北京邮电大学
电磁场与电磁波测量实验
实验内容：微波实验单元项目
学院：电子工程学院
班级： 2014211202
执笔者：
组员：
2017年4月
目录
5.3.1频谱分析仪的使用 (1)
1.实验目的 (1)
2.实验设备 (1)
3.实验原理 (1)
4.1单载波信号的频谱测量 (2)
4.1.1实验操作步骤 (2)
4.1.2实验数据记录 (3)
4.2带载波信号的杂散测量 (3)
4.2.1实验操作步骤 (3)
4.2.2实验数据记录 (4)
4.2.3实验数据分析 (4)
4.3相位噪声测量 (4)
4.3.1实验操作步骤 (4)
4.3.2实验数据记录 (5)
4.4幅频特性测量 (5)
4.4.1实验操作步骤 (5)
4.4.2实验数据记录 (6)
5.3.2衰减器的特性测量 (7)
1.实验目的 (7)
2.实验设备 (7)
3.实验原理 (7)
4.实验内容 (7)
4.1衰减器的测量 (7)
4.1.1实验操作步骤 (7)
4.1.2实验数据记录 (8)
4.1.3实验数据分析 (8)
4.2幅频特性测量 (9)
4.2.1实验操作步骤 (9)
4.2.2实验数据记录 (9)
4.2.3实验数据分析 (9)
5.3.3定向耦合器特性测量 (10)
1．耦合度测量 (10)
2.插入损耗测量 (11)
3.定向耦合器的隔离度测量 (12)
4.耦合度幅频特性测量 (13)
5.3.4滤波器的特性以及测量 (14)
1.实验内容及步骤 (14)
2.实验数据 (15)
实验心得 (16)
5.3.1频谱分析仪的使用
1.实验目的
1.了解频谱分析仪的工作原理，熟悉它的使用方法。
2.了解微波信号发生器的使用方法。
2.实验设备
1.频谱分析仪
2.微波信号发生器
3.实验原理
频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，主要的功能是在频域里显示输入信号的频谱特性。输入信号经衰减器直接外加到混波器，可调变的本地振荡器经与CRT同步的扫描产生器产生随时间作线性变化的振荡频率，经混波器与输入信号混波降频后的中频信号（IF）再放大，滤波与检波传送到CRT的垂直方向板，因此在CRT的纵轴显示信号振幅与频率的对应关系。较低的RBW固然有助於不同频率信号的分辨与量测，低的RBW将滤除较高频率的信号成份，导致信号显示时产生失真，失真值与设定的RBW密切相关，较高的RBW固然有助於宽频带信号的侦测，将增加杂讯底层值（Noise Floor），降低量测灵敏度，
对于侦测低强度的信号易产生阻碍，因此适当的RBW宽度是正确使用频谱分析仪重要的概念。
4.1单载波信号的频谱测量
4.1.1实验操作步骤
1.按照下图连接测试
2.设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（900MHz、10dBm）
3.设置频谱分析仪的中心频率为微波信号发生器的输出频率，设置合适的扫描带宽，适当调整参考电平使频谱图显示在合适的位置。
4.用峰值搜索功能测量信号的频率和电平，测试数据记录到表4.1中。
5.用差值光标功能测量信号和噪声的相对电平（信噪比），同时记录频谱分析仪的分辨率和带宽设置。
表4.1单载波信号的频谱图
4.2带载波信号的杂散测量
4.2.1实验操作步骤
1.设置微波信号发生器输出制定频率和功率的正弦波（850MHz、-20dBm）
2.设置频谱分析仪的中心频率为微波信号发生器的输出频率，设置合适的扫描带宽，适当调整参考电平使频谱图显示在合适的位置。
3.用频谱分析仪测量输出信号的频率和电平，测试数据记录到表
4.2中
4.增加频谱分析仪的扫描带宽，如100MHz,用手动设置功能适当减小频谱分析仪的分辨率带宽，观察频谱图的变化，直到观测到杂散信号为止。
5．在频谱图中确定最大杂散信号，用差值光标功能测量信号和最大杂散信号的相对电平（杂散抑制度）
表4.2杂散波测量
4.2.3实验数据分析
杂散信号产生原因：过度激励分析仪的输入可能会导致杂散信号。
4.3相位噪声测量
4.3.1实验操作步骤
1. 设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（850MHz、-10dBm）
2. 设置频谱分析仪的中心频率为微波信号发生器的输出频率，设置扫描带宽为
50KHz，设置合适的分辨率带宽和视频带宽，适当调整参考电平使频谱图显示在合适的位置。
2.用峰值搜索功能测量信号的频率和电平，测试数据记录到表4.3中。
3.用差值光标和噪声光标功能测量偏离信号10KHz的相位噪声，测试数据记录
到表4.3中。
4.将扫描带宽设置为500KHz，设置合适的分辨率带宽和扫描带宽，利用同样的
方法测量偏离信号100KHz的相位噪声，测试数据记录到表4.3中。
5.改变输出频率，重复以上测量，测试数据记录到表4.3中。
4.3.2实验数据记录
表4.3 相位噪声测量
4.4幅频特性测量
4.4.1实验操作步骤
1.设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（850MHz、-20dBm）
2.设置频谱分析仪的中心频率为微波信号发生器的输出频率，设置合适的扫描
带宽（如100MHZ），适当调整参考电平，是频谱图显示在合适位置。
3.设置频谱分析仪的轨迹为最大保持值。
4.按照一定的步进（如0.1MHZ），用手动旋钮在指定频率范围内（如
830-870MHZ）调整微波信号发生器的输出频率，观察频谱分析仪现实的幅频特性曲线。
5.用峰值搜索功能测量输出信号在指定频带内的最高电平，测试数据并记录到
表中4.4。
6.用差值光标功能测量输出信号在指定频带内的幅频特性，测试数据并记录到
表中4.4。
7.改变测试频率范围，重复以上测量，测试数据记录到表4.4中。
4.4.2实验数据记录
表4 幅频特性测量
5.3.2衰减器的特性测量
1.实验目的
1．了解衰减器的特性，掌握衰减器的测量方法
2．学会测量衰减器的幅频特性
2.实验设备
1．微波信号发生器
2．衰减器
3．频谱分析仪
3.实验原理
功率衰减器是一种能量损耗性射频/微波元件，元件内部含有电阻性材料。衰减器是在指定的频率范围内，一种用以引入一预定衰减的电路。一般以所引入衰减的分贝数及其特性阻抗的欧姆数来标明。
4.实验内容
4.1衰减器的测量
4.1.1实验操作步骤
1.设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（850MHz、-10dBm和-20dBm）。
