微波技术基础实验二报告Word格式.docx

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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2-7

4）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。

①按【搜索】和[最大值]将光标放在微带谐振器谐振曲线中心的旁边；

②按[光标搜索]将访问光标搜索菜单；

③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

设置频率围：

起始频率为700MHz，终止频率为1000MHz；

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，找出其在设置频率围的最大值，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，即为耦合器的插入损耗；

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

2）选择测量参数设置网络分析仪的扫描频率围为800MHz-1GHz，将功率电平设置为-20dBm。

①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

；

②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；

③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

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

端口1的插入损耗：

-3.901dB，相位：

103.400°

端口2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？

将输入波由端口1输入，则在端口2和端口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。

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。