北邮电磁波与微波测量第五次精品文档7页

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北邮微波测量实验报告材料

北邮微波测量实验报告材料

微波测量实验报告班级:2012211xxx姓名:xxxx学号:201221xxxx《微波测量》课程实验实验一熟悉微波同轴测量系统一、实验目的1、了解常用微波同轴测量系统的组成,熟悉其操作和特性。

2、熟悉矢量网络分析仪的操作以及测量方法。

二、实验内容1、常用微波同轴测量系统的认识,简要了解其工作原理。

微波同轴测量系统包括三个主要部分:矢量网络分析仪、同轴线和校准元件或测量元件。

各部分功能如下:1)矢量网络分析仪:对RF领域的放大器、衰减器、天线、同轴电缆、滤波器、分支分配器、功分器、耦合器、隔离器、环形器等RF器件进行幅频特性、反射特性和相频特性测量。

2)同轴线:连接矢量网络分析仪和校准元件或测量元件。

3)校准元件:对微波同轴侧量系统进行使用前校准,以尽量减小系统误差。

测量元件:待测量的原件(如天线、滤波器等),可方便地通过同轴线和矢量网络分析仪连起来。

2、掌握矢量网络分析仪的操作以及测量方法。

注意在实验报告中给出仪器使用报告包括下列内容:a)矢量网络分析仪的面板组成以及各部分功能b) S 参数测量步骤1、将一个待测的二端口网络通过同轴线接入矢量网络分析仪,组成一个微波同轴测量系统,如下图所示:2、在矢量网络分析仪上【measure 】键选择测量参数,按下后显示屏的软键菜单会显示[S11]、[S12]、[S21]、[S22]四个待选测试参数,通过按下相应软键来选择要测量的S 参数。

利用光标读取测量结果:按下【marker 】键就会在显示屏上的测试曲线上显示光标,对应显示屏的软键菜单处会显示光标编号[1]、[2]、[3]、[4]、[5],按下相应软键会显示对应编号的光标,默认会显示1号光标。

通过旋转旋钮键就会移动光标的位置,而在显示屏右上角会显示光标对应位置的频率和测量值。

而通过数字键输入频率值也可以确定光标的位置。

3、然后经过SOLT 校准,消除系统误差;4、在矢量网络分析仪上调处S 参数测量曲线,读出相应的二端口网络的S 参量,保存为s2p 数据格式和cst 数据格式的文件。

北邮微波测量实验+实验总结-(天线与电波传播)

北邮微波测量实验+实验总结-(天线与电波传播)

电磁场与微波测量实验实验报告实验名称:班级:姓名:学号:学院:北京邮电大学实验七.天线与电波传播一、 实验目的(1)掌握微波信号发生器及测量放大器的使用方法。

(2)了解水平面接收天线方向性的测量方法。

二、 实验仪器标准信号发生器、选频放大器、喇叭天线、波导调配器、可变衰减器、波导元件。

三、 实验原理及步骤对于辐射波传输方式,最重要的是测试其辐射场幅值分布的方向性,其表征量是天线方向函数及方向图。

1.系统组成图1-1 系统组成原理框图2.喇叭天线工程上常用的喇叭天线是角锥喇叭,原因是其匹配较好而效率接近100%(G ≈D )。

但是由于其口径场的幅值、相位不是均匀分布,虽然其辐射主向仍是口径面法线方向(波导轴线方向),但是主瓣宽度、方向系数的计算很复杂。

可用以下公式进行估算:E 面(yoz 面)主瓣宽度bE λθ5325.0= (1-1)H 面(xoz 面)主瓣宽度15.0802a H λθ= (1-2)方向系数(最佳尺寸的角锥喇叭)211451.0λπb a D = (1-3)图1-2是角锥喇叭的三维标高方向图。

