率，fc（Hz）、基板参数（

15、er，h）。 步骤二：利用下列公式计算出Zoe及Zoo。 步骤三：依据设计使用的基板参数（er，h）利用软件计算出符合步骤二所算出（Zoe、Zoo）的微带耦合线的宽度及间距（W、S）和四分之一波长的长度（P）。 步骤四：利用模拟软件检验，再经过微调以满足设计要求。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 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

16、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=20lg -20lg 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）2、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 COUPLe

17、r叉路型定向耦合器40050MHzReturn Loss 13dBTransmission 2dBCoupling 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75050MHzReturn Loss 12dBTransmission 1.5dBCoupling 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3个四、实验内容及步骤（一）MOD-5A的P1端子的S11的测量 1、将RF2000主机通过RS232与PC机相联接，接好RF20

18、00电源，开机，并启动SCOPE2000软件。 2、将模块MOD-5A的P1端口与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线连在一起，将P2，P3，P4端口分别与50匹配端子相连。模块接好以后，在RF2000主机的面板上找到“BAND”键，按“BAND”把频段选到299-540MHz的频段（BAND3,频率范围为300-500MHz），按REM键进行连接，当RF2000的LCD画面第一行显示为“SWEEP ! MHz”，第二行显示为“-dB 299-540”时，此时软件界面显示的为叉路型定向耦合器在300MHz-500MHz的S11曲线图（如果此时软件界面显示的为S21曲线图，

19、可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选择）。 3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的S11的dB值。 （二）MOD-5A的P1及P2端子的S21的测量 1、将模块MOD-5A的P1端口与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线连在一起，P2端子通过连接线与RF2000的RF-IN端口相连，P3，P4端口分别与50匹配端子相连，频带选择不变。 2、过几秒钟后，软件界面的曲线发生变化，此时显示的为支线型定向耦合器在300MHz-500MHz时P1与P2端子的S21曲线图（如果此时软件界面显示的为S11曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选

20、择）。3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的S21的dB值。（三）MOD-5A的P1及P3端子的S21的测量1、将模块MOD-5A的P1端口与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线连在一起，P3端子通过连接线与RF2000的RF-IN端口相连，P2，P4端口分别与50匹配端子相连，频带选择不变。2、过几秒钟后，软件界面的曲线发生变化，此时显示的为支线型定向耦合器在300MHz-500MHz时P1与P3端子的S21曲线图（如果此时软件界面显示的为S11曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选择）。3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频

21、率和它所对应的S21的dB值。（四）MOD-5A的P1及P4端子的S21的测量1、将模块MOD-5A的P1端口与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线连在一起，P4端子通过连接线与RF2000的RF-IN端口相连，P2，P3端口分别与50匹配端子相连，频带选择不变。2、过几秒钟后，软件界面的曲线发生变化，此时显示的为支线型定向耦合器在300MHz-500MHz时P1与P4端子的S21曲线图（如果此时软件界面显示的为S11曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选择）。3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的S21的dB值。（五）MOD-5B的S

22、11的测量1、将模块MOD-5B的P1端口与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线连在一起，将P2，P3，P4端口分别与50匹配端子相连。2、模块接好以后，在RF2000主机的面板上找到“BAND”键，按“BAND”把频段选到599-998MHz的频段（BAND4），按REM键进行连接，当RF2000的LCD画面第一行显示为“SWEEP ! MHz”，第二行显示为“-dB 599-998”时，此时软件界面显示的为叉路型定向耦合器在599MHz-1000MHz的S11曲线图（如果此时软件界面显示的为S21曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选择）。3、在曲线图中

23、任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的S11的dB值。（六）MOD-5B的P1及P2端子的S21的测量1、将模块MOD-5B的P1端口与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线连在一起，P2端子通过连接线与RF2000的RF-IN端口相连，P3，P4端口分别与50匹配端子相连，频带选择不变。2、过几秒钟后，软件界面的曲线发生变化，此时显示的为支线型定向耦合器在599MHz-998MHz时P1与P2端子的S21曲线图（如果此时软件界面显示的为S11曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选择）。3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的S21