2.将输入和输入电缆短接。用频谱分析仪测量衰减器的输入信号电平，测试数据记录到表4.1中。
3.接入被测衰减器，用频谱分析仪测量衰减器的输出信号电平，计算衰减器的衰减量以及与标称值的误差，测试数据记录到表
4.1中。
4.改变微波信号发生器的输出频率，重复以上测量，测试数据记录到表4.1中。
4.1.2实验数据记录
表4.1
4.1.3实验数据分析
衰减量=输出信号电平-输入信号电平
以标准衰减量10dB来计算的。相应的数据计算过程如下：
850MHz:
衰减量=-20.62-（-30.43）=9.81；标称误差=10-9.81=0.19；
900MHz:
衰减量=-21.11-(-30.96)=9.85；标称误差=10-9.85=0.15；
950MHz:
衰减量=-21.39-(-31.38)=9.99；标称误差=10-9.99=0.01；
可见：误差在允许的范围内可以被接受。
4.2幅频特性测量
4.2.1实验操作步骤
1.设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（850MHz、-20dBm）。
2.将输入和输入电缆短接，用频谱分析仪测量并记录衰减器的输入信号电平。
3.接入被测衰减器。设置频谱分析仪的中心频率为指定频率（如850MHz），
设置合适的扫描带宽（如100MHz），适当调整参考电平使频谱图显示在合适的位置。
4.设置频谱分析仪的轨迹为最大保持功能（Trace→Trace type→Max Hold）。
5.按照一定的步进（如0.1MHz），用手动旋钮在指定的频率范围内调整微博
信号发生器的输出频率，在频谱仪上显示出幅频特性曲线。
6.根据频谱分析仪显示的幅频特性曲线，测量并计算衰减器在指定频带内的最
小衰减量和幅频特性，测试数据记录到表4.2中。
4.2.2实验数据记录
表4.2幅频特性测量
4.2.3实验数据分析
1.信号输入端的功率为P1，而输出端得功率为P2，衰减器的功率衰减量为A（dB）。若P1 、P2 以分贝毫瓦（dBm）表示，则两端功率间的关系为P2（dBm）= P1（dBm）－ A（dB）
2.最小衰减量=衰减器输入信号电平-衰减后的最大信号电平
5.3.3定向耦合器特性测量
1．耦合度测量
（1）按照下图连接测试系统：
（2）设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号；
（3）将输入和输出电缆短接，用频谱分析仪测量定向耦合器输入端口的输入
电平信号，记录测试数据；
（4）接入被测定向耦合器，用频谱分析仪测量定向耦合器耦合端口的输出信
号电平，计算定向耦合器的耦合度，记录数据；
（5）改变测试频率，重复以上操作。
分析：
设端口1输入功率为P 1,端口3输入功率为P 3 ，则耦合度L 应该为L= P 1/P 3 ; 转换为dB 值即为 L(dB)=10lgL = 10lg P 1 - 10lg P 3 。 根据推导出来的公式和测量数据，可以计算相应的耦合度为： 850MHz: 30.41-20.62=10.62 ； 900MHz: 30.48-21.95= 9.37 ； 950MHz: 30.48-21.39=9.09 ；
2.插入损耗测量
（1）按照如图所示连接测试系统：
（2）设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号；
（3）将输入和输出电缆短接，用频谱分析仪测量定向耦合器输入端口的输入信号电平，记录测试数据；
（4）接入被测定向耦合器，用频谱分析仪测量定向耦合器输出端口的输出信号电平，计算定向耦合器额插入损耗和传输损耗，记录数据；
（5）改变测试频率，重复以上操作。
分析：
耦合损耗=46.010
1010log 102
3
2=---- 设端口1输入功率为P 1,端口2输入功率为P 2 ，则插入损耗IL 应为： IL= -10lgP 2/P 1 = -10lg P 2 + 10lg P 1 。
则相应的插入损耗计算如下： 850MHz ：21.72-20.62=1.1 ； 900MHz:21.98-21.11=0.87 ； 950MHz ：22.38-21.39=0.99； 传输损耗 TL 应该为 ：
TL = -10lgP 3/P 2= 10lg P 2-10lg P 3 。 则相应的传输损耗计算如下： 850MHz ：1.1-0.46=0.64 ； ; 900MHz ：0.87-0.46=0.41 ； 950MHz ：0.99-0.46=0.53 ；
3.定向耦合器的隔离度测量
1. 按照下图连接测试系统：
2.设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号；
3.将输入和输出电缆短接，用频谱分析仪测量并记录定向耦合端口的输入信号
电平，记录测量数据；
4.接入被测定向耦合器，用频谱分析仪测量定向耦合器输出端口的输出信号电
平，计算端口隔离度，记录测量数据；
5.改变测试频率，重复以上操作。
定向耦合器的隔离度测量
分析：
隔离度的计算公式如下：
D=10lgP
3/P
2
=10lgP
3
-10lgP
2
;
因此相应频率的隔离度的计算如下：
850MHz;38.03-20.62=17.41 ； 900MHz;37.64-21.11=16.53 ；
950MHz;37.31-21.39=15.92 ；
4.耦合度幅频特性测量
（1）设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号；
（2）将输入和输出电缆短接，用频谱分析仪测量并记录衰减器的输入信号电平；
（3）接入被测定向耦合器，设置频谱分析引的中心频率为指定频率，设置
合适的扫描带宽，适当调整参考电平使频谱图显示在合适的位置；
（4）设置频谱分析仪的轨迹为最大值保持功能；
（5）按照一定的步进，用手动旋钮在指定的频率范围内调整微波信号发生器的输出频率，在频谱分析仪上显示出幅频特性曲线；
（6）根据频谱分析仪显示的幅频特性曲线，测量并计算衰减器在指定频带内的耦合度的最小值和幅频特性，记录测量数据。
5.3.4滤波器的特性以及测量
1.实验内容及步骤
传输特性的测量
1.按照下图所示连接测试系统
2.设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（如850MHz、-20dBm）.