具体参数喇叭口径1a =5.5λ,1b =2.75λ;波导口径a=0.5λ,b=0.25λ;虚顶点至口径面距离ρ=2ρ=6λ。

1 Array图1-2 角锥喇叭的三维标高方向图图1-3为本实验所用喇叭天线示意图:图1-3 实验所用喇叭天线3.测水平面接收天线方向性图1-1为测量喇叭天线方向性的系统组成情况。

测量时改变接收喇叭天线的方位角,可测出喇叭天线水平面的方向性(按接收到信号的强弱)。

严格的测量应在微波暗室中进行,这样可以消除反射波影响。

但在微波段,因其传播方向性较强,而且房屋墙壁吸收较强,地面影响也可略去,因而这样在普通实验室内测量偏差也不很大。

测天线方向图应有专用天线转台,它有精确的角度(水平面方位角,垂直面俯仰角)刻度指示。

本实验主要测水平面即方位方向性。

四、实验内容及数据处理(1)微波天线方向图测试报告旁瓣宽度-3.0db : 26.33 -6.0db : 39.82 -10.0db : 54.30 -15.0db : 225.13五、心得体会本实验即天线与电波传播实验由老师演示,我们只需了解其原理并会分析其数据即可。

北邮电磁场与微波测量实验报告实验五极化实验

北邮电磁场与微波测量实验报告实验五极化实验

北邮电磁场与微波测量实验报告实验五极化实验北邮电磁场与微波测量实验报告实验五极化实验学院:电子工程学院班号:2011211204组员:执笔人:学号:**********一、实验目的1.培养综合性设计电磁波实验方案的能力 2.验证电磁波的马吕斯定理二、实验设备S426型分光仪三、实验原理平面电磁波是横波,它的电场强度矢量E 和波长的传播方向垂直。

如果E 在垂直于传播方向的平面内沿着一条固定的直线变化,这样的横电磁波叫线极化波。

在光学中也叫偏振波。

偏振波电磁场沿某一方向的能量有一定关系。

这就是光学中的马吕斯定律:20cos I I θ=式中I 为偏振波的强度,θ为I 与I0间的夹角。

DH926B 型分光仪两喇叭口面互相平行,并与地面垂直,其轴线在一条直线上,由于接收喇叭是和一段旋转短波导连在一起的;在该轴承环的90度范围内,每隔5度有一刻度,所以接收喇叭的转角可以从此处读到。

四、实验步骤1.设计利用S426型分光仪验证电磁波马吕斯定律的方案;根据实验原理,可得设计方案:将S426型分光仪两喇叭口面互相平行,并与地面垂直,其轴线在一条直线上,由于接收喇叭是和一段旋转短波导连在一起的;在该轴承环的90度范围内,每隔5度有一刻度,接收喇叭课程从此处读取θ(以10度为步长),继而进行验证。

2.根据设计的方案,布置仪器,验证电磁波的马吕斯定律。

实验仪器布置通过调节,使A1取一较大值,方便实验进行。

然后,再利用前面推导出的θ,将仪器按下图布置。

A1五、实验数据I(uA )0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 θ°理论值90 87.3 79.5 67.5 52.8 37.2 22.5 10.5 2.7 0实验值90 88 82 69 54 37 20 8 2 0.2 相对误差% 0 0.8 0.6 2.2 2.3 0.5 11.1 14.3 25.9 -1、数据分析:由数据可看出,实验值跟理论值是接近的,相对误差基本都很小,在误差允许范围内,所以可以认为马吕斯定律得到了验证。

北邮电磁场与微波测量实验实验七无线信号场强特性

北邮电磁场与微波测量实验实验七无线信号场强特性

电磁场与微波测量实验报告学院:电子工程学院班级:2011211204执笔人:学号:2011210986组员:一、实验目的1.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确的测试方法;2.研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律;3.掌握在室内环境下场强的正确测量方法,理解建筑物穿透损耗的概念;4.通过实地测量,分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系;5.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。

二、实验原理1.电磁波的传播方式无线通信系统是由发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。

对于接受者,只有处在发射信号的覆盖区内,才能保证接收机正常接受信号,此时,电波场强大于等于接收机的灵敏度。

因此基站的覆盖区的大小,是无线工程师所关心的。

决定覆盖区的大小的主要因素有:发射功率,馈线及接头损耗,天线增益,天线架设高度,路径损耗,衰落,接收机高度,人体效应,接收机灵敏度,建筑物的穿透损耗,同播,同频干扰等。

