北京邮电大学
微波技术基础实验
实验名称：《微波射频测量技术基础》课程实验
姓名：刘梦颉
班级：2011211203
学号：2011210960
班内序号：11
日期：2012年12月20日
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。
注意在实验报告中需画出微波同轴测量系统图，并说明各元件和仪器在系统中作用
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
b)S 参数测量步骤
c)如何看开路校准件的电容值设定(校准系数)
d)如何看短路校准件的电感值设定(校准系数)
e)如何用Smith圆图显示所测结果以及如何与直角坐标转换
f)如何保存所测数据，以及可存的数据格式
g)了解仪器提供的校准方法（SOLT）
三、实验过程
（一）常用微波同轴测量系统的认识，简要了解其工作原理。
1、微波测试系统
微波测试系统常用的有同轴和波导两种系统。同轴系统频带宽，一般用在较低的微波频段（二厘米波段以下）；波导系统（常用矩形波导）损耗低、功率容量大，一般用在较高频段（厘米波段直至毫米波段）。
微波测试系统通常由三部分组成，如下图所示：
（1）等效电源部分（即发送端）
这部分包括微波信号源，隔离器，功率、频率监视单元。
信号源是微波测试系统的心脏。测量技术要求具有足够功率电平和一定频率的微波信号，同时要求一定的功率和频率稳定度。功率和频率监视单元是由定向耦合器取出一小部分微波能量，经过检测指示来观察源的稳定情况，以便及时调整。为了减小负载对信号源的影响，电路中采用了隔离器。
（2）测量装置部分（即测量电路）
包括测量线、调配元件、待测元件、辅助器件（如短路器、匹配负载等），以及电磁能量检测器（如晶体检波架、功率计探头等）。
（3）指示器部分（即测量接收器）
指示器是显示测量信号特性的仪表，如直流电流表、测量放大器、功率计、示波器、数字频率计等。
（4）同轴测量系统图：
各元件和仪器在系统中的作用：
（a）矢量网络分析仪：测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值，还能测相位，矢量网络分析仪能用史密斯圆图显示测试数据，可以很好地完成诸如滤波
器、放大器、混频器以及系统中有源和无源微波组合等的各种参数的调试。（b）同轴线：同轴线是常见的信号传输线，中心的铜芯是传送高电平的，被绝缘材料包覆，绝缘材料外面是与铜芯共轴的筒状金属薄层，传输低电平，同时起到屏蔽作用，这里用来连接矢量网络分析仪和校准元件或测量元件。
（c）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，可以测量其端口的S矩阵等各种参数值，从而了解元件的性能。
2、微波信号源
通常，微波信号源有电真空和固态的两种。
3、测量指示器
常用指示器有指示等幅波的直流微安表、光点检流计、微瓦功率计，有指示调制波的测量放大器、选频放大器。此外，还可用示波器、数字电压表等作指示器。实验室常用测量放大器和选频放大器作指示器，因为这类仪表灵敏度高，能对微弱信号进行宽带或选频放大，接在测量线、晶体检波器、热敏电阻架及其它测试设备的输出端可进行各类测量。
（二）掌握矢量网络分析仪的操作以及测量方法。
1、矢量网络分析仪的面板组成以及各部分功能
（1）前面板：
整个前面板主要分为3个板块，包括了显示区、按键区、信号输入输出接口。
显示区：显示区为CRT显示, 显示仪器当前工作状态和测试结果。
按键区：包括各种功能按键和旋轮。图中，9区对应有8个空白按键，没有字符，称为软键区，其对应的功能显示在左边显示屏上，在不同的
主功能下对有不同的功能。其余按键均有表示其功能的字符。
射频输入和输出接口：包括射频信号输入和输出接口，接口为N-50K型。注
意，射频输入端口的最大输入功率为+20dBm，最大
直流输入为25VDC，超过这个范围会导致仪器损坏。
前面板上各个部分简介：
1-CRT显示器：显示仪器当前工作状态和测试结果。
2-BEGIN（开始）：在测量放大器、滤波器、宽带无源器件、电缆等被测时
能快速、简便的配置仪器，可引导用户完成初始步骤，根
据用户的选择自动配置仪器。
3-ENTRY（数据输入）：数字键、旋轮和上下键，用于数据输入。