3.将输入和输出电缆短接。用频谱分析仪测量衰减器的输入信号电平。
4.接入被测滤波器。设置频谱分析仪的中心频率为指定频率（如880MHz），设置合适的扫描带宽（如80MHz），适当调整参考电平使频谱图显示在合适的位置。
5.按照一定的步进（如1MHz），用手动旋钮在指定的频率范围内（如840~920MHz）调整微波信号发生器的输出频率，在频谱分析仪上观察扫描带宽是否合适，根据观测结果适当调整频谱分析仪的扫描线。
6.设置频谱分析仪的轨迹为最大值保持功能（Trace—Trace Type—Max Hold）。
7.按照一定的步进（如0.1MHz），用手动旋钮在指定的频率范围内（如830~870MHz）调整微波信号发生器的输出频率，在频谱分析仪上观察扫描带宽是否合适，根据观测结果适当调整频谱分析仪的扫描线。
8.根据频谱分析仪显示的幅频特性曲线，测量并计算滤波器的中心频率、3db带宽、插入损耗、带内波动。裙带带宽、带外抑制度等指标，测量数据记录在数据表格中。
9.将滤波器的输入和输出端口互换、重复上述测量。观察幅频特性曲线的变化并进行分析。
图2 带通滤波器的幅频特性曲线
2.实验数据
实验心得
本次实验重点在与频谱分析仪的使用和衰减器、定向耦合器、滤波器的特性及测量。实验过程中我们遇到了一些困难，对频谱分析仪的使用有了新的了解。频谱仪可以以图示化的方式显示设定频率范围内的射频信号，信号越强，频谱仪显示的幅度也越大。在使用过程中，合适的分辨率带宽RBW能让我们更好地观察频谱仪的波形，得到较为精准的数据和结论。实验重复性略高，但是我们在这个过程中轮流练习了频谱分析仪的使用要点。
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：
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。 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 dO 10nlog d/d0 即平均接收功率为： Pr d dBm Pt dBm PL dO 10nlog d/dO Pr dO dBm 10nlog d /dO 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，dO为近地参考距离， d为发射机与接收机之间的距离。公式中的横杠表示给定值d的所有可能路径损耗的综合平均。坐标为对数-对数时，平均路径损耗或平均接收功率可以表示为斜率1OndB /1O倍程的 直线。n依赖于特定的传播环境，例如在自由空间，n为2;当有阻挡物时，n比2大。 决定路径损耗大小的首要因素是距离，此外，它与接受点的电波传播条件密切相关。为此，我们引进路径损耗中值的概念，中值是使实验数据中一半大于它而另一半小于它的一个数值 （对于正态分布中值就是均值）。 人们根据不同放入地形地貌条件，归纳总结出各种电波传播模型。下边介绍几种常用的 描述大尺度衰落的模型。常用的电波传播模型：
Basic BJT Circuit Figure 1 below shows the simplied ‘Pi’ model of a BJT. c Vin Vout Zin Vout B C Β.ib ib Figure 1 Transistor symbol and simplified ‘Pi’ model We can see that output consists of a current source –gm.Vbe to get the output voltage we multiply by the load resistance Rce ie Vout = -gm.Vbe.Rce (the negative sign denotes signal inversion). The input resistance of the circuit is given by: e temperatur room at (23.5mV)0.0235V ely approximat is and voltage thermal the as known is V (mS) ctance Transcondu gm Kelvin in e Temperatur T 1.6022x10 charge Electron q 1.3807x10 constant Boltzmans k where q k.T V ; V I gm where gm β R T 19-123-T T CQ IN =========?C JK The output resistance is given by: ge(V)EarlyVolta V Where I V rce R A CQ A OUT === The voltage gain (Av) is given by: T A CQ A T CQ be be IN OUT V V V I V .V I rce . V rce .V . V V A ==?=?== gm gm The current gain (Ai) is given by: β- i β.i - I I A b b IN OUT i ===
北京邮电大学信息与通信工程学院 微波实验报告 班级：20112111xx 姓名：xxx 学号：20112103xx 指导老师：徐林娟 2014年6月
目录 实验二分支线匹配器 (1) 实验目的 (1) 实验原理 (1) 实验内容 (1) 实验步骤 (1) 单支节 (2) 双支节 (7) 实验三四分之一波长阻抗变换器 (12) 实验目的 (12) 实验原理 (12) 实验内容 (13) 实验步骤 (13) 纯电阻负载 (14) 复数负载 (19) 实验四功分器 (23) 实验目的 (23) 实验原理 (23) 实验内容 (24) 实验步骤 (24) 公分比为1.5 (25) 公分比为1（等功分器） (29) 心得体会 (32)