电磁场在空间中的传输方式主要有反射﹑绕射﹑散射三种模式。

当电磁波传播遇到比波长大很多的物体时,发生反射。

当接收机和发射机之间无线路径被尖锐物体阻挡时发生绕射。

当电波传播空间中存在物理尺寸小于电波波长的物体﹑且这些物体的分布较密集时,产生散射。

散射波产生于粗糙表面,如小物体或其它不规则物体﹑树叶﹑街道﹑标志﹑灯柱。

2.尺度路径损耗在移动通信系统中,路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。

大尺度平均路径损耗:用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落,即定义为有效发射功率和平均接受功率之间的(dB)差值,根据理论和测试的传播模型,无论室内或室外信道,平均接受信号功率随距离对数衰减,这种模型已被广泛的使用。

对任意的传播距离,大尺度平均路径损耗表示为:()[]()()=+010log/0PL d dB PL d n d d即平均接收功率为:()[][]()()()[]() =--=-Pr010log/0Pr010log/0d dBm Pt dBm PL d n d d d dBm n d d其中,定义n为路径损耗指数,表明路径损耗随距离增长的速度,d0为近地参考距离,d为发射机与接收机之间的距离。

北邮电磁场与微波测量实验实验五阻抗测量及匹配技术

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:2011210986一、实验目的1、掌握利用驻波测量线测量阻抗的原理和方法2、熟悉利用螺钉调配器匹配的方法3、熟悉Smith 圆图的应用二、实验内容1、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。

2、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。

三、实验原理1. 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Z in 与其终端负载阻抗Z L 关系为:ltg jZ ltg j Z Z L L in ββ++=1(2.1)其中,0Z 为传输线的特性阻抗,g λπβ/2=为相移常数,l 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,min l 电压驻波最小点处的输入阻抗在数值上等于1/ρ即ρ1m in=l inZ(2.2)将min l l =及ρ1=in Z 代入式(2.2),整理得:minmin1l jtg l tg j Z L βρβρ--=(2.3)所以,负载阻抗的测量实质上归结为电压驻波系数ρ及驻波相位min l 值的测量,当测出ρ及min l 后,就能由上式计算负载阻抗Z L 。

但是,这是一个复数运算,在工程上,通常由ρ和min l 从圆图上求出阻抗或导纳来。

电压驻波系数ρ的测量,已在实验一中讨论过了,现在来讨论min l 的测量方法。

由于测量线结构的限制,直接测量终端负载Z L 端面到第一个驻波最小点的距离min l 是比较困难的。

北邮电磁波与微波测量第五次

北邮电磁波与微波测量第五次

北邮电磁波与微波测量第五次————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:北京邮电大学电磁波与微波测量第五次实验报告学院:电子工程学院班级:姓名:学号:实验三微波驻波比的测量由于微波的波长很短,传输线上的电压、电流既是时间的函数,又是位置的函数,使得电磁场的能量分布于整个微波电路而形成“分布参数”,导致微波的传输与普通无线电波完全不同。