24、的dB值。（七）MOD-5B的P1及P3端子的S21的测量1、将模块MOD-5B的P1端口与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线连在一起，P3端子通过连接线与RF2000的RF-IN端口相连，P2，P4端口分别与50匹配端子相连，频带选择不变。2、过几秒钟后，软件界面的曲线发生变化，此时显示的为支线型定向耦合器在599MHz-998MHz时P1与P2端子的S21曲线图（如果此时软件界面显示的为S11曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选择）。3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的S21的dB值。（八）MOD-5B的P1及P4端子的S21

25、的测量1、将模块MOD-5B的P1端口与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线连在一起，P4端子通过连接线与RF2000的RF-IN端口相连，P2，P3端口分别与50匹配端子相连，频带选择不变。2、过几秒钟后，软件界面的曲线发生变化，此时显示的为支线型定向耦合器在599MHz-998MHz时P1与P2端子的S21曲线图（如果此时软件界面显示的为S11曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选择）。3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的S21的dB值。五、实验结果及分析1、根据测得数据判断传输端口、隔离端口和耦合端口。P1P2P3P45A输入端

26、传输端耦合端隔离端 5B输入端耦合端传输端隔离端2、计算隔离度和方向性。MOD-5A： 隔离度= -S14 = 10dB, 方向性= S13+(-S14) = (-8+10)dB = 2dB;MOD-5B: KI = -S14 = 12 dB, KD = S12+(-S14) = (-12+12) dB = 0dB. 3、设计一个工作频率为400MHz的10dB的高通L-G支线型耦合器。（Zo=50）Port-1P1Port-2P2P3Port-3CsCsLpLpZo(b) high-pass typeP4Port-4fc=400MHz C=10Db ZO=50 K=10-C10=0.1 Z0

27、s=Z01-K=47.4 Z0p=ZO1-KK=150 Cs=12fcZ0s=8.39pF Lp=Z0p2fc=59.7nH实验三 功率衰减器特性的测量 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 Port-1P1Port-2P2图2-1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、P2以毫瓦分贝（dBm）来表

28、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亦即： 2、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 及形,如图2-2所示：Z1111Z2RS1RS2RppRSRp2pRp1pZ1Z2 图2-2 （a） T型功率衰减器 (b) 型功率衰减器其中Z1、Z2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不同，可分为同阻抗式、异阻抗式。A. 同阻抗式（Z1=Z2=Z0） （a）T形同阻抗式 （b）形同阻抗式B.异阻抗式（Z1Z2） （a）T形异阻抗式 （b）形异阻抗式三、实验仪器及装置 1、模组编号：RF2KM3-1A

29、（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 TTENUATOR型功率衰减器50-1000MHz回波损耗： 12dB插入损耗：100.5dBMOD-3BT-TYPE 10dB TTENUATORT型功率衰减器50-1000MHz回波损耗： 12dB插入损耗：100.5dB3、RF2000测量主机：一台 4、PC机：一台，连接线若干四、实验内容及步骤（一）MOD-3A的S11的测量1、将RF2000主机通过RS232与PC机相联接，接好RF2000电源，开机，并启动SCOPE2000软件。2、将模块MOD-3A的P1端口与RF2000

30、主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线连在一起，将P2端口与50匹配端子相连。模块接好以后，在RF2000主机的面板上找到“BAND”键，按“BAND”把频段选到299-540MHz的频段（BAND3,频率范围为300-500MHz），按REM键进行连接，当RF2000的LCD画面第一行显示为“SWEEP ! MHz”，第二行显示为“-dB 299-540”时，此时软件界面显示的为型功率衰减器的S11曲线图（如果此时软件界面显示的为S21曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选择）3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的S11的dB值，并在坐标纸上利用所

31、取的点大致画出S11曲线图（在软件界面用鼠标左键单击即可完成取点）。 （二）MOD-3A的S21的测量1、模块MOD-3A的P1端口仍与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线保持连接，将P2端口的50的匹配端子去掉，并将P2端口与RF2000的RF-IN端子通过连接线相连，频段选择仍为BAND3（300MHz-500MHz）。2、等待几秒钟后，软件界面的曲线发生变化，此时软件界面显示的为型功率衰减器300MHz-500MHz时的S21曲线图（如果此时软件界面显示的为S11曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选择）。3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频