201121111x 班-xx 号-xx ——电磁场与微波技术实验报告 实验二 分支线匹配器 实验目的 1．熟悉支节匹配器的匹配原理 2．了解微带线的工作原理和实际应用 3．掌握Smith 图解法设计微带线匹配网络 实验原理 支节匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或者串联适当的电抗），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。 单支节匹配器，调谐时主要有两个可调参量：距离d 和由并联开路或短路短截线提供的电纳。匹配的基本思想是选择d ，使其在距离负载d 处向主线看去的导纳Y 是Y0+jB 形式。然后，此短截线的电纳选择为-jB ，根据该电纳值确定分支短截线的长度，这样就达到匹配条件。 双支节匹配器，通过增加一个支节，改进了单支节匹配器需要调节支节位置的不足，只需调节两个分支线长度，就能够达到匹配（但是双支节匹配不是对任意负载阻抗都能匹配的，即存在一个不能得到匹配的禁区）。 微带线是有介质εr (εr >1)和空气混合填充，基片上方是空气，导体带条和接地板之间是介质εr ，可以近似等效为均匀介质填充的传输线，等效介质电常数为 εe ，介于1和εr 之间，依赖于基片厚度H 和导体宽度W 。而微带线的特性阻抗与其等效介质电常数为εe 、基片厚度H 和导体宽度W 有关。 实验内容 已知：输入阻抗Z 75in ，负载阻抗Z (6435)l j ，特性阻抗0Z 75 ，介质基片 2.55r ，1H mm 。 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114d ，两分支线之间的距离为21 8 d 。画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅度从1.8GHz 至2.2GHz 的变化。 实验步骤 1．根据已知计算出各参量，确定项目频率。 2．将归一化阻抗和负载阻抗所在位置分别标在Smith 圆上。 3．设计单枝节匹配网络，在图上确定分支线与负载的距离以及分支线的长度，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。此处应该注意电长度和实际长度的联系。 4．画出原理图，在用微带线画出基本的原理图时，注意还要把衬底添加到图中，将各部分的参数填入。注意微带 分支线处的不均匀性所引起的影响，选择适当的模型。 5．负载阻抗选择电阻和电感串联的形式，连接各端口，完成原理图，并且将项目的频率改为1.8—2.2GHz 。 6．添加矩形图，添加测量，点击分析，测量输入端的反射系数幅值。 7．同理设计双枝节匹配网络，重复上面的步骤。
信息与通信工程学院电磁场与微波技术实验报告 班级学号班序号亚东2011211116 2011210466 22
实验二微带分支线匹配器 实验目的 1．熟悉支节匹配器的匹配原理 2．了解微带线的工作原理和实际应用 3．掌握Smith图解法设计微带线匹配网络 实验原理 1.支节匹配器 支节匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或者串联适当的电抗），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。 单支节匹配器：调谐时，主要有两个可调参量：距离d和分支线的长度l。匹配的基本思想是选择d，使其在距离负载d处向主线看去的导纳Y是Y0+YY形式，即Y=Y0+YY，其中Y0=1/Y0 。并联开路或短路分支线的作用是抵消Y的电纳部分，使总电纳为Y0 ，实现匹配，因此，并联开路或短路分支线提供的电纳为?YY，根据该电纳值确定并联开路或短路分支线的长度l，这样就达到匹配条件。 双支节匹配器：通过增加一支节，改进了单支节匹配器需要调节支节位置的不足，只需调节两个分支线长度，就能够达到匹配（注意双支节匹配不是对任意负载阻抗都能匹配的，即存在一个不能得到匹配的禁区）。 2.微带线 微带线是有介质Y Y(Y Y>1) 和空气混合填充，基片上方是空气，导体带条和接地板之间是介质Y Y，可以近似等效为均匀介质填充的传输线，等效介质电常数为Y Y，介于1和Y Y之间，依赖于基片厚度H和导体宽度W。而微带线的特性阻抗与其等效介质电常数为Y Y、基片厚度H和导体宽度W有关。 实验容 已知：输入阻抗Zin=75Ω 负载阻抗Zl=（64+j35）Ω 特性阻抗Z0=75Ω 介质基片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=1/4λ，两分支线之间的距离为d2=1/8λ。画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅度从1.8GHz至2.2GHz的变化。 实验步骤 1．根据已知计算出各参量，确定项目频率。
北京邮电大学 微波仿真实验报告实验名称：微波仿真实验
姓名：刘梦颉 班级：2011211203 学号：2011210960 班内序号：11 日期：2012年12月20日 一、实验目的 1、熟悉支节匹配的匹配原理。 2、了解微带线的工作原理和实际应用。 3、掌握Smith图解法设计微带线匹配网络。 4、掌握ADS，通过SmithChart和Momentum设计电路并仿真出结果。 二、实验要求 1、使用软件：ADS 2、实验通用参数： FR4基片：介电常数为4.4,厚度为1.6mm，损耗角正切为0.02 特性阻抗：50欧姆 3、根据题目要求完成仿真，每题截取1~3张截图。
三、实验过程及结果 第一、二次实验 实验一： 1、实验内容 Linecal的使用（工作频率1GHz） a)计算FR4基片的50欧姆微带线的宽度 b)计算FR4基片的50欧姆共面波导（CPW）的横截面尺寸（中心信号线 宽度与接地板之间的距离） 2、相关截图 （a）根据实验要求设置相应参数
（b）根据实验要求设置相应参数 实验二 1、实验内容 了解ADS Schematic的使用和设置2、相关截图：
打开ADS软件，新建工程，新建Schematic窗口。 在Schematic中的tools中打开lineCalc，可以计算微带线的参数。 3、实验分析 通过在不同的库中可以找到想要的器件，比如理想传输线和微带线器件。在完成电路图后需要先保存电路图，然后仿真。在仿真弹出的图形窗口中，可以绘制Smith图和S参数曲线图。
实验三 1、实验内容 分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆四分之波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。观察Smith圆图变化。 2、相关截图 （1）理想传输线
北京邮电大学 微波仿真实验报告