4-SYSTEM（系统功能）：SAVE RECALL：存储或调用数据。
HARD COPY：打印或者存储测量曲线、数据。
SYSTEM OPTIONS：系统选项。
5-PRESET（复位）：复位仪器。
6-CONFIGURE（配置）：SCALE：设置垂直方向的分辨率和参考位置等。
DISPLAY：显示设置。
CAL：校准菜单。
MARKER：频标功能键。
FORMAT：数据显示格式。
AVG：平均功能设置和中频带宽设置。
7-SOURSE（源）：FREQ：频率设置。
SWEEP：设置扫描方式、扫描时间。
POWER：RF信号输出开关或者设置RF信号输出功率。
MENU：设置扫描点数及单次扫描、连续扫描或保持等。8-MEAS（测量通道）：MEAS1：设置通道1的测量方式。
MEAS2：设置通道2的测量方式。
9-软键：对应的功能显示在左边显示屏上。
10-亮度调节旋钮：调节显示器亮度。
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（射频输出）：射频信号输出口，N型K头。
14-RF IN（射频输入）：射频信号输入口，N型K头。
（2）提供入射信号的信号源: 信号源
为激励被测器件，信号源必须在整个感兴趣的频率范围内提供入射波。被测器件通过传输和反射对激励波做出响应。被测器件的频率响应通过信号源扫频确定。测量结果受到多种信号源参数的影响，包括频率范围、功率范围、频率稳定度和信号纯度等。在矢量网络分析仪中广泛采用合成扫频信号源。
（3）信号分离器分离入射、反射和传输:信号分离
网络分析仪的下一项任务是分离入射、反射和传输信号，从而测量它们各自的幅度和相位。矢量网络分析仪均采用定向耦合器方法分离信号。用做信号分离功能的硬件通常称为“测试装置”。测试装置可能是单独的盒子，或者集成在网络分析仪内部。
（4）接收机把高频信号转换为较低频率(中频)的信号: 接收机
网络分析仪的接收机把RF或微波能量转换为较低的IF信号，从而简化了精确的检测任务。标量网络分析仪采用宽带的晶体检波技术，矢量网络分析仪采用窄带的锁相接收机技术。采用调谐接收机能提供最好的灵敏度和动态范围，还能抑制谐波和寄生信号。窄带中频滤波器产生相当低的本底噪声，结果显著地改善了灵敏度。矢量网络分析仪的接收机的最小等效带宽达10Hz。
（5）处理和显示系统对较低频率的信号进行处理，并显示经检验和导出的信息: 处理和显示系统一旦检测到RF或微波能量，矢量网络分析仪必须处理和显示各种测量。矢量网络分析仪是一种多通道仪器，至少有一个通道作为基准通道，一个通道作为测试通道。矢量网络分析仪的显示功能强大灵活，如多种标记功能、极限线功能，为测试带来很大便利。
2、S 参数测量步骤
先校准后，连接微波器件，通过文件在功能中把s参数调出，修改为S_ij，查看曲线。
3、开路校准件的电容值设定(校准系数)
当传输线终端开路或短路时，所有输入信号功率被反射到入射端。造成全反射。传输线终端开路时，开路端电流为零。端点反射信号电流与输入信号电流幅度相等、相位相反，而反射信号电压与输入信号电压同相。信号关系满足欧姆定理。
4、短路校准件的电感值设定(校准系数)
传输线终端短路时，开路端电压为零。端点反射信号电压与输入信号电压幅度相等、相位相反，而反射信号电流与输入信号电流同相。信号关系满足欧姆定理。
5、如何用Smith圆图显示所测结果以及如何与直角坐标转换
在显示的测试结果中从选项中选择Smith圆图显示；有转换为直角坐标的选项。
6、如何保存所测数据，以及可存的数据格式
在屏幕的右上角，点击【文件】>【另存为】，然后选择相应的保存目录，可保存的数据格式为.s2p格式。
7、了解仪器提供的校准方法（SOLT）
仪器提供SOLT校准方法。
四、思考题
1、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，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：
错误！未找到引用源。=z0错误！未找到引用源。-1
实验二微波同轴测量系统校准方法
一、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，比如TRL和SOLT，了解其校准原理和优缺点。
