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1、精选优质文档-倾情为你奉上微波技术基础实验报告实验一 矢量网络分析仪的使用及传输线的测量班级：学号：姓名： 华中科技大学电子信息与通信工程学院一 实验目的学习矢量网络分析仪的基本工作原理；初步掌握AV矢量网络分析仪的操作使用方法；掌握使用矢量网络分析仪测量微带传输线不同工作状态下的S参数；通过测量认知1/4波长传输线阻抗变换特性。二 实验内容矢量网络分析仪操作实验A初步运用矢量网络分析仪AV36580，熟悉各按键功能和使用方法B以RF带通滤波器模块为例，学会使用矢量网络分析仪AV36580测量微波电路的S参数。微带传输线测量实验A使用网络分析仪观察和测量微带传输线的特性参数。B测量1/4波长传
2、输线在开路、短路、匹配负载情况下的频率、输入阻抗、驻波比、反射系数。C观察1/4波长传输线的阻抗变换特性。三 系统简图矢量网络分析仪操作实验通过使用矢量网络分析仪AV36580测试RF带通滤波器的散射参数（S11、S12、S21、S22）来熟悉矢量网络分析仪的基本操作。微带传输线测量实验通过使用矢量网络分析仪AV36580测量微带传输线的端接不同负载时的S参数来了解微波传输线的工作特性。连接图如图1-10所示，将网络分析仪的1端口接到微带传输线模块的输入端口，另一端口在实验时将接不同的负载。四 实验步骤矢量网络分析仪操作实验步骤一 调用误差校准后的系统状态步骤二 选择测量频率与功率参数（起始频
3、率600 MHz、终止频率1800 MHz、功率电平设置为-10dBm）步骤三 连接待测件并测量其S参数步骤四 设置显示方式步骤五 设置光标的使用微带传输线测量实验步骤一 调用误差校准后的系统状态步骤二 选择测量频率与功率参数（起始频率100 MHz、终止频率400 MHz、功率电平设置为-25dBm）步骤三 连接待测件并测量其S参数1按照装置图将微带传输线模块连接到网络分析仪上；2将传输线模块接开路负载（找老师要或另一端空载），此时，传输线终端呈开路。选择测量S11，将显示格式设置为史密斯原图，调出光标，调节光标位置，使光标落在在圆图的短路点。3记录此时的频率和输入阻抗。然后将显示格式设置为
4、驻波比，记录下此时的驻波比值。将显示格式设置为对数幅度，记录下此时的（反射系数）值。（记录数据时保持光标位置始终不变） 4将传输线模块的终端接短路负载（找老师要）。将显示格式设置为史密斯原图，注意观察光标的位置（此时光标所示频率仍为中的频率），此时光标应在圆图中开路点附近。5调节光标至圆图中的开路点，按照中所示方法和步骤记录数据。6将传输线模块另一端接上匹配负载。将显示格式设置为史密斯原图，将光标调节至最靠近圆图圆心的位置。7按照中方法和步骤记录数据。 五 实验记录矢量网络分析仪操作实验测量带通滤波器S11反射系数：Min：1.032GHz -15.3dbMax：882MHz 0.15db带通
5、滤波器S11驻波比Min：1.032GHz 1.38Max：888MHz 412带通滤波器S22反射系数Min：1.128GHz -35dbMax：696MHz 3.8db带通滤波器S22驻波比Min：1.128GHz 1.03Max：804MHz 190带通滤波器正向插入损耗S21Min：1.8GHz -51dbMax：1.056GHz -4.3db带通滤波器带宽B=315.598MHz带通滤波器反向插入损耗S12Min：1.8GHz -62dbMax：1.11GHz -2.9db带通滤波器反向带宽B=1.847MHz微带传输线测量实验1匹配频率：215.125MHz输入阻抗：实部：49.9
