1、微波技術(shù)基礎(chǔ)實驗報告實驗一 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的使用及傳輸線的測量班級：學(xué)號：姓名： 華中科技大學(xué)電子信息與通信工程學(xué)院一 實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本工作原理；初步掌握AV矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的操作使用方法；掌握使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量微帶傳輸線不同工作狀態(tài)下的S參數(shù)；通過測量認(rèn)知1/4波長傳輸線阻抗變換特性。二 實驗內(nèi)容矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀操作實驗A初步運用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀AV36580，熟悉各按鍵功能和使用方法B以RF帶通濾波器模塊為例，學(xué)會使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀AV36580測量微波電路的S參數(shù)。微帶傳輸線測量實驗A使用網(wǎng)絡(luò)分析儀觀察和測量微帶傳輸線的特性參數(shù)。B測量1/4波長傳輸線在開路、短路、匹配負(fù)載

2、情況下的頻率、輸入阻抗、駐波比、反射系數(shù)。C觀察1/4波長傳輸線的阻抗變換特性。三 系統(tǒng)簡圖矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀操作實驗通過使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀AV36580測試RF帶通濾波器的散射參數(shù)（S11、S12、S21、S22）來熟悉矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本操作。微帶傳輸線測量實驗通過使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀AV36580測量微帶傳輸線的端接不同負(fù)載時的S參數(shù)來了解微波傳輸線的工作特性。連接圖如圖1-10所示，將網(wǎng)絡(luò)分析儀的1端口接到微帶傳輸線模塊的輸入端口，另一端口在實驗時將接不同的負(fù)載。四 實驗步驟矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀操作實驗步驟一 調(diào)用誤差校準(zhǔn)后的系統(tǒng)狀態(tài)步驟二 選擇測量頻率與功率參數(shù)（起始頻率600 MHz、終止頻率

3、1800 MHz、功率電平設(shè)置為-10dBm）步驟三 連接待測件并測量其S參數(shù)步驟四 設(shè)置顯示方式步驟五 設(shè)置光標(biāo)的使用微帶傳輸線測量實驗步驟一 調(diào)用誤差校準(zhǔn)后的系統(tǒng)狀態(tài)步驟二 選擇測量頻率與功率參數(shù)（起始頻率100 MHz、終止頻率400 MHz、功率電平設(shè)置為-25dBm）步驟三 連接待測件并測量其S參數(shù)1按照裝置圖將微帶傳輸線模塊連接到網(wǎng)絡(luò)分析儀上；2將傳輸線模塊接開路負(fù)載（找老師要或另一端空載），此時，傳輸線終端呈開路。選擇測量S11，將顯示格式設(shè)置為史密斯原圖，調(diào)出光標(biāo)，調(diào)節(jié)光標(biāo)位置，使光標(biāo)落在在圓圖的短路點。3記錄此時的頻率和輸入阻抗。然后將顯示格式設(shè)置為駐波比，記錄下此時的駐波比

4、值。將顯示格式設(shè)置為對數(shù)幅度，記錄下此時的（反射系數(shù)）值。（記錄數(shù)據(jù)時保持光標(biāo)位置始終不變） 4將傳輸線模塊的終端接短路負(fù)載（找老師要）。將顯示格式設(shè)置為史密斯原圖，注意觀察光標(biāo)的位置（此時光標(biāo)所示頻率仍為中的頻率），此時光標(biāo)應(yīng)在圓圖中開路點附近。5調(diào)節(jié)光標(biāo)至圓圖中的開路點，按照中所示方法和步驟記錄數(shù)據(jù)。6將傳輸線模塊另一端接上匹配負(fù)載。將顯示格式設(shè)置為史密斯原圖，將光標(biāo)調(diào)節(jié)至最靠近圓圖圓心的位置。7按照中方法和步驟記錄數(shù)據(jù)。 五 實驗記錄矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀操作實驗測量帶通濾波器S11反射系數(shù)：Min：1.032GHz -15.3dbMax：882MHz 0.15db帶通濾波器S11駐波比Min：

5、1.032GHz 1.38Max：888MHz 412帶通濾波器S22反射系數(shù)Min：1.128GHz -35dbMax：696MHz 3.8db帶通濾波器S22駐波比Min：1.128GHz 1.03Max：804MHz 190帶通濾波器正向插入損耗S21Min：1.8GHz -51dbMax：1.056GHz -4.3db帶通濾波器帶寬B=315.598MHz帶通濾波器反向插入損耗S12Min：1.8GHz -62dbMax：1.11GHz -2.9db帶通濾波器反向帶寬B=1.847MHz微帶傳輸線測量實驗1匹配頻率：215.125MHz輸入阻抗：實部：49.9 虛部：-1m駐波比：1.