实验名称：微波仿真实验 姓名：刘梦颉 班级：2011211203 学号：2011210960 班内序号：11 日期：2012年12月20日 一、实验目的 1、熟悉支节匹配的匹配原理。 2、了解微带线的工作原理和实际应用。 3、掌握Smith图解法设计微带线匹配网络。 4、掌握ADS，通过SmithChart和Momentum设计电路并仿真出结果。 二、实验要求 1、使用软件：ADS 2、实验通用参数： FR4基片：介电常数为4.4,厚度为1.6mm，损耗角正切为0.02 特性阻抗：50欧姆 3、根据题目要求完成仿真，每题截取1~3张截图。 三、实验过程及结果
第一、二次实验 实验一： 1、实验内容 Linecal的使用（工作频率1GHz） a)计算FR4基片的50欧姆微带线的宽度 b)计算FR4基片的50欧姆共面波导（CPW）的横截面尺寸（中心信号线宽 度与接地板之间的距离） 2、相关截图 （a）根据实验要求设置相应参数 （b）根据实验要求设置相应参数
实验二 1、实验内容 了解ADS Schematic的使用和设置 2、相关截图： 打开ADS软件，新建工程，新建Schematic窗口。 在Schematic中的tools中打开lineCalc，可以计算微带线的参数。
3、实验分析 通过在不同的库中可以找到想要的器件，比如理想传输线和微带线器件。在完成电路图后需要先保存电路图，然后仿真。在仿真弹出的图形窗口中，可以绘制Smith图和S参数曲线图。 实验三 1、实验内容 分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆四分之波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。观察Smith圆图变化。 2、相关截图 （1）理想传输线
北邮电磁场与微波实验天线部分实验报告二
信息与通信工程学院电磁场与微波实验报告
实验二网络分析仪测试八木天线方向图 一、实验目的 1．掌握网络分析仪辅助测试方法； 2．学习测量八木天线方向图方法； 3．研究在不同频率下的八木天线方向图特性。 注：重点观察不同频率下的方向图形状，如：主瓣、副瓣、后瓣、零点、前后比等; 二、实验步骤: (1) 调整分析仪到轨迹（方向图）模式; (2) 调整云台起点位置270°； (3) 寻找归一化点(最大值点); (4) 旋转云台一周并读取图形参数; (5) 坐标变换、变换频率（f600Mhz、900MHz、1200MHz），分析八木天线方向图特性； 三、实验测量图 不同频率下的测量图如下： 600MHz：
900MHz：
1200MHz：
四、结果分析 在实验中，分别对八木天线在600MHz、900MHz、1200MHz频率下的辐射圆图进行了测量，发现频率是900MHz的时候效果是最好的，圆图边沿的毛刺比较少，方向性比较好，主瓣的面积比较大。 当频率为600 MHz的时候，圆图四周的毛刺现象比较严重，当频率上升到1200MHz时，辐射圆图开始变得不规则，在某些角度时出现了很大的衰减，由对称转向了非对称，圆图边缘的毛刺现象就非常明显了，甚至在某些角度下衰减到了最小值。 从整体来看，八木天线由于测量的是无线信号，因此受周围环境的影响还是比较大的，因此在测量的时候周围的人应该避免走动，以减小对天线电磁波的反射从而减小测量带来的误差使得圆图更接近真实情况。 由实验结果分析可知：最大辐射方向基本在90°和270°这条直线上，图中旁瓣均较小，及大部分能量集中在主瓣。 八木天线由于测量的是无线信号，因此受周围环境的影响还是比较大的，因此在测量的时候应当尽量保持周边环境参数一定，以减小对天线电磁波的反射从而减小测量带来的误差使得圆图更接近真实情况。 五、实验总结
微波工程基础仿真 实验报告 学院：电子工程学院 班级：2012211xxx 学号：201221xxxx 姓名：xxxx 班内序号：xx
一、实验题目 实验一 1．了解ADS Schematic的使用和设置 2．在Schematic里，分别仿真理想电容20pF和理想电感5nH，仿真频率为（1Hz-100GHz），观察仿真结果，并分析原因。 3．Linecalc的使用 a)计算中心频率1GHz时，FR4基片的50Ω微带线的宽度 b)计算中心频率1GHz时，FR4基片的50Ω共面波导（CPW）的横截面 尺寸（中心信号线宽度与接地板之间的距离） 4．基于FR4基板，仿真一段特性阻抗为50Ω四分之一波长开路CPW线的性能参数，中心工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith 圆图变化，分析原因。 5．基于FR4基板，仿真一段特性阻抗为50Ω四分之一波长短路CPW线的性能参数，中心工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith 圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。6．分别用理想传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50Ω四分之一波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线变
化原因。 7．分别用理想传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50Ω四分之一波长短路线的性能参数，工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线变化原因。 8．分别用理想传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50Ω二分之一波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线变化原因。 9．分别用理想传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50Ω二分之一波长短路线的性能参数，工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线变化原因。 实验二 10．用一段理想四分之一波长阻抗变换器匹配10欧姆到50欧姆，仿真S参数，给出-20dB带宽特性，工作频率为1GHz。 11．用一段FR4基片上四分之一波长阻抗变换器匹配10欧姆到50欧姆，仿真S参数，给出-20dB带宽特性，工作频率为1GHz，比较分析题1和题2的结果。