32、率和它所对应的S21的dB值，并在坐标纸上利用所取的点大致画出S21曲线图。（三）MOD-3B的S11的测量 1、将模块MOD-B的P3端口与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线连在一起，将P4端口与50匹配端子相连，频段不变，仍为BAND3（300MHz-500MHz）。2、等待几秒钟后，软件界面的曲线发生变化，此时软件界面显示的为T型功率衰减器300MHz-500MHz的S11曲线图（如果此时软件界面显示的为S21曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选择）。 3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的S11的dB值，并在坐标纸上利用所取

33、的点大致画出S11曲线图。（四）MOD-3B的S21的测量 1、模块MOD-3B的P3端口仍与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线保持连接，将P4端口的50的匹配端子去掉，并将P4端口与RF2000的RF-IN端子通过连接线相连，频段选择仍为BAND3（300MHz-500MHz）。 2、等待几秒钟后，软件界面的曲线发生变化，此时软件界面显示的为T型功率衰减器300MHz-500MHz时的S21曲线图（如果此时软件界面显示的为S11曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选择）。 3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的S21的dB值，并在坐

34、标纸上利用所取的点大致画出S21曲线图。五、实验结果及分析（一） 型功率衰减器的S11及S21：在曲线上取9个点，记录每个点的频率值和与其相对应的S11和S21如下表所示：序号123456789频率（MHz）323.06339.44351.14362.04379.22390.92402.62414.32426.02S11(dB)-18-23-21-15-12-12-12-13-16S21(dB)-9-9-9-8-9-8-8-9-9（二）T性功率衰减器的S11及S21：在曲线上取9个点，记录每个点的频率值和与其相对应的S11和S21如下表所示：序号123456789频率（MHz）325.4034

35、6.46367.52390.92419.00437.72461.12484.52510.26S11(dB)-23-19-16-13-17-17-15-12-14S21(dB)-10-9-9-9-10-9-9-9-10（三）分析两种类型衰减器的特性参数衰减量型：S21 =-9dB T型：S21 =-9dB（四）1.设计一个5dB、T形同阻抗式固定衰减器。（Z1=Z2=50） 2. 设计一个10 dB、形同阻抗式固定衰减器。（Z1=Z2=50） 3. 设计一个10dB、形异阻抗式固定衰减器。（Z1=50、Z2=75）1.=10-A10=0.316Rp=Z02a|-1|=82.18Rs1=Rs2=Z

36、02a|-1|=14.012.=10-A10=0.1Rs=Z02a|-1|=71.15Rp1=Rp2=Z02a|-1|=96.253. =10-A10=0.1Rs=-1Z1-Z22=87.14Rp1=1Z1*+1-1-1Rs-1=77.11Rp2=1Z2*+1-1-1Rs-1=207.45实验四 功率分配器特性的测量一、实验目的 1、了解功率分配器的原理。 2、通过对MOD-4A的输出端功率的测量，了解简单的功率分配电路的特性。二、实验原理 1、功率分配器是三端口网络结构（3-port network），如图4-1所示。其信号输入端（Port-1）的功率为P1，而其他两个输出端（Port-2及

37、Port-3）的功率分别为P2及P3。理论上，由能量守恒定律可知P1=P2+P3。 若P2=P3并以毫瓦分贝（dBm）来表示三端功率间的关系，则可写成： P2(dBm) = P3(dBm) = Pin(dBm) 3dB端子2P2 功率分配器端子1P1端子3P3图 4-1功率分配器 方块图 2、当然P2并不一定要等于P3，只是相等的情况在实际中经常使用。因此，功率分配器在大致上可分为等分型（P2=P3）和比例型（P2=kP3）等两种类型：（1）等分型根据电路使用元件的不同，可分为电阻式、L-C式及传输线式。A 电阻式这种电路仅由电阻构成，按结构可分成形,Y形，如图：图4-2（a）型电阻式等功率分