微波系统的测量参量是功率、波长和驻波参量,这也是和低频电路不同的。

电压驻波系数的大小往往是衡量一个微波元件性能优劣的主要指标。

驻波测量也是微波测量中最基本和最重要的内容之一,通过驻波测量不仅可以直接得知驻波系数值,而且还可以间接求得衰减器、相移量、谐振腔品质因数,介电常数。

一、实验目的(1)了解波导测量系统,熟悉基本微波元件的作用。

(2)掌握驻波测量线的正确使用和用驻波测量线校准晶体检波器特性的方法。

(3)掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法。

二、实验原理驻波测量是微波测量中最基本和最重要的内容之一,通过驻波测量可以测出阻抗、波长、相位和Q值等其他参量。

在传输线中若存在驻波,将使能量不能有效地传给负载,因而增加损耗。

在大功率情况下,由于驻波存在可能发生击穿现象。

此外,驻波存在还会影响微波信号发生器输出功率和频率的稳定度。

因此,驻波测量非常重要。

电压驻波比测量驻波测量是微波测量中最基本和最重要的内容之一,通过驻波测量可以测出阻抗、波长、相位和Q值等其他参量。

在测量时,通常测量电压驻波系数,即波导中电场最大值和最小值之比,即测量驻波比的方法与仪器种类很多,有直接法,等指示度法,功率衰减法等。

本实验着重熟悉用驻波测量线来测驻波系数的几种方法。

(1)直接法直接测量沿线驻波的最大点与最小点场强,从而求得驻波系数的方法称为直接法。

若驻波腹点和节点处电表读数分别为Umax,Umin则电压驻波系数ρ:当驻波系数1.5<ρ<5时直接读出,即可。

北邮电磁场与微波实验报告

北邮电磁场与微波实验报告

信息与通信工程学院电磁场与微波实验报告实验题目:微波器件设计与仿真班级:姓名:学号:日期:2016.5.18实验二分支线匹配器一、实验目的1.掌握支节匹配器的工作原理2.掌握微带线的基本概念和元件模型3.掌握微带分支线匹配器的设计与仿真二、实验原理1.支节匹配器随着工作频率的提高及相应波长的减小,分立元件的寄生参数效应就变得更加明显,当波长变得明显小于典型的电路元件长度时,分布参数元件替代分立元件而得到广泛应用。

因此,在频率高达以上时,在负载和传输线之间并联或串联分支短截线,代替分立的电抗元件,实现阻抗匹配网络。

常用的匹配电路有:支节匹配器,四分之一波长阻抗变换器,指数线匹配器等。

支节匹配器分单支节、双支节和三支节匹配。

这类匹配器是在主传输线并联适当的电纳(或串联适当的电抗),用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波,以达到匹配的目的。

此电纳或电抗元件常用一终端短路或开路段构成。

2. 微带线从微波制造的观点看,这种调谐电路是方便的,因为不需要集总元件,而且并联调谐短截线特别容易制成微带线或带状线形式。

微带线由于其结构小巧,可用印刷的方法做成平面电路,易于与其它无源和有源微波器件集成等特点,被广泛应用于实际微波电路中。

三、实验内容已知:输入阻抗Zin=75Ω负载阻抗Zl=(64+j75)Ω特性阻抗Z0=75Ω介质基片面性εr=2.55 ,H=1mm假定负载在2GHz时实现匹配,利用图解法设计微带线单支节和双支节匹配网络,假设双支节网络分支线与负载的距离d1=λ/4,两分支线之间的距离为d2=λ/8。

画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅值从1.8GHz至2.2GHz的变化。

四、实验步骤1.建立新项目,确定项目频率,步骤同实验1的1-3步。

2.将归一化输入阻抗和负载阻抗所在位置分别标在Y-Smith导纳图上,步骤类似实验1的4-6步。

3.设计单支节匹配网络,在圆图上确定分支z与负载的距离d以及分支线的长度1,根据给定的介质基片、特性阻抗和频率用TXLINE计算微带线物理长度和宽度。

北邮电磁场与微波测量实验实验七无线信号场强特性.

北邮电磁场与微波测量实验实验七无线信号场强特性.

电磁场与微波测量实验报告学院:电子工程学院班级:2011211204执笔人:学号:2011210986组员:一、实验目的1.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确的测试方法;2.研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律;3.掌握在室内环境下场强的正确测量方法,理解建筑物穿透损耗的概念;4.通过实地测量,分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系;5.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。

二、实验原理1.电磁波的传播方式无线通信系统是由发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。

对于接受者,只有处在发射信号的覆盖区内,才能保证接收机正常接受信号,此时,电波场强大于等于接收机的灵敏度。

因此基站的覆盖区的大小,是无线工程师所关心的。

决定覆盖区的大小的主要因素有:发射功率,馈线及接头损耗,天线增益,天线架设高度,路径损耗,衰落,接收机高度,人体效应,接收机灵敏度,建筑物的穿透损耗,同播,同频干扰等。