之前网上下的学长学姐的报告有很多不靠谱,但是调谐都要调到中心频率上,否则都不对, 还有老师验收的时候如果自己心情很不好,只要她发现一点错误就会坚定的认为不是自己 做的,所以一定要确保没有错误,原理一定要弄清楚.愿后来人好运~~~ 实验2 微带分支线匹配器 一．实验目的： 1．熟悉支节匹配的匹配原理 2．了解微带线的工作原理和实际应用 3．掌握Smith图解法设计微带线匹配网络 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GHz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。 本次实验主要是研究了微带分支线匹配器中的单支节匹配器和双支节匹配器，我都采用了短路模型，这类匹配器主要是在主传输线上并联上适当的电纳，用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波。 单支节调谐时，其中有两个可调参量：距离d和由并联开路或短路短截线提供的电纳。匹配的基本思想是选择d ，使其在距离负载d处向主线看去的导纳Y是Y0+JB形式。然后，此短截线的电纳选择为-JB，然后利用Smith圆图和Txline，根据该电纳值确定分支短截线的长度，这样就达到匹配条件。 双支节匹配器，比单支节匹配器增加了一支节，改进了单支节匹配器需要调节支节位置的不足，只需调节两个分支线长度，就能够达到匹配，但需要注意的是，由于双支节匹配器不是对任意负载阻抗都能匹配，所以不能在匹配禁区内。 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。 W为微带线导体带条的宽度；εr为介质的相对介电常数；T为导体带条厚度；H 为介质层厚度，通常H远大于T。L为微带线的长度。微带线的严格场解是由混合TM-TE 波组成，然而，在绝大多数实际应用中，介质基片非常薄（H<<λ），其场是准TEM波，因此可以用传输线理论分析微带线。 微带线的特性阻抗与其等效介电常数εr、基片厚度H和导体宽度W有关，计算公式较为复杂，故利用txline来计算。 3.微带线的模型
北邮电磁场与微波技术实验天线部分实验一最新
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信息与通信工程学院 电磁场与微波实验报告 实验题目：网络分析仪测量振子天线输入阻抗 班级：2011211106 姓名：吴淳 学号：2011210180 日期：2014年3月
实验一网络分析仪测量阵子天线 输入阻抗 一、实验目的 1. 掌握网络分析仪校正方法； 2. 学习网络分析仪测量振子天线输入阻抗的方法； 3. 研究振子天线输入阻抗随阵子电径变化的情况。 注：重点观察谐振点与天线电径的关系。 二、实验原理 当双振子天线的一端变为一个无穷大导电平面后，就形成了单振子天线。实际上当导电平面的径向距离大到0.2~0.3λ，就可以近似认为是无穷大导电平面。这时可以采用镜像法来分析。天线臂与其镜像构成一对称振子，则它在上半平面辐射场与自由空间对称振子的辐射场射相同。 图1 实验原理图
由于使用坡印亭矢量法积分求其辐射功率只需对球面上半部分积分，故其辐射功率为等臂长等电流分布的对称振子的一半，其辐射电阻也为对称振子的一 半。当h<<λ时，可认为R≈40 。由于天线到地面的单位长度电容比到对称振子另一个臂的单位长度电容大一倍，则天线的平均特征阻抗也为等臂长对称振子天线的一半，为=60[ln(2h/a)-1]。 三、实验步骤： 1. 设置仪表为频域模式的回损连接模式后，校正网络分析仪； 2. 设置参数并加载被测天线，开始测量输入阻抗； 3. 调整测试频率寻找天线的两个谐振点并记录相应阻抗数据； 4. 更换不同的电径（对应1mm, 3mm, 9mm）的天线，分析两个谐振点的阻抗 变化情况； 5. 设置参数如下： BF=600MHz，△F=25MHz，EF=2600MHz，n=81. 6. 记录数据：在smith圆图上的输入阻抗曲线上，曲线的左端输入阻抗虚部 为0的点为二分之一波长谐振点，曲线的右端输入阻抗虚部为0的点为四分之一波长谐振点。记录1mm，3mm，9mm天线的半波长和四分之一波长的谐振点。 四、实验数据： 1. 直径=1mm时： 第一谐振点处频率约为（取最接近点）F=1250MHz，电阻R=41.88ohm, SWR=1.193, RL=-20.0dB。 第二谐振点处频率约为（取最接近点）F=2450MHz，电阻R=626.8ohm, SWR=12.54,
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：2011210986
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： 2 0cos 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度围，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度围，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。
五、实验数据 I（uA） θ° 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 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，在误差允许围，所以可以认为马吕斯定律得到了验证。 2、误差分析： 实验中可能存在仪器仪表误差，人为误差以及各组互相影响造成的误差等。但是角度比较大的时候，相对误差都比较小，也比较精准。角度比较小的时候，由于理论值较小，相对误差会大一点，但是从整体趋势来看，结果也是合理的。所以不影响我们对马吕斯定律进行验证。 六、思考题 1、垂直极化波是否能够发生折射？为什么？给出推导过程。 答：不能。 A1
邮电大学 电子工程学院 电磁场微波测量实验 5.3微波实验单元项目 组员： 2015-5-3 执笔：
目录 5.3.1频谱分析仪的使用 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验设备 (1) 三、实验原理 (1) 四、实验容 (2) A. 单载波信号的频谱测量 (2) B. 带载波信号的杂散测量 (3) C. 相位噪声测量 (4) D. 幅频特性测量 (5) 5.3.2衰减器的特性测量 (7) 一、实验目的 (7) 二、实验仪器 (7) 三、实验容 (7) 5.3.3定向耦合器特性测量 (8) A. 耦合度测量 (8) B. 插入损耗测量 (9) C. 定向耦合器的隔离度测量 (10) 5.3.4滤波器的特性及测量 (11) 实验总结 (12)