38、配器 (b)Y型电阻式等功率分配器其中Zo为电路的特性阻抗。在高频电路中，在不同的使用频段，电路中的特性阻抗不相同。在本实验中，为50。这种电路的优点为频宽大、布线面积小、设计简单，而缺点是功率衰减较大。V12V2V32Zo/3Zo/3Zo/3ZoZoVo2 理论推导如下: 2 3 1 3 4 2 V0 = V1 = V1 3 4 V2 = V3 = V0 V2 1 V1 2 V2 = V120log = - 6dB B L-C式Port-1P1P3Port-3Port-2P2LsLsCpCpZoPort-1P1Port-2P2P3Port-3CsCsLpLpZo此种电路由电感和电容构成，按结

39、构可分成高通型和低通型，如图所示： 图4-3(a)低通L-C式等功率分接器 (b) 高通L-C式等功率分接器a.低通型（Low-pass）其中 fo：操作频率（operating frequency） Zo：电路特性阻抗（characteristic impedance） Ls：串联电感（series-inductor） Cp：并联电容（shunt-capacitor）b.高通型（High-pass）其中 fo：操作频率（operating frequency） Zo：电路特性阻抗（characteristic impedance） Lp：并联电感（shunt-inductor） Cs：串联电

40、容（series-capacitor）C 传输线式此种电路按结构可分为威尔金森型和支线型，如图所示：a.威尔金森型（Wilkinson Pattern） b.支线型（Branch-line pattern）ZsZsZpZpZoZoZoZoZoPort-1P1P3Port-3Port-1P2/ 4/ 4 设计公式: 图4-4(b)支线型等功率分接器（2）比例型此种电路按结构可分为支线型及威尔金森耦合线型，如图4-5（a）所示：ZoZoZoZ1Z3Z5Z4Z2R/ 4/ 4/ 4PinP2P3图4-4(b)威尔金森耦合线比例分接器设计公式: 三、实验仪器及装置 1、模组编号： 威尔金森型等功率分配

41、 2、模组内容：代号名称/说明适用频率范围主要特性MOD-4A型电阻式等功率分配器300-500MHzReturn loss: 15dBInsertion Loss: 61dBMOD-4B威尔金森型等功率分配器75050MHz Return Loss: 15dBInsertion Loss: 31dB四、实验内容及步骤（一）MOD-4A的P1端子的S11的测量1、将模块MOD-4A的P1端口与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线连在一起，将P2，P3端口分别与50匹配端子相连。2、模块接好以后，在RF2000主机的面板上找到“BAND”键，按“BAND”把频段选到299-

42、540MHz的频段（BAND3），按REM键进行连接，当RF2000的LCD画面第一行显示为“SWEEP ! MHz”，第二行显示为“-dB 299-540”时，此时软件界面显示的为电阻式功率分配器在299MHz-540MHz的S11曲线图（如果此时软件界面显示的为S21曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选择）。3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的S11的dB值。（二）MOD-4A的P1及P2端子的S21的测量1、将模块MOD-4A的P1端口与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线连在一起，P2端子通过连接线与RF2000的RF-IN

43、端口相连，P3端口与50匹配端子相连，频带选择不变。2、过几秒钟后，软件界面的曲线发生变化，此时显示的为型电阻式等功率分配器在299MHz-540MH时P1与P2端子的S21曲线图（如果此时软件界面显示的为S11曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选择）。3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的S21的dB值。（三）MOD-4A的P1及P3端子的S21的测量1、将模块MOD-4A的P1端口与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线连在一起，P3端子通过连接线与RF2000的RF-IN端口相连，P2端口与50匹配端子相连，频带选择不变。2、过几

44、秒钟后，软件界面的曲线发生变化，此时显示的为型电阻式等功率分配器在299MHz-540MH时P1与P3端子的S21曲线图（如果此时软件界面显示的为S11曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选择）。3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的S21的dB值。（四）MOD-4B的P1端子的S11的测量1、将模块MOD-4B的P1端口与RF2000主机的SWEEP/CW1 OUT端口通过连接线连在一起，将P2，P3端口分别与50匹配端子相连。2、模块接好以后，在RF2000主机的面板上找到“BAND”键，按“BAND”把频段选到599-998MHz的频段（BAND3），按REM键进行连接，当RF2000的LCD画面第一行显示为“SWEEP ! MHz”，第二行显示为“-dB 599-998”时，此时软件界面显示的为威尔金森型等功率分配器在599MHz-998MHz的S11曲线图（如果此时软件界面显示的为S21曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21按键进行选择）。3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对