1、1微波技术试验报告姓名：学号：指导教师： 秦 月 梅时间：2实验一 短路线、开路线、匹配负载 S 参量的测量一、实验目的1、通过对短路线、开路线的 S 参量 S11 的测量，了解传输线开路、短路的特性。2、通过对匹配负载的 S 参量 S11 及 S21 的测量，了解微带线的特性。二、实验原理S 参量网络参量有多种，如阻抗参量Z，导纳参量Y，散射参量S等。微波频段通常采用S参量，因为它不仅容易测量，而且通过计算可以转换成其他参量，例如Y、Z，电压驻波比及反射损耗等。一个二端口微波元件用二端口网络来表示，如图 1-1 所示。图中，a 1,a2 分别为网络端口“”和端口“”的向内的入射波； 1， 2
2、 分别为端口“”和端口“2”向外的反射波。对于线性网络，可用线性代数方程表示。b1=S11a1+S12a2 (1-1)b2=S21a1+S22a2写成矩阵形式：(1-2)S21211式中 S11，S 12，S 21，S 22 组成S参量，它们的物理意义分别为S11= “2”端口外接匹配负载时，ab0“1”端口的反射系数S21= “2”端口外接匹配负载时，12“1”端口至“2”端口的传输系数S12= “1”端口外接匹配负载时，2ab0“2”端口至“1”端口的传输系数S22= “2”端口外接匹配负载时，1“1”端口的反射系数对于多端口网络，S参量可按上述方法同样定义，对于互易二端口网络，S12=S
3、21, 则仅有三个独立参量。3三、实验仪器及装置图1 模组编号：RF2KM1-1A (OPTN/SHORT/THRU CAL KIT) 2 模组内容：代号 名称 说明 适用频率范围 主要特性MOD-1A OPEN 开路传输线 50-500MHz Ruturn Loss -1dbMOD-1B SHORT 短路传输线 50-500MHz Ruturn Loss -1dbMOD-1C THRU 50 微带线50-500MHz Ruturn Loss -15dbIntretion Loss -0.5db3 RF2000 测量主机：一台4 PC 机一台，BNC 连接线若干四、实验内容及步骤（一）开路线（
4、MOD-1A）的 S11 测量（1）将 RF2000 与 PC 机通过 RS232 连接，接好 RF2000 电源，开机。启动SCOPE2000 软件（2）将模块 RF2KM1-1A 的开路端口，即 P1 端口，与 RF2000 主机的SWEEP/CW1 OUT 端口通过连接线连在一起。模块接好以后，在 RF2000 主机的面板上找到“BAND”键，按“BAND”把频段选到 299-540MHz 的频段（BAND 3 频率范围为300-500MHz） ，按 REM 键进行连接，当 RF2000 的 LCD 画面第一行显示为“SWEEP ! MHz”，第二行显示为“-db 299-540”时，此
5、时软件界面显示的为开路状态下 300MHz-500MHz 时的 S11 曲线图（如果此时软件界面显示的为 S21 曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21 按键进行选择）软件显示如图：4（3）在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的 S11 的 dB 值，并在坐标纸上利用所取的点大致画出 S11 曲线图（在软件界面用鼠标左键单击即可完成取点） 。（二）短路线（MOD-1B）的 S11 测量（1）将 RF2KM1-1A 模块的短路端口，即 P2 通过 BNC 连接线与 RF2000 的SWEEP/CW1 OUT 端子相连，频率的频段选择不变。（2）此时软件界面显示的为短路状态下
6、 300MHz-500MHz 时 S11 的曲线图同样，若此时软件显示为 S22,可通过 S11/S22 进行选择。（3）在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的 S11 的 dB值，并在坐标纸上利用所取的点大致画出 S11 曲线图（在软件界面用鼠标左键单击即可完成取点） 。（三）匹配负载（MOD-1C）的 S11 及 S22 的测量（1）将模块 RF2KM1-1A 的 P3 端子通过 BNC 连接线与 RF2000 主机的SWEEP/CW1 OUT 端子连接，将模块的 P4 端子与 RF2000 主机的 RF-IN 端子连接，频段仍为 BAND3（300MHz-500MHz）
