《微波射频测量技术基础》
实验报告
题目：微波射频测量技术基础
学院：电子工程学院
班级：
姓名：
学号：2013xxxxxx
实验一微波同轴测量系统的熟悉
一、实验目的
1、了解常用微波同轴测量系统的组成，熟悉各部分构件的工作原理, 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。
微波同轴测量系统实物图如下图所示：
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) a. 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。b. 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：矢量网络分析仪的面板组成以及各部分功能。
实验中涉及的面板组成及功能：
①显示器：用于向用户显示仪器当前的工作状态及输出测试结果；
②“激励”区：“起始”和“终止”按钮用来设定仪器的起始频率和终止频
率，默认频率范围为300KHz~3GH；z “中心”按钮点击后显示出当前频率范围的中间值；“跨度”按钮点击后显示出当前频率范围的差值大小。
③“响应”区：点击“测量”按钮进行实际测量；“格式”按钮点击后可用
于更改输出格式，实验中选择的是Smith 圆图和直角坐标；“校准”键
用于对仪器进行校准，消除一定误差。
④“光标/ 分析”区：点击“光标” 按钮后可以给输出曲线添加光标，
得到一些点的精确坐标值，可添加多个光标并进行移动。
⑤“调解”按钮：可用于调解光标的位置使之在曲线上移动。
⑥“输入”区：用于对仪器的的一些参数进行输入，如开始和截止频率的值
可在此处进行设置。
⑦端口：此处接入同轴线，从而实现与外部元件的衔接，共两个插口。
⑧usB插口：可用于插入外部设备（如U盘、硬盘等）读取、存储实验结
果，也可接入鼠标、键盘对仪器进行操作。
a） s 参数测量步骤：
①经过SOLT校准，消除系统误差；
②将待测元件通过同轴线接入矢量网络分析仪；
③在矢量网络分析仪上选择S 参数进行测量，得到曲线，可以通过加光标得
到一些点的坐标值；
④保存数据，选择S2P（只测量S11和S22时可选择S1P格式；保存曲线图
像可选择.jpg 格式。
b）如何用Smith 圆图显示所测结果以及如何与直角坐标转换；
①点击“格式”按钮，选择“史密斯圆图”，就可以用Smith 圆图显示所
测结果；
②点击“格式”按钮，选择“对数幅度”，就可以转换为直角坐标形式。
c）如何保存所测数据，以及可存的数据格式；点击“文件”按钮，选择“另存为”，为文件命名后选择保存方式为
S2P,就可以保存所测数据；若数据为S11或S22,可选择S1P数据格式。若需要保存曲线图像，则保存为.jpg 格式。保存成功后可导入U盘，也可直接在桌面进行查看。
d)开路校准件的电容值设定( 校准系数) ；
C(f)=C0+C1f+C2f2+C3f3
e)短路校准件的电感值设定( 校准系数) ；
L(f)=L0+L1f+L2f2+L3f3
f)仪器提供什么样的校准方法。
仪器提供SOLT校准方法，TRL校准方法等集中校准方法，实验中使
用SOLT(short －open－load －through )校准方法。
三、思考题
是否可以直接进行电路参数的测量，为什么？如何从测量的S参数导出电路参数？
答：不可以；测量需要完成校准后才能进行，但是仍然不能直接测量得到电路参数，因为微波同轴测量系统只能对于微波的入射和反射的电压电流关系进行分析。S参数到Z参数的转换公式如下：
z11 z12 z21 z22
-1 1 s11 s12 1 s11 s12
s21 1 s22 s21 1 s22
实验二微波同轴测量系统校准方法
、实验目的
1 、了解常用微波同轴测量系统的校准方法以及精度。