注意在实验报告中需给出各校准方法所用校准件以及说明其工作原理，画出各校准方法所用的误差模型，并解释各误差项。
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
b)矢量网络分析仪S O L T的校准步骤
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
d)比较校准前后校准件（开路、短路、匹配和直通）的S参数，解释说明各
条曲线，并指出所做校准的精度情况
三、实验过程
(一)总结常用波微同轴测量系统的校准方法，比如TRL和SOLT，了解其校准原理和优缺点。
常用的校准技术有：SOLT（短路－开路－负载－直通）、TRL （直通－反射－线路）
1、SOLT 校准
大多数网络分析仪采用的校准方法是SOLT，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。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。
矢量网络分析仪SOLT的校准步骤按照以下顺序依次进行：
1）用开路器校准件校准
网络仪端口一般都是N型50欧姆或75欧姆端口，如果被测件端口也是50欧姆或75欧姆，并且阴阳极性匹配，这时只需校准网络仪内部的系统误差。以下分析都假设被测件是二端口器件，系统误差模型采用全二端口模型。将已知标准校准件开路器的两端接入实际参考面PA1和PA2，即把开路校准件接入矢量网络分析仪。
2) 用短路器校准件校准
与1原理相同，将已知标准校准件短路器的两端接入实际参考面PA1和PA2，即把短路校准件接入矢量网络分析仪。
3) 用匹配器校准件校准
与1原理相同，将已知标准校准件匹配器的两端接入实际参考面PA1和PA2，即把匹配器校准件接入矢量网络分析仪。
4）用匹配器校准件校准
与1原理相同，将矢量网络分析仪的两个参考面PA1和PA2直接相连即可。
十二项误差模型的校准：
目前最为通用校正方法是SOLT法，即短路器开路器匹配负载直通法在校正件特性理想的情况下，短路器反射为1，开路器反射为1，匹配负载反射为0，直通时反射为0，传输为1 把这些元件接入到测量系统中得到12个方程具体过程为：
测量11时，两端口接全匹配负载，即：
测量11时，两端口接短路器，即：
测量11时，两端口接开路器，即：
测量21时，两端口接全匹配负载，即：
测量21时，两端口直通，即：
测量11时，两端口直通，即：
测量22 时，，两端口接全匹配负载，即：
测量22时，两端口接短路器，即：
测量22时，两端口接开路器，即：
测量22时，两端口接全匹配负载，即：
测量12时，两端口直通，即：
测量22时，两端口直通，即：
通过上面12个方程，可以解出12项误差前向误差：
后向误差：
求出12项误差后，就可以把12项误差代回到校正值的表达式中，利用测量值来得出真实值。
2、TRL 校准
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。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标准件更容易。
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。
Thru：
Reflect：
Line：
根据SOLT和TRL校准过程的误差模型分析，其的优缺点有：
1）TRL方法计算简单，但该方法需要网络分析仪具有四个接收机，分别检测信号a0,a1,b0,b3（以正向为例），而SOLT方法只需要三个，分别检测信号a0,b0,b3；
2）TRL方法仅需要简单的校准件，不需要理想的强反射件（理想的开路或短路），并且传输线校准件比较容易实现；而SOLT方法则需要很多的校准件，并且校准件的性能指标对校准结果的影响较大；
3）SOLT方法比较适用于同轴环境，也可以用于高频探针和在片测量；TRL
方法比较适用与非同轴环境，例如共面波导，微带线等；
4）TRL方法中，传输线的工作频带和起始频率的关系是8：1，因此TRL 校准是窄带的，宽带的TRL校准需要多个不同长度的线，这样会浪费面积；而SOLT方法是宽带的。SOLT校准方法得到的测试结果明显优于TRL。另外在校准和测试过程中，采用TRL校准方式的测试由于不同的传输线适应不同带宽的校准频率范围，校准和测试必须分段进行，所以在测试结果中可以看到曲线的不连续性。
