微波技术基础实验二.docx

1、微波技术基础实验二微波技术基础实验实验二 微波元件特性参数测量一 实验目的1. 掌握利用矢量网络分析仪扫频测量微带谐振器Q值的方法2. 学会使用矢量网络分析仪测量微波定向耦合器的特性参数3. 掌握使用矢量网络分析仪测试微波功率分配器传输特性的方法二 实验内容1. 微带谐振器品质因数的扫频测量实验利用网络分析仪AV36580扫频测量微带谐振器的Q值1） 调用误差校准后的系统状态2） 选择测量参数。设置网络分析仪的扫描频率范围为1GHz-2GHz，将功率电平设置为-20dBm。3） 连接待测器件进行测量。按照实验装置连接图2-7将微带谐振器模块与网络分析仪连接好。测量设置选择为测量介电常数测量模块

2、的参数 的幅度的对数值，记下 幅度的对数值最大的那个点的频率，这个点的频率即为微带谐振器的谐振频率f0。还要记下在该谐振频率点上的幅度的对数值，这个值即为微带谐振器在谐振频率上的衰减量。然后将光标从谐振频率f0开始向两边移动，记下衰减量比小3dB点处的频率分别为f1和f2。图2-74） 进行计算。将测得的频率、和代入到式（2-1）中，就可以计算出被测的微带谐振器的品质因素Q的值。5） Q值的自动测量。网络分析仪能自动计算显示带宽、中心频率、质量因子(定义为电路谐振频率与其带宽的比例)，和被测件在中心频率下的损耗。这些值在光标数据读出区中显示。按【搜索】和最大值将光标放在微带谐振器谐振曲线中心的

3、旁边；按光标搜索将访问光标搜索菜单；按【搜索】带宽搜索带宽将计算中心激励值、带宽和测量轨迹上的质量因子Q。记录下此时的品质因素Q值。实验结果微带谐振器的谐振频率f0衰减3dB后的f1,f2自动测量的Q值参数计算：由手动测量的f0,f1,f2可由公式算得 Q=1.316/(1.335-1.294)=32.098而自动测量所得的Q值为32.151故误差为：（32.151-32.098）/32.151=0.0016，误差较小，故实验结果较为准确。2. 微波定向耦合器实验使用矢量网络分析仪AV3620测量微带线定向耦合器的S参数1） 调用误差校准后的系统状态2） 选择测量参数。设置频率范围：起始频率为

4、700 MHz，终止频率为1000 MHz；设置源功率：将功率电平设置为-20dBm。3） 连接待测器件测量耦合特性。按照耦合特性测量装置图2-8连接待测器件。图2-8采用对数幅度模式，观察数据S21的轨迹，找出其在设置频率范围内的最大值，即为耦合器的耦合度，此时的频率值为耦合器的中心频率；选择S12测量，观察数据S12的轨迹及与S21的关系；选择S11和S22测量，采用SWR模式，其值分别为耦合器相应端口的反射系数。4） 连接待测器件测量传输特性。按照传输特性测量装置图2-9连接待测器件。图2-9选择正向传输测量，采用对数幅度模式，观察S21的轨迹，读出其在中心频率处的数值，即为耦合器的插入

5、损耗；选择S12测量，观察数据S12的轨迹及与S21的关系；选择S11和S22测量，采用SWR模式，其值分别为耦合器相应端口的反射系数。实验结果耦合器耦合度及其中心频率耦合器S12波形与S21波形一致，故省略不给出。 耦合器耦合S11反射系数耦合器耦合S22反射系数耦合器传输S21插入损耗及其中心频率耦合器传输S12波形与S21一致，故省略不给出耦合器传输S11反射系数耦合器传输S22反射系数3. 微波功率分配器实验利用网络分析仪AV3620测量功率分配器的传输频率响度特性根据测量所得的数据计算出功率分配器的插入损耗、各端口幅度偏差、各端口隔离度等技术参数1） 调用误差校准后的系统状态2） 选

6、择测量参数设置网络分析仪的扫描频率范围为800MHz-1GHz，将功率电平设置为-20dBm。3） 连接待测器件进行测量。按照实验装置连接图2-10将功率分配器模块与网络分析仪连接好，功率分配器的输入端口1接网络分析仪的1端口，功率分配器的一个输出端口2接网络分析仪的2端口，功率分配器的另一个输出端口3接匹配负载。测量设置选择为测量功率分配器模块的参数的幅度的对数值和相位值，记下其曲线。在935MHz上记下幅值和相位，则插入损耗；将功率分配器的另输出一端口2接匹配负载，输出端口3接网络分析仪的端口2。测量另一支路的参数，记下其曲线。同样在935MHz上记下幅度的对数值和相位值，则另一支路的插入

7、损耗。比较两次记录的的幅度值和相位值，并将两者作差就可得出两端口的幅度偏差和相位偏差；将功率分配器的端口1接匹配负载，功率分配器的端口2和端口3分别接网络分析仪的端口1和端口2。测量此时的参数，记下其曲线。同样在935MHz上记下幅值，则隔离度。4） 进行参数计算。通过测量所得的数据计算出各端口之间的插入损耗、幅度偏差、隔离度等技术参数。 图2-10实验结果功率分配器一输出端口在935MHz下S21对数幅值及相位曲线功率分配器另一输出端口在935MHz下S21对数幅值及相位曲线功率分配器在935MHz下端口隔离度S21曲线参数计算：端口1的插入损耗：-3.901dB，相位：103.400端口2

8、的插入损耗：-3.912dB，相位：105.640则 幅度偏差为：|-3.901-(-3.912)|=0.011相位偏差为：|103.400-105.640|=2.240偏差较小，说明两个端口特性几乎相同隔离度：-20.200dB三 思考题1. 根据测量所得的数据计算出微带谐振器的Q值，并与网络分析仪自动测量得到结果进行对比，分析两者之间产生误差的原因。答：手动计算结果为32.098，自动测量结果为32.151。因为读数的不稳定及仪器本身环境有偏差都会导致产生误差2. 以图2-3为例，如果要用网络分析仪测量图中定向耦合器的方向性与隔离度，应该怎么测量？答：将输入波由端口1输入，则在端口2和端口

9、4中有一个端口无输出，一个端口有输出，而端口3有输出，则2、4为隔离端口和耦合端口；同样将输入波由端口3输入，同样在端口2、4中一个有输出一个无输出，可以与之前端口1输入的情况比较，得出定向耦合器的方向性和隔离度。3. 比较功率分配器两个支路的传输特性，说明不一致性产生的原因。答：传输特性有细微的误差，但是差别不大，不一致性可能是由于制造时不可能保证两个端口完全一致，以及后期使用时产生磨损，还有实验读数时会产生偏差等等因素。四 实验小结通过本次实验我初步掌握了利用矢量网络分析仪测量微带谐振器Q值，微波定向耦合器的参数特性，微波功率分配器传输特性的方法，更加熟练地使用矢量网络分析仪，并对耦合度，插入损耗，隔离度等概念有了初步的了解，为以后的理论课打下一定的基础。