7、 。（2）此时软件界面显示的是匹配负载状态下 300MHz-500MHz 时的 S11 的曲线图，如图所示。按 S11/S21 可以切换 S11/S21 曲线图。5（3）在 S11 和 S21 曲线图中分别任意选取九个点，分别记录下每个点的频率和它所对应的 S11 和 S21 的 db 值，并在坐标纸上利用所取的点分别大致画出 S11 和 S21 的曲线图（在软件界面用鼠标左键单击即可完成取点） 。注：在测试过程中，DOD-1A,MOD-1B 的 S11 范围为 0 5db，MOD-1C 的 S11 -8db，S 21=0 2db6实验二 定向耦合器特性的测量一、实验目的1、通过对 MOD-5
8、A：叉路型定向耦合器的方向性，隔离度的测量，了解叉路型定向耦合器的特性。2、通过对 MOD-5B：平行线型定向耦合器的方向性，隔离度的测量，了解平行线型定向耦合器电路的特性。二、实验原理1、定向耦合器是微波测量和其他微波系统中的常用元件，更是近代扫频反射计的核心部件，因此，熟悉定向耦合器的特性，掌握其测量方法很重要。定向耦合器是一种有方向性的微波功率分配器件，通常有波导、同轴线、带状线及微带线几种类型，定向耦合器包含主线和副线两部分，在主线中传播的微波功率通过小孔或间隙等耦合元件，将一部分功率耦合到副线中的一个方向传输（称“耦合输出” ） ，而在另一个方向几乎没有（或极小）功率传输（称“隔离输
9、出” ） 。2、在本实验中，定向耦合器是个四端口网络结构（4port network） ，如图31 所示。若信号输入端（Port-1，Input Port）的功率为 P1，信号传输端（Port-2，Transmission Port）的功率为 P2，信号耦合端（Port-3，Coupling Port）的功率为 P3，而信号隔离端（ Port-4，Isolation Port）的功率为 P4。若P1、P 2、P 3、P 4 皆用毫瓦（mW）来表示，定向耦合器的四大参数，则可定义为：传输系数： 1322()10log2/1TransmioTdB耦合系数： 3CuplgP隔离度： ()l4/Iti
10、I方向性： ()DrecvydICd3、主要技术参数：（1）隔离度 定向耦合器的隔离度定义为输入功率 P 入与隔离臂输出功率P 隔之比的分贝数，记以 KI，即KI=10lg =10lg =20lg 3-4隔入 241baS14式中 S14=S41 为网络的互易性， S14 代表波由 1 口向 4 口的传输系数。本实验中的功率的单位为 dBm，所以隔离度的值为输入端（或传输端）与隔离端测得的功率的差值。（2）方向性 方向性的定义是副通道中耦合臂和隔离臂输出功率之比的分贝数，记以 KD，即7KD=10lg （ dB）=20lg -20lg 3-5P隔耦 S1314本实验中测功率的单位均 dBm，所
11、以方向性的值为耦合端与隔离端测得的功率的差值。由定义知道，耦合到副通道中隔离臂的功率愈小，则方向性愈高。通常希望定向耦合器的方向性愈高愈好。理想定向耦合器的方向性和隔离度均为无穷大（因 P 隔=0） 。三、实验仪器及装置1、模组编号：RF2KM5-1A （L-C BRANCH LINE COUPLER）RF2KM5-2A （PARALLEL LINE COUPLER）2、模组内容：代号 名称/说明 适用频率范围 主要特性MOD-5AL-C BRANCH LINE COUPLER叉路型定向耦合器 400 50MHzReturn Loss -13dBTransmission -2dBCouplin
12、g -11dBIsolation -13dB代号 名称/说明 适用频率范围 主要特性MOD-5BPARALLEL LINE COUPLER平行线型定向耦合器 750 50MHzReturn Loss -12dBTransmission -1.5dBCoupling -10dBIsolation -14dB3、RF2000 测量主机：一台4、PC 机：一台5、连接线若干，50 匹配端子 2 个四、实验内容及步骤注：在以下实验中，信号从 P1 端输入，P 2 为传输端， P3 为耦合端，P 4 为隔离端（一）MOD-5A 的 P1 端子的 S11 的测量 1、将 RF2000 主机通过 RS232
