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文档简介

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,a1,a2分别为网络端口“”和端口“”的向内的入射波;1,2分别为端口“”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=S11

2、a1+S12a2 (1-1) b2=S21a1+S22a2写成矩阵形式: (1-2)式中S11,S12,S21,S22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, “1”端口的反射系数 S21= “2”端口外接匹配负载时, “1”端口至“2”端口的传输系数 S12= “1”端口外接匹配负载时, “2”端口至“1”端口的传输系数 S22= “2”端口外接匹配负载时, “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。三、实验仪器及装置图 1模组编号:RF2KM1-1A (OPTN/SHORT/THR

3、U 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50-500MHzRuturn Loss-1dbMOD-1BSHORT短路传输线50-500MHzRuturn Loss-1dbMOD-1CTHRU50微带线50-500MHzRuturn 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 (三)匹配负载(MOD-1C)的S11及S22的测量 注:在测试过程中,DOD-1A,MOD-

4、1B的S11范围为05db,MOD-1C的S11-8db,S21=02db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

5、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、P2、P3、P4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

6、系数: MACROBUTTON MTEditEquationSection2 方程节 3 SEQ MTEqn r h * MERGEFORMAT SEQ MTSec r 3 h * MERGEFORMAT MACROBUTTON MTEditEquationSection2 方程节 2 SEQ MTEqn r h * MERGEFORMAT SEQ MTSec r 2 h * MERGEFORMAT MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT ( SEQ MTSec c * Arabic * MERGEFORMA

7、T 2. SEQ MTEqn c * Arabic * MERGEFORMAT 1)耦合系数: MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT ( SEQ MTSec c * Arabic * MERGEFORMAT 2. SEQ MTEqn c * Arabic * MERGEFORMAT 2)隔离度: MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT ( SEQ MTSec c * Arabic * MERGEFORMAT 2. SEQ

8、MTEqn c * Arabic * MERGEFORMAT 3)方向性: MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT ( SEQ MTSec c * Arabic * MERGEFORMAT 2. SEQ MTEqn c * Arabic * MERGEFORMAT 4)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

9、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 3-5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 COUP

10、LER)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 COUPLER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-14dB 3、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

11、 注:在以下实验中,信号从P1端输入,P2为传输端,P3为耦合端,P4为隔离端(一)MOD-5A的P1端子的S11的测量 (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(四)MOD-5A的P1及P4端子的S21的测量(五)MOD-5B的S11的测量(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(八)MOD-5B的P1及P4端子的S21的测量数据处理根据公式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: 耦合系数: 隔离度: 方向性: 传输系数耦合系数隔离度方向性叉路型(dB)

12、016716-7=9平行线型(dB)013913-9=4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

13、-2 功率衰减器 Port-1P1Port-2P2图2-1 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:RSRp2pRp1pZ1Z2Z1Z2RS1RS2Rpp 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 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:-12d

14、b插入损耗:-100.5dbMOD-3BT-TYPE 10db ATTENUATORT型功率衰减器50-1000MHz回波损耗:-12db插入损耗:-100.5db 3、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 (三)MOD-3B的S11的测量 (四)MOD-3B的S21的测量 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123456789频率(MHz)323.06348.80372.20395.60419.00

15、440.06465.80489.20512.60S11(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123456789频率(MHz)323.06348.80372.20395.60419.00440.06465.80489.20512.60S11(dB)-20-20-15-16-17-19-25-12-11S21(dB)-10-9-9-9-10-10-10-10-11记录完每个点的频率和对应的S参量后,在坐标纸

16、上分别大概画出S参量的曲线图(图略)。图中的S21曲线即为所衰减量A。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的输出端的功率的测量,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 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:等分型根据

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