电磁场在空间中的传输方式主要有反射﹑绕射﹑散射三种模式。

当电磁波传播遇到比波长大很多的物体时,发生反射。

当接收机和发射机之间无线路径被尖锐物体阻挡时发生绕射。

当电波传播空间中存在物理尺寸小于电波波长的物体﹑且这些物体的分布较密集时,产生散射。

散射波产生于粗糙表面,如小物体或其它不规则物体﹑树叶﹑街道﹑标志﹑灯柱。

2.尺度路径损耗在移动通信系统中,路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。

大尺度平均路径损耗:用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落,即定义为有效发射功率和平均接受功率之间的(dB)差值,根据理论和测试的传播模型,无论室内或室外信道,平均接受信号功率随距离对数衰减,这种模型已被广泛的使用。

对任意的传播距离,大尺度平均路径损耗表示为:()[]()()=+PL d dB PL d n d d010log/0即平均接收功率为:()[][]()()()[]() =--=-d dBm Pt dBm PL d n d d d dBm n d dPr010log/0Pr010log/0其中,定义n为路径损耗指数,表明路径损耗随距离增长的速度,d0为近地参考距离,d为发射机与接收机之间的距离。

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北京邮电大学电磁波与微波测量第五次实验报告学院:电子工程学院班级:姓名:学号:实验三微波驻波比的测量由于微波的波长很短,传输线上的电压、电流既是时间的函数,又是位置的函数,使得电磁场的能量分布于整个微波电路而形成“分布参数”,导致微波的传输与普通无线电波完全不同。

微波系统的测量参量是功率、波长和驻波参量,这也是和低频电路不同的。

电压驻波系数的大小往往是衡量一个微波元件性能优劣的主要指标。

驻波测量也是微波测量中最基本和最重要的内容之一,通过驻波测量不仅可以直接得知驻波系数值,而且还可以间接求得衰减器、相移量、谐振腔品质因数,介电常数。

一、实验目的(1)了解波导测量系统,熟悉基本微波元件的作用。

(2)掌握驻波测量线的正确使用和用驻波测量线校准晶体检波器特性的方法。

(3)掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法。

二、实验原理驻波测量是微波测量中最基本和最重要的内容之一,通过驻波测量可以测出阻抗、波长、相位和Q值等其他参量。

在传输线中若存在驻波,将使能量不能有效地传给负载,因而增加损耗。

在大功率情况下,由于驻波存在可能发生击穿现象。

此外,驻波存在还会影响微波信号发生器输出功率和频率的稳定度。

因此,驻波测量非常重要。

电压驻波比测量驻波测量是微波测量中最基本和最重要的内容之一,通过驻波测量可以测出阻抗、波长、相位和Q值等其他参量。

在测量时,通常测量电压驻波系数,即波导中电场最大值和最小值之比,即ρ=EmaxEmⅈn测量驻波比的方法与仪器种类很多,有直接法,等指示度法,功率衰减法等。

本实验着重熟悉用驻波测量线来测驻波系数的几种方法。

(1)直接法直接测量沿线驻波的最大点与最小点场强,从而求得驻波系数的方法称为直接法。

若驻波腹点和节点处电表读数分别为Umax,Umin则电压驻波系数ρ:ρ=EmaxEmⅈn =√UmaxUmⅈn当驻波系数1.5<ρ<5时直接读出Im ax,Imⅈn即可。

当电压驻波系数在1.05<ρ<1.5时,驻波的最大值和最小值相差不大,且不尖锐,不易测准,为了提高测量准确度,可移动探针到几个波腹点和波节点记录数据,然后取平均值。

ρ=√U max 1+U max 2+⋯+U max n min 1min 2min n(2)等指示度法当被测量的驻波系数大于5时,驻波腹点和节点的电平相差比较大,直接法求取大驻波系数会带来较大的误差,原因是:波腹点和波节点电平相差悬殊,因此在测量最大点和最小点电平时,晶体工作在不同的检波率,所以仍然采用直接法测量大驻波比误差较大。

因此采用等指示度法,也就是通过测量驻波图形中波节点两旁附近场的分布规律的间接方法,求出驻波系数。

根据传输线上场强和终端反射系数之间的关系,如果确定驻波节点两旁等指示度之间的距离,可以推导出关系:ρ=√k 2∕n −cos 2(πw λg )sin (πw λg )式中:K=测量点读数kI min 最小点读数I min;λg 为测量线上的波长即波导波长。