6、019反射系數(shù)：-40.677db2短路頻率：179.23MHz輸入阻抗：實部：6.22k 虛部：26駐波比：45反射系數(shù)：-0.35db3開路頻率：166MHz輸入阻抗：實部：270m 虛部：-451m駐波比：47反射系數(shù)：-0.34db六 數(shù)據(jù)分析處理矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀操作實驗散射參量S的定義為： 散射參量矩陣S中各元素的意義分別為：S11：當(dāng)輸出端接匹配負(fù)載時，輸入端口的電壓反射系數(shù)；S22：當(dāng)輸入端接匹配負(fù)載時，輸出端口的電壓反射系數(shù)；S12：當(dāng)輸入端接匹配負(fù)載時，輸出端口到輸入端口的電壓傳輸系數(shù)；S21：當(dāng)輸出端接匹配負(fù)載時，輸入端口到輸出端口的電壓傳輸系數(shù)。因此網(wǎng)絡(luò)輸入端電壓反射系數(shù)的

7、模，故輸入駐波比為： 回波損耗(return loss)Lr：回波損耗用來描述反射系數(shù)的幅度,有時又稱為失配損耗。它與負(fù)載反射系數(shù)大小有關(guān),其絕對值越大，則表明負(fù)載匹配越好，反射越小。引入回波損耗以后，反射系數(shù)的大小就可用dB形式來表示。插入損耗 (Insertion loss)IL：插入損耗定義為網(wǎng)絡(luò)輸出端接匹配負(fù)載時，網(wǎng)絡(luò)輸入端入射波功率Pi與負(fù)載吸收功率PL之比，即： 用分貝表示，為： 微帶傳輸線測量實驗1匹配傳輸線輸入阻抗的表達(dá)式為：我們可以利用上式分析負(fù)載阻抗沿著特性阻抗，長度為d的傳輸線是如何變換的，它已通過波數(shù)考慮到了工作頻率的影響，能用頻率和相速度或者波長表示，它們分別是和。此

8、時應(yīng)有：1輸入阻抗等于特性阻抗50，有實驗數(shù)據(jù)可知輸入阻抗已經(jīng)很接近特性阻抗的值。2駐波比等于1，實驗記錄為1.019與理論值接近。3反射系數(shù)等于0，實驗記錄為-40.677db=0.，反射系數(shù)很小可以看做0。2短路假如（負(fù)載相當(dāng)于短路線），輸入阻抗表達(dá)式可表示為：我們注意到阻抗隨著負(fù)載的距離增加而周期性變化。阻抗等于負(fù)載阻抗，其值為零，隨著距離d的增加，線路的阻抗為純虛數(shù)，而數(shù)值隨著增加。在此所在位置阻抗為正，表示線路呈現(xiàn)電感特性。當(dāng)d達(dá)到1/4波長時，阻抗等于無窮大，這代表開路線情況。進(jìn)一步增大距離，出現(xiàn)負(fù)的虛阻抗，它等效為電容特性。當(dāng)時阻抗變?yōu)榱?，而?dāng)時則又重復(fù)一個新的周期。此時應(yīng)有：1

9、1/4波長處輸入阻抗等于無窮大，實驗數(shù)據(jù)為實部：6.22k 虛部：26可以看做無窮大。2駐波比理論上是無窮大，但實際上不能達(dá)到，實驗記錄中駐波比為45已經(jīng)很大了3理論上此時的反射系數(shù)模值為1，實驗記錄數(shù)據(jù)為-0.35db=0.92257，與1很接近。3開路假如，輸入阻抗簡化為：可以看到，開路傳輸線的輸入阻抗也是隨著負(fù)載的距離增加而周期性變化的。類似于短路傳輸線，也可以對開路傳輸線進(jìn)行周期性分析。此時應(yīng)有：11/4波長處輸入阻抗等于短路，實驗數(shù)據(jù)為實部：實部：270m 虛部：-451m可以看做短路。2駐波比理論上是無窮大，但實際上不能達(dá)到，實驗記錄中駐波比為47已經(jīng)很大了3理論上此時的反射系數(shù)模

10、值為1，實驗記錄數(shù)據(jù)為-0.34db=0.，與1很接近。七 思考題1. 從圖1-3上分析，如果測量被測微波器件的2端口S參數(shù)，其內(nèi)部開關(guān)將處于什么工作狀態(tài)？AV36580矢網(wǎng)工作原理如下，由內(nèi)置合成信號源產(chǎn)生30k3GHz的信號，經(jīng)過S參數(shù)測試裝置分成兩路，一路作為參考信號R，另一路作為激勵信號，激勵信號經(jīng)過被測件后產(chǎn)生反射信號A和傳輸信號B，由S 參數(shù)測試裝置進(jìn)行分離，R、A、B 三路射頻信號在幅相接收機(jī)中進(jìn)行下變頻，產(chǎn)生4kHz的中頻信號，由于采用系統(tǒng)鎖相技術(shù)，合成掃頻信號源和鎖相接收機(jī)同在一個鎖相環(huán)路中，共用同一時基，因此被測網(wǎng)絡(luò)的幅度信息和相位信息包含在4kHz 的中頻信號中，此中頻信號經(jīng)A/D 變換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，嵌入式計算機(jī)和數(shù)字信號處理器（DSP）從數(shù)字信號中提取被測網(wǎng)絡(luò)的幅度信息和相位信息，通過比值運算求出被測網(wǎng)絡(luò)的S 參數(shù)，最后把測試結(jié)果以圖形或數(shù)據(jù)的形式顯示在液晶屏幕上。當(dāng)測量被測微波器件的2端口S參數(shù)