北邮电磁场与微波测量实验实验五阻抗测量及匹配技术

电磁场与微波测量实验实验五阻抗测量及匹配技术

学院：电子工程学院班号：2011211204组员：执笔人：

学号：2011210986实验目的掌握利用驻波测量线测量阻抗的原理和方法熟悉利用螺钉调配器匹配的方法熟悉Smith圆图的应用实验内容在测量线给定器件的阻抗和电压驻波系数，并观察其Smith圆图。在测量线系统中测量给定器件的ZL，并应用三螺调配器对其进行匹配，使驻波系数小于1.1。实验原理阻抗测量原理微波元件的阻抗参数或者天线的输入阻抗等是微波工程中的主要参数，因而阻抗测量也是重要测量内容之一。一般情况下，测量的对象可以是膜片、螺钉、滤波器、谐振腔及其它不均匀性等。在阻抗测量的方法中常采用测量线法。本实验着重应用测量线技术测量终端型（等效二端网络）微波元件的阻抗。由传输线理论可知，传输线上任一点的输入阻抗Zin与其终端负载阻抗ZL关系为： （2.1） 其中，为传输线的特性阻抗，为相移常数，为至终端负载的距离。设传输线上第一个电压驻波最小点离终端负载的距离为电压驻波最小点处的输入阻抗在数值上等于1/ρ即 （2.2）使用调配器调匹配的实验装置示意图实验步骤，（1）按原理图接好设备，开启信号源电源，使信号源工作于最佳方波、扫频状态。（2）移动测量线探针，测量相邻的电压最小值之间的距离，以测出传输线中的波长，即波导波长。（3）短路片安置在测量线的输出端上，并记下探针指示器标尺上对应于电压最小值位置的读数DT，即为“等效参考面”。（4）测量线的终端移去短路片，并把被测器接在它的位置上。（5）测量得到驻波比。（6）利用交叉度数法测出DT左侧第一个驻波节点位置DA，并计算出Imin=|DT-DA|，应用公式就可求出阻抗值。（7）利用滑动单螺调配晶体检波器，使驻波比小于1.05。六、实验结果及分析

1、lmin的测量如下：

探针电压最小值位置的读数：DT=127.0mm

DT左侧第一个驻波节点位置：DA=101.1mm

则由以上两值，可得：lmin=|DT—DA|=25.9mm

2、由两点法测得的波长如下：λg=2*|T’min—Tmin|=2X26.7=57.4mm

则有β=2π/λg=0.1095

3、由等指示度法测得ρ如下：

其中，

W=|l2-l’2|=136.9-119.6=17.3mm

λg=2*|T’min—Tmin|=2X26.7=57.4mm代入可得：ρ=1.587

4、由以上数据代入ZL表达式可以得到阻抗值：

=（1+j0.5）/（1.587+j0.31548）≈0.666+j0.183Ω5、总结用同轴调配器的调匹配步骤在调节匹配过程中，我们先移动测量线探针找到并记下波节点位置，然后继续调节测量线调到波腹点，此时调节调配器位置，驻波波腹点有所下降，波节点有所上升，直至波节点和波腹点相差不大时，调节螺钉深度，同时用测量线跟踪驻波大小，直至实现匹配。七、误差分析

实验中可能存在仪器仪表误差，人为误差以及各组互相影响造成的误差等。为了减小误差，在测量波导波长时采用两点法，测量驻波比时则用等指示度法，同时增加重复测量次数取平均值进行记录，尽量减少人为误差。

八、思考题1、匹配元件应连接在测量系统中什么地方？为什么？应接在最右边。因为匹配元件几乎能吸收全部入射功率，那么如果有元件连在后面就没有电流流过，不能正常工作。2、通过实验，总结匹配技巧。在调节匹配过程中，我们先移动测量线探针找到并记下波节点位置，然后继续调节测量线调到波腹点，此时调节调配器位置，驻波波腹点有所下降，波节点有所上升，直至波节点和波腹点相差不大时，调节螺钉深度，同时用测量线跟踪驻波大小，直至实现匹配。3、在各项测量中，通常采用驻波图形的波节点为基准进行测量，是否可以采用波腹点做基准测量？为什么？可以采用波腹点做基准测量。因为驻波的波节点与波腹点接连出现，相邻波节点与相邻波腹点之间距离相等，所以采用波节点和波腹点为基准项等价。八、实验总结通过本次实验我们了解了阻抗调配原理及调配方法，熟悉了单枝节匹配器的匹配原理，掌握Smith图解法设计微带线匹配网络，巩固了之前所学的ADS仿真，学会了利用螺钉调配器匹配的方法。由于之前预习充足，我们组的实验进行的还算顺利，按照基本原理逐步地对各个需求量进行测量。调节匹配负载时