通常情况下,取测量I 左和右=2I mⅈn 的两个等指示度点所对应的探针位置间距,记录为:W=l ℎ−l ℎ′, 如果晶体是平方率检波(n=2),传输线的驻波系数可以用下式计算:ρ=√1+I sin 2(πw λg ) 当ρ较大时(ρ≥10),由于W 很小,sin (πwλg )较小,sin (πw λg )≈πw λg ,故公式进一步简化为:ρ≈λg πw这种方法取k=2时进行测量,所以也称为“二倍最小值”法,或3分贝方法。

必须指出:W 与λg 的测量精度对测量结果影响很大,因此必须用高精度的探针位置测量装置(如千分测微计)进行读数。

三、实验内容及数据处理(1)直接法测量驻波系数(1)按上图所示的框图连接成微波实验系统。

(2)调整微波信号源,使其工作在方波调制状态。

(3)左右移动波导测量线探针使选频放大器有指示值。

(4)用选频放大器测出波导测量线位于相邻波腹和波节点上的I max 和I mⅈn 。

ρ=√I max I mⅈn ⁄ (5)当检波晶体工作在平方律检波情况时,驻波分布示意如下图:实验数据(被测件接匹配负载):当被测件接匹配负载时,驻波比ρ的理论值为1,而本次实验所测得的数为1.051,与理论值接近,但相对误差较大。

其原因是选频放大器的指针摆幅过大,导致电流读数不准。

(2)等指示度法测量驻波系数 (1)按如图连接好测量系统。

开启微波信号源,选择好频率,工作方式选择方波(2)将测量线探针插入适当深度,用选频放大器测量微波的大小,选择较小的微波输出 功率并进行驻波测量线的调谐。

(3)在测量线系统中,选用合适的方法测量开路系统的电压驻波系数。

(4)用直接频率计测量微波频率,并计算微波波导波长。

(5)将测量线终端接短路片,用两点法测量三个相邻波节点的位置,计算λg ,求出实测 波导波长,并与理论值进行比较。

(6) 移动探针到驻波节点两边,直到指示器读数为2Imin ,读两个等指示度的探针位置(用千分测微计读)l 2和l 2′。

W=|l 2−l 2′|,根据ρ=√1+Isin 2(πw λg ) 算出驻波系数。

实验数据:(1)微波波导波长的测量理论值:微波频率f=9.625Ghz ;λ0=c f =31.168mm;λg =0√1−(λ02a )2=42.60mm;测量值:λg=2*(T3+T42−T1+T22)=42.90mm(2)驻波系数的计算两个等指示度的探针位置: l2= 141.432mm, l2′=145.120mm,W=3.688mm.驻波系数ρ=√1+Isin2(πwλg )=3.879数据分析:(1)实验数据的精确度要尽量高,特别是等指示度的两个探针位置,否则会对实验结果产生较大影响。

(2)由于仪器的摆幅较大,所以要在仪器指针稳定后再读数,否则读数误差较大。

四、思考题(1)开口波导的ρ≠∞,为什么?如果想获得真正意义的开路,应采用什么方法?答:因为开口波导的ρ受外界电磁场分布的影响,并不是理想的开路,无法实现全反射因此其驻波比不为无穷大。

要想获得真正意义上的开路,应该连接四分之一阻抗变换器。

(2)驻波节点的位置在实验中精确测准不容易,如何比较准确的测量?答:可以采用两点法进行波节点位置的测量。

具体如下:先根据仪表的示数,找到波节的大约位置,然后再波节点两端读取两个读数相等的点的d1和d2,记录数据;则二者的平均值代表波节点的位置d0。

(3)讨论直接法、等指示度法、功率衰减法测量电压驻波比的特点。

答:直接法:操作简单、但结果不精确;适用于测量电压驻波比在1.5和5之间的情况,在驻波比较大时易产生较大的误差。

等指示度法:适用于驻波比较大时,但对仪器精确度要求较高。

功率衰减法:适用于一切情况,测量精度与晶体检波器的检波律没有关系,主要取决于衰减器的校正误差和系统的匹配情况。

(4)在对测量线调谐后,进行驻波比的测量时,能否改变微波的输出功率或衰减大小?答:不能,如果在调谐完成后,对这些数值进行调节的话,就会使调谐失效,导致测量的结果不准确。