5.3.1频谱分析仪的使用 一、实验目的 1.了解频谱分析仪的工作原理，熟悉它的使用方法 2.了解微波信号发生器的使用方法 二、实验设备 1.频谱分析仪 2.微波信号发生器 三、实验原理 频谱分析系统主要的功能是在频域里显示输入信号的频谱特性。频谱分析仪依信号处理方式的不同，一般有两种类型；即时频谱分析仪（Real-Time Spectrum Analyzer）与扫描调谐频谱分析仪（Sweep-Tuned Spectrum Analyzer).即时频率分析仪的功能为在同一瞬间显示频域的信号振幅，其工作原理是针对不同的频率信号而有相对应的滤波器与检知器（Detector)，再经由同步的多工扫描器将信号传送到CRT或液晶等显示仪器上进行显示，其优点是能显示周期性杂散波（Periodic Random Waves）的瞬间反应，其缺点是价昂且性能受限于频宽围，滤波器的数目与最大的多工交换时间（Switching Time).最常用的频谱分析仪是扫描调谐频谱分析仪，其基本结构类似超外差式接收器，工作原理是输入信号经衰减器直接外加到混波器，可调变的本地振荡器经与CRT同步的扫描产生器产生随时间作线性变化的振荡频率，经混波器与输入信号混波降频后的中频信号（IF）再放大，滤波与检波传送到CRT的垂直方向板，因此在CRT的纵轴显示信号振幅与频率的对应关系。较低的RBW固然有助於不同频率信号的分辨与量测，低的RBW将滤除较高频率的信号成份，导致信号显示时产生失真，失真值与设定的RBW密切相关，较高的RBW固然有助於宽频带信号的侦测，将增加杂讯底层值（Noise Floor），降低量测灵敏度，对於侦测低强度的信号易产生阻碍，因此适当的RBW宽度是正确使用频谱分析仪重要的概念。
微波测量实验报告 班级：xxx 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
（11）电源开关打开或关闭整机电源。 （12）U盘接口Usb盘接口 （13）RF OUT 射频信号输出口，N型K头。 （射频输出） （14）RF IN 射频信号输入口，N型K头。 （射频输入） 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]、 被测 [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。
北邮天线实验报告 篇一：北京邮电大学电磁场与电磁波实验报告《天线部分》《电磁场与微波实验》 ——天线部分实验报告 姓名：班级：序号：学号： 实验一网络分析仪测量振子天线输入阻抗 一、实验目的 1. 掌握网络分析仪校正方法； 2. 学习网络分析仪测量振子天线输入阻抗的方法； 3. 研究振子天线输入阻抗随振子电径变化的情况。 二、实验原理 当双振子天线的一端变为一个无穷大导电平面后，就形成了单振子天线。实际上当导电平面的径向距离大到0.2~0.3λ，就可以近似认为是无穷大导电平面。这时可以采用镜像法来分析。天线臂与其镜像构成一对称振子，则它在上半平面辐射场与自由空间对称振子的辐射场射相同。 由于使用坡印亭矢量法积分求其辐射功率只需对球面上半部分积分，故其辐射功率为等臂长等电流分布的对称振子的一半，其辐射电阻也为对称振子的一半。当h ?2。由于天 线到地面的单位长度电容比到对称振子另一个臂的单位长度电容大一倍，则天线的平均特征阻抗也为等臂长对称
振子天线的一半，为 ?2h??60?ln()?1?。 a?? 三、实验步骤 1. 设置仪表为频域模式的回损连接模式后，校正网络分析仪; 2. 设置参数并加载被测天线，开始测量输入阻抗; 3. 调整测试频率寻找天线的两个谐振点并记录相应阻抗数据； 4. 更换不同电径（φ1，φ3，φ9）的天线，分析两个谐振点的阻抗变化情况; 设置参数：BF=600，?F=25，EF=2600，n=81。 校正图： 测量图 1mm天线的smith圆图： 3mm天线的smith圆图： 9mm天线的smith圆图： 篇二：北邮电磁场与微波实验天线部分实验报告一信息与通信工程学院 电磁场与微波实验报告 实验一网络分析仪测量阵子天线 输入阻抗 一、实验目的：
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：2011210986
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： 2 0cos 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。 2、误差分析： 实验中可能存在仪器仪表误差，人为误差以及各组互相影响造成的误差等。但 是角度比较大的时候，相对误差都比较小，也比较精准。角度比较小的时候， 由于理论值较小，相对误差会大一点，但是从整体趋势来看，结果也是合理的。 所以不影响我们对马吕斯定律进行验证。 六、思考题 1、垂直极化波是否能够发生折射？为什么？给出推导过程。 答：不能。 垂直极化波入射在两种媒质的分界面上，反射系数和折射系数分别为：
微波仿真课（1） 北京邮电大学电子工程学院 FR4基片：介电常数为4.4,厚度为1.6mm，损耗角正切为0.02 第一次课作业 1．了解ADS Schematic的使用和设置 2．在Schematic里，分别仿真理想电容20pF和理想电感5nH，仿真频率为（1Hz-100GHz），观察仿真结果，并分析原因。 （1）电感
分析：由图可知，仿真出来的曲线只分布在Smith圆图的上方，且曲线与最外的圆贴近，而且从短路点到开路点频率是逐渐增大的。对于理想电感而言，其阻抗值为：jwL,为大于0纯电抗，所以曲线只分布在贴近最大圆的上半部分，又随着频率的升高，电抗值逐渐增大，所以从短路点到开路点频率逐渐增大。 （2）电容
分析：由图可知，仿真出来的曲线只分布在Smith圆图的下方，且曲 线与最外的圆贴近，而且从短路点到开路点频率是逐渐减小的。理想 电容的阻抗值为-j/wc,为小于0的纯电抗值，所以在Smith圆图上，其 仿真曲线分布在贴近最外圆的下半部分，又随着频率的增大，其电抗 值在逐渐减小，所以可以看到从短路点到开路点频率在逐渐减小。3．Linecalc的使用 a)计算中心频率1GHz时，FR4基片的50Ω微带线的宽度
b)计算中心频率1GHz时，FR4基片的50Ω共面波导（CPW）的横截面尺 寸（中心信号线宽度与接地板之间的距离） 4．基于FR4基板，仿真一段特性阻抗为50Ω四分之一波长开路CPW线的性能参数，中心工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分析原因。