6、 虚部：-1m驻波比：1.019反射系数：-40.677db2短路频率：179.23MHz输入阻抗：实部：6.22k 虚部：26驻波比：45反射系数：-0.35db3开路频率：166MHz输入阻抗：实部：270m 虚部：-451m驻波比：47反射系数：-0.34db六 数据分析处理矢量网络分析仪操作实验散射参量S的定义为： 散射参量矩阵S中各元素的意义分别为：S11：当输出端接匹配负载时，输入端口的电压反射系数；S22：当输入端接匹配负载时，输出端口的电压反射系数；S12：当输入端接匹配负载时，输出端口到输入端口的电压传输系数；S21：当输出端接匹配负载时，输入端口到输出端口的电压传输系数。因
7、此网络输入端电压反射系数的模，故输入驻波比为： 回波损耗(return loss)Lr：回波损耗用来描述反射系数的幅度,有时又称为失配损耗。它与负载反射系数大小有关,其绝对值越大，则表明负载匹配越好，反射越小。引入回波损耗以后，反射系数的大小就可用dB形式来表示。插入损耗 (Insertion loss)IL：插入损耗定义为网络输出端接匹配负载时，网络输入端入射波功率Pi与负载吸收功率PL之比，即： 用分贝表示，为： 微带传输线测量实验1匹配传输线输入阻抗的表达式为：我们可以利用上式分析负载阻抗沿着特性阻抗，长度为d的传输线是如何变换的，它已通过波数考虑到了工作频率的影响，能用频率和相速度或者
8、波长表示，它们分别是和。此时应有：1输入阻抗等于特性阻抗50，有实验数据可知输入阻抗已经很接近特性阻抗的值。2驻波比等于1，实验记录为1.019与理论值接近。3反射系数等于0，实验记录为-40.677db=0.，反射系数很小可以看做0。2短路假如（负载相当于短路线），输入阻抗表达式可表示为：我们注意到阻抗随着负载的距离增加而周期性变化。阻抗等于负载阻抗，其值为零，随着距离d的增加，线路的阻抗为纯虚数，而数值随着增加。在此所在位置阻抗为正，表示线路呈现电感特性。当d达到1/4波长时，阻抗等于无穷大，这代表开路线情况。进一步增大距离，出现负的虚阻抗，它等效为电容特性。当时阻抗变为零，而当时则又重复
9、一个新的周期。此时应有：11/4波长处输入阻抗等于无穷大，实验数据为实部：6.22k 虚部：26可以看做无穷大。2驻波比理论上是无穷大，但实际上不能达到，实验记录中驻波比为45已经很大了3理论上此时的反射系数模值为1，实验记录数据为-0.35db=0.92257，与1很接近。3开路假如，输入阻抗简化为：可以看到，开路传输线的输入阻抗也是随着负载的距离增加而周期性变化的。类似于短路传输线，也可以对开路传输线进行周期性分析。此时应有：11/4波长处输入阻抗等于短路，实验数据为实部：实部：270m 虚部：-451m可以看做短路。2驻波比理论上是无穷大，但实际上不能达到，实验记录中驻波比为47已经很大
10、了3理论上此时的反射系数模值为1，实验记录数据为-0.34db=0.，与1很接近。七 思考题1. 从图1-3上分析，如果测量被测微波器件的2端口S参数，其内部开关将处于什么工作状态？AV36580矢网工作原理如下，由内置合成信号源产生30k3GHz的信号，经过S参数测试装置分成两路，一路作为参考信号R，另一路作为激励信号，激励信号经过被测件后产生反射信号A和传输信号B，由S 参数测试装置进行分离，R、A、B 三路射频信号在幅相接收机中进行下变频，产生4kHz的中频信号，由于采用系统锁相技术，合成扫频信号源和锁相接收机同在一个锁相环路中，共用同一时基，因此被测网络的幅度信息和相位信息包含在4kH
11、z 的中频信号中，此中频信号经A/D 变换器转换为数字信号，嵌入式计算机和数字信号处理器（DSP）从数字信号中提取被测网络的幅度信息和相位信息，通过比值运算求出被测网络的S 参数，最后把测试结果以图形或数据的形式显示在液晶屏幕上。当测量被测微波器件的2端口S参数时，其内部开关左侧与地相连，右侧反之，使端口2信号作为R信号进入后续的处理流程中。2. 对记录的数据进行分析，并思考为什么开路负载时在短路点的光标，在接上短路负载后会在开路点附近？答：开路负载和短路负载之间相差了1/4波长，又因为具有1/4波长的变换性，所以出现了开路负载时在短路点的光标，在接上短路负载后会在开路点附近的现象。专心-专注-专业