(5)在测量单螺钉驻波比时,为什么要在单螺调配器后面紧跟上一个匹配负载?答:如果没有在单螺调配器后加上匹配负载,那么不匹配负载的阻值就会与单螺调配器的阻值叠加,改变从单螺调配器左端看过去的阻抗值,同时也影响了单螺调配器的驻波系数。

所以必须要在单螺调配器后面加上一个匹配负载,否则所测的驻波比数值会受后面负载的影响。

五、实验总结通过本次实验,我们了解了波导测量系统,更进一步加深了对实验器件每一个模块的了解,掌握了驻波测量的两种方法:直接法、等指示度法。

其中直接法适用于测量驻波比在1-5之间的器件,而等指示度法测量驻波系数适用于驻波比较大的器件。

这次实验过程比较不顺,主要是实验前没有进行充分的预习,使得对实验仪器和实验步骤不熟悉,然后在测量时犯下了许多的错误,花费了许多时间调整状态,所以在每一次的实验进行前,我们应该进行充分的预习,对于实验有清醒的认识,这样才能达到事半功倍的效果。

实验五 阻抗测量及匹配技术一、实验目的1、掌握利用驻波测量线测量阻抗的原理和方法2、熟悉利用螺钉调配器匹配的方法3、熟悉Smith 原图的应用4、掌握用网络分析仪测量阻抗及调匹配的方法二、实验内容1、测量给定期间的阻抗和电压驻波系数,并观察其smith 圆图。

2、在测量线系统中测量给定器件的阻抗 Z L ,并应用三螺调配器对其进行调匹配,使驻波系数ρ<1.1。

三、实验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。

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 Z ⅈn 与其终端负载阻抗 Z L 关系为: 设传输线上第一个电压驻波最小点离终端负载的距离为l mⅈn ,电压驻波最小点处的输入阻抗在数值上等于1/ρ即将l =l mⅈn 及 Z ⅈn =1ρ代入上式,整理得:所以,负载阻抗的测量实质上归结为电压驻波系数ρ及驻波相位值l mⅈn 的测量,当测出ρ及l mⅈn 后,就能由上式计算负载阻抗 Z L 。

但是,这是一个复数运算,在工程上,通常由ρ和l mⅈn 从圆图上求出阻抗或导纳来。

电压驻波系数ρ的测量,λg 的测量已经在前面的实验中讨论过了,现在来讨论l mⅈn 的测量方法。

由于测量线结构的限制,直接测量终端负载ZL 端面到第一个驻波最小点的距离l mⅈn 是比较困难的。

因此实际测量中常用“等效截面法”(以波导测量线系统为例):首先将测量线终端短路,此时沿线的驻波分布如图2-1 a 所示。

用测量线测得某一驻波节点位置D T (任一驻波节点与终端的距离都是半波长的整倍数nλg 2⁄,n=1,2,3…),将此位置定为终端负载的等效位置D T 。

然后去掉短路片改接被测负载,此时系统的驻波分布如图2-1 b 所示。

用测量线测得D T 左边第一个驻波最小点的位置D A 及ρ,则l mⅈn =|D T −D A |。

在微波传输及测量技术中,阻抗匹配是一个十分重要的问题。

为保证系统处于尽可能好的匹配状态而又不降低传输系统的传输效率,必须在传输线与负载之间接入某种纯电抗性元件,如单螺调配器、多螺调配器以及单短截线、双短截线等调配器件,其作用是将任意负载阻抗变换为1+j0(归一化值),从而实现负载和传输线的阻抗匹配。

单螺钉调配器螺钉的作用是引入了一个并联在传输线上的容性电纳,借助于导纳圆图很方便地求出螺钉的纵向位置l 和jb 值,见下图:图中Y L 点表示被匹配的负载输入导纳,欲使负载匹配即Y ⅈn =1+j0,首先必须使螺钉所在的平面位于G=1的圆上,由此在圆图上求得等ρ圆与G=1圆的交点A 和A ′,A 点输入导纳Y A =1−jb ,电纳呈感性。

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