13、 与 PC 机相联接，接好 RF2000 电源，开机，并启动 SCOPE2000 软件。2、将模块 MOD-5A 的 P1 端口与 RF2000 主机的 SWEEP/CW1 OUT 端口通过连接线连在一起，将 P2，P 3，P 4 端口分别与 50 匹配端子相连。模块接好以后，在 RF2000 主机的面板上找到 “BAND”键，按“BAND”把频段选到299-540MHz 的频段（BAND3,频率范围为 300-500MHz） ，按 REM 键进行连接，当 RF2000 的 LCD 画面第一行显示为 “SWEEP ! MHz”，第二行显示为“-db 299-540”时，此时软件界面显示的为叉路
14、型定向耦合器在 300MHz-500MHz8的 S11 曲线图（如果此时软件界面显示的为 S21 曲线图，可通过软件界面下方的S11/S21 按键进行选择） 。3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的 S11的 dB 值。 （二）MOD-5A 的 P1 及 P2 端子的 S21 的测量1、将模块 MOD-5A 的 P1 端口与 RF2000 主机的 SWEEP/CW1 OUT 端口通过连接线连在一起，P 2 端子通过连接线与 RF2000 的 RF-IN 端口相连，P3，P 4 端口分别与 50 匹配端子相连，频带选择不变。2、过几秒钟后，软件界面的曲线发生变化，此时显示的
15、为支线型定向耦合器在 300MHz-500MHz 时 P1 与 P2 端子的 S21 曲线图（如果此时软件界面显示的为 S11 曲线图，可通过软件界面下方的 S11/S21 按键进行选择） 。3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的 S21的 dB 值。9（三）MOD-5A 的 P1 及 P3 端子的 S21 的测量1、将模块 MOD-5A 的 P1 端口与 RF2000 主机的 SWEEP/CW1 OUT 端口通过连接线连在一起，P 3 端子通过连接线与 RF2000 的 RF-IN 端口相连，P2，P 4 端口分别与 50 匹配端子相连，频带选择不变。2、过几秒钟后，软
16、件界面的曲线发生变化，此时显示的为支线型定向耦合器在 300MHz-500MHz 时 P1 与 P3 端子的 S21 曲线图（如果此时软件界面显示的为 S11 曲线图，可通过软件界面下方的 S11/S21 按键进行选择） 。3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的 S21的 dB 值。（四）MOD-5A 的 P1 及 P4 端子的 S21 的测量1、将模块 MOD-5A 的 P1 端口与 RF2000 主机的 SWEEP/CW1 OUT 端口通过连接线连在一起，P 4 端子通过连接线与 RF2000 的 RF-IN 端口相连，P2，P 3 端口分别与 50 匹配端子相连，频
17、带选择不变。2、过几秒钟后，软件界面的曲线发生变化，此时显示的为支线型定向耦合器在 300MHz-500MHz 时 P1 与 P4 端子的 S21 曲线图（如果此时软件界面显示的为 S11 曲线图，可通过软件界面下方的 S11/S21 按键进行选择） 。3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的 S21的 dB 值。注：在以下的实验中，信号从 P1 端输入，P 2 为耦合端， P3 为传输端，P 4为隔离端。10（五）MOD-5B 的 S11 的测量1、将模块 MOD-5B 的 P1 端口与 RF2000 主机的 SWEEP/CW1 OUT 端口通过连接线连在一起，将 P2，
18、P 3，P 4 端口分别与 50 匹配端子相连。2、模块接好以后，在 RF2000 主机的面板上找到“ BAND”键，按“BAND”把频段选到 599-998MHz 的频段（BAND4 ） ，按 REM 键进行连接，当 RF2000 的 LCD 画面第一行显示为 “SWEEP ! MHz”，第二行显示为“-db 599-998”时，此时软件界面显示的为叉路型定向耦合器在 599MHz-1000MHz 的 S11 曲线图（如果此时软件界面显示的为 S21 曲线图，可通过软件界面下方的 S11/S21 按键进行选择） 。3、在曲线图中任意选取九个点，记录下每个点的频率和它所对应的 S11的 dB 值。