2 、熟悉矢量网络分析仪的SOLT校准步骤以及校准精度验证方法。
二、实验内容
1、总结常用微波同轴测量系统的校准方法，了解其校准原理和优缺点。
SOLT校准能够提供优异的精度和可重复性。这种校准方法要求使用短
路、开路和负载标准校准件。如果被测件上有雌雄连接器，还需要分别为雌雄连接提供对应的标准件，连接两个测量平面，形成直通连接。
SOLT校准方法使用12项误差修正模型，其中被测件的正向有6 项，反向有6项。图2显示了正向误差项：ED（方向）、ES（源匹配）、EL （负载匹配）、ERF（反射跟踪）、ETF（发射跟踪）和EX （串扰）。操作正确的话，SOLT可以测量百分之一分贝数量级的功率和毫度级相位。常用的校准套件中都包含SOLT标准校准件。这些校准件包括各种连接器类型，并且价格相对便宜，小心使用的话可以用很多年。
有的SOLT校准套件包含滑动负载，因此可改变路径的线路长度，同时保持恒定的负载阻抗（通常为50Q或75Q）。滑动负载在高频时尤为重要，因为在这种情况下很难实施良好的固定负载。线路长度的变化会直接成比例地改变电长度，导致测量路径中发生相移。通过在校准过程中使用几种不同长度的线路和相应的相移，可以更精确地测量网络分析仪的方向性（图3）。
双向直通SOL通常称为“未知直通”。这种方法允许在遵守一些基本原则的条件下，在校准过程中使用电缆、电路板线轨或Ecal 模块作为直通路径。当处理非插入式设备（具有同性或不兼容的连接器，在校准期间需要使用适配器才能建立直通连接）时，未知直通尤为有用。该适配器会给校准带来一个误差。未知直通因为无需使用精密的或经过校准的适配器，并且可以最大限度地减少校准期间的电缆移动，所以非常有用。它通常比其他需要去除适配器的方法更方便、更精确。
TRL校准极为精确，在大多数情况下，精确度甚至超过SOLT校准。然而绝大多数校准套件中都不包含TRL标准件。在要求高精度并且可用的标准校
准件与被测件的连接类型不同的情况下，一般采用TRL校准。使用测试夹具进行测量或使用探头进行晶圆上的测量，通常都属于这种情况。因此，某些情况下需要构建和表征与被测件配置介质类型相同的标准件。制造和表征三个TRL标准件比制造和表征四个SOLT W准件更容易。
TRL校准还有另一个重要优势：标准件不需要像SOLT标准件那样进行完整或精确的定义。虽然SOLT标准件是完全按照标准的定义进行表征和储存，而TRL标准件只建立模型而不进行完整表征，但是TRL校准的精度与TRL标准件的质量和可重复性成正比。物理中断（例如传输线路弯曲和同轴结构中的焊缝）将会降低TRL校准的精度。接口必须保持清洁并允许可重复的连接。
2、掌握矢量网络分析仪的SOLT校准步骤以及校准精度验证方法。
注意在实验报告中包括下列内容：
a）校准前测量各校准件（开路、短路、匹配和直通）S 参数，并保存数据
①校准前开路对数图：
②校准前开路Smith 圆图：
②准前短路对数图：
①校准前短路Smith 圆图：
②校准前负载匹配对数图：
③校准前匹配负载Smith 圆图：
④校准前直通对数图：
⑤校准前直通Smith 图：
b）矢量网络分析仪SOLT勺校准步骤
①设置好频率范围；
②点击“校准”键，选择“测量机械校准”，然后接入SHOR校准
件，观察对数曲线，在OdB附近，然后点击“短路”按钮；
③点击“开路”键，然后接入OPENS准件，观察对数曲线，在OdB 附近，然
后点击“开路”按钮；
④点击“负载”键，然后接入LOAD校准件，观察对数曲线，在-20dB 以下，
然后点击“负载”按钮；
⑤返回上一层，点击“测量机械校准”按钮，然后点击“直通”按
钮，接入THROUGH准件，观察对数曲线，在-20dB以下，然后点击“直通”按钮；
⑥校准完毕。
c）校准后测量各校准件（开路、短路、匹配和直通）S 参数，并保存数据
①校准后开路对数图：
②校准后开路Smith 圆图：
③校准后短路对数图：
④校准后短路Smith 圆图：