分析：由图可知，随着频率的升高，可以看到仿真曲线逐渐向圆心聚拢。 这是由于CPW线为非理想传输线，所以随着频率的变化（电长度的变化，频率越高对应的电长度越大），反射系数幅度会发生变化。由于四分之一波长的阻抗变换作用，使得原本1GHz的时候的开路点变成了短路点。当频率为2GHz 时，即为中心频率的两倍时，此时传输线等效的电长度为半波长，由半波长的周期性可知开路点的频率为2GHz(m2) 5．基于FR4基板，仿真一段特性阻抗为50Ω四分之一波长短路CPW线的性能参数，中心工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。
北京邮电大学 电子工程学院 电磁场微波测量实 验 5.3微波实验单元项目 组员: 2015-5-3 执笔:
目录 5.3.1 频谱分析仪的使用 (2) 一、实验目的 (2) 二、实验设备 (2) 三、实验原理 (2) 四、实验内容 (3) A. 单载波信号的频谱测量 (3) B. 带载波信号的杂散测量 (4) C. 相位噪声测量 (5) D. 幅频特性测量 (6) 5.3.2 衰减器的特性测量 (8) 一、实验目的 (8) 二、实验仪器 (8) 三、实验内容 (8) 5.3.3 定向耦合器特性测量 (9) A. 耦合度测量 (9) B. 插入损耗测量 (10) C. 定向耦合器的隔离度测量 (11) 5.3.4 滤波器的特性及测量 (12) 实验总结 (13)
5.3.1 频谱分析仪的使用 一、实验目的 1. 了解频谱分析仪的工作原理，熟悉它的使用方法 2. 了解微波信号发生器的使用方法 二、实验设备 1. 频谱分析仪 2. 微波信号发生器 三、实验原理 频谱分析系统主要的功能是在频域里显示输入信号的频谱特性。频谱分析仪依信号处理方式的不同，一般有两种类型；即时频谱分析仪( Real-Time Spectrum Analyzer)与扫描调谐频谱 分析仪(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer).即时频率分析仪的功能为在同一瞬间显示频域的信号振幅，其工作原理是针对不同的频率信号而有相对应的滤波器与检知器( Detector)，再经由同步的多工扫描器将信号传送到CRT或液晶等显示仪器上进行显示，其优点是能显示周 期性杂散波( Periodic Random Waves )的瞬间反应，其缺点是价昂且性能受限于频宽范围，滤波器的数目与最大的多工交换时间( Switchi ng Time).最常用的频谱分析仪是扫描调谐频谱 分析仪，其基本结构类似超外差式接收器，工作原理是输入信号经衰减器直接外加到混波器，可调变的本地振荡器经与CRT同步的扫描产生器产生随时间作线性变化的振荡频率，经混 波器与输入信号混波降频后的中频信号(IF)再放大，滤波与检波传送到CRT的垂直方向板， 因此在CRT的纵轴显示信号振幅与频率的对应关系。较低的RBW固然有助於不同频率信号 的分辨与量测，低的RBW将滤除较高频率的信号成份，导致信号显示时产生失真，失真值 与设定的RBW密切相关，较高的RBW固然有助於宽频带信号的侦测，将增加杂讯底层值 (Noise Floor)，降低量测灵敏度，对於侦测低强度的信号易产生阻碍，因此适当的RBW宽度是正确使用频谱分析仪重要的概念。
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=Emax Em?n 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=Emax Em?n =√Umax Um?n 当驻波系数1.5<ρ<5时直接读出Im ax，Im?n即可。
微波射频仿真软件综述和应用评析 微波EDA仿真软件与电磁场的数值算法密切相关，在介绍微波EDA 软件之前先简要的介绍一下微波电磁场理论的数值算法。所有的数值算法都是建立在Maxwell方程组之上的，了解Maxwell方程是学习电磁场数值算法的基础；在频域，数值算法有：有限元 法 ( FEM -- Finite Element Method）、矩量法( MoM -- Method of Moments），差分法( FDM -- Finite Difference Methods），边界元法( BEM -- ），和传输线法 ( TLM -- Transmission-Line-matrix Method），在时域，数值算法有：时域有限差分法( FDTD – Finite Difference Time Domain ），和有限积分 法 ( FIT – Finite Integration Technology ）。如果想进一步了解各种数值算法的具体实现，可以参阅以下几本书 籍：① Microwave Circuit Modeling Using Electromagnetic Field Simulation, ② N umerical Techniques in Electromagnetics, ③ Electromagmetic Simunation Using t he FDTD Method，④ Complex eletromagnetic problems and numerical Simulation Ap proaches。 其中，使用矩量法( MoM ）的微波EDA软件有ADS，Ansoft Designer，Microwave Office, Zeland IE3D，Ansoft Esemble，Super NEC和FEKO；使用有限元法 ( FEM ）的微波EDA软件有HFSS和 ANSYS；使用时域有限差分法( FDTD ）的微波EDA 软件有 EMPIRE和XFDTD，使用有限积分法( FIT ）的微波EDA软件有 CST Microwave Studio和CST Mafia。 下面来介绍较流行几种的微波EDA软件的功能和应用。 ADS – Advanced Design System，是Agilent公司推出的微波电路和通信系统仿真软件，是国内各大学和研究所使用最多的软件之一。其功能非常强大，仿真手段丰富多样，可实现包括时域和频域、数字与模拟、线性与非线性、噪声等多种仿真分析手段，并可对设计结果进行成品率分析与优化，从而大大提高了复杂电路的设计效率，是非常优秀的微波电路、系统信号链路的设计工具。主要应用于：射频和微波电路的设计，通信系统的设计，DSP设计和向量仿真。现在最新的版本是ADS2004A。