(二)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。
1、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
试验中未保存图片。
2、矢量网络分析仪SOLT的校准步骤
响应校准校准向导校准类型选择双端口SOLT测量机械标准依次选择1端口短路、开路、负载，直通，2端口短路、开路、负载进行校准。
3、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
试验中未保存图片。
4、比较校准前后校准件（开路、短路、匹配和直通）的S参数，解释说明各条曲线，并指出所做校准的精度情况
开路：电路网络开路，则=1，s参数初始在1位置，随着频率变化顺时针沿边缘移动，校准后曲线严格从边缘移动，并且曲线平滑。
短路：电路网络短路，则=-1，s参数初始在-1位置，随着频率变化顺时针沿边缘移动，校准后曲线严格从边缘移动，并且曲线平滑。
匹配：电路网络匹配，则=0，s参数始终位于Smith圆图中心。在校准后s参
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：
微波电路S参数测量实验报告 一、实验目的 掌握微波电路S参数的基本概念、测试的原理和方法。 二、实验内容 用矢量网络分析仪测试微波滤波器的二端口S参数。 三、基本原理 网络分析仪中最常用的应用是矢量网络分析仪，它是用来测量、分析各种微波器件和组件S参数的高精度仪器，在整个行业中使用率极高，作为重要仪器很多从事产品研发和测试的电子工程师都有可能需要使用。矢量网络分析仪的原理如图1所示。 图1 矢量网络分析仪的原理图 上图中各部分的功能如下： A、信号源：提供被测件激励输入信号，被测器件通过传输和反射对激励波作出响应，被测器件的频率响应可以通过信号源扫频来获取，由于测试结构需要考虑多种不同的信号源参数对系统造成的影响，故一般我们采用合成扫频信号源。 B、信号分离装置：含功分器和定向耦合器，分别提取被测件输入和反射信号，从而测量出它们各自的相位和幅度大小，测试装置可以单独也可以集成到分析仪的内部。 C、接收机：对被测件的反射、传输和输入信号进行测试；采用调谐接收机可以提供最好的灵敏度和动态范围，还能抑制谐波和寄生信号。 D、处理显示单元：对测试结果进行处理和显示，它作为多通道一起，需要有基准通道和测试通道，通过二者的比较才能知道测试的精准度，它的显示功能很强大并且灵活，如多种标记功能、极限线功能等，给系统和元器件的性能和参数测试带来很大的便利性。
矢量网络分析仪本身自带了一个信号发生器，可以对一个频段进行频率扫描. 如果是单端口测量的话，将激励信号加在端口上，通过测量反射回来信号的幅度和相位，就可以判断出阻抗或者反射情况。而对于双端口测量，则还可以测量传输参数。 图2 利用网络分析仪测微波电路的S参数 微波滤波器可看作是一个二端口网络，具有选频的功能，可以分离阻隔频率，使得信号在规定的频带内通过或被抑制。 滤波器按其插入衰减的频率特征来分有四种类型：（1）低通滤波器：使直流与某一上限角频率ωC（截至频率）之间的信号通过，而抑制频率高于截至频率ωC的所有信号；（2）高通滤波器：使下限频率ωC以上的所有信号通过，抑制频率在ωC以下的所有信号；（3）带通滤波器：使ω1至ω2频率范围内的信号通过，而抑制这个频率范围外的所有信号。（4）带阻滤波器：抑制ω1至ω2频率范围内的信号，而此频率范围外的信号可以通过。 测试前需要特别注意的一点是，如果待测件是有源器件，连接待测件前一定先将网络分析仪的两个端口的输出功率降到-25dBm以下。否则不但不会得到正确的测试结果，而且还有可能将网络分析仪损坏。这一点是测量有源器件时需要特别注意的一点。 四、微波滤波器技术指标 工作频率：9.36GHz； 电压驻波比：<1.3； 插入损耗：< 1dB。 五、实验步骤 1、矢量网络分析仪开机； 2、矢量网络分析仪校准； 3、连接矢量网络分析仪与被测器件； 4、按下“PRESET”键，准备进行设置，并设置监视的频率范围：按下“FREQ”键，按下“CENTER”软键，使用数字键输入扫频段的中心频率，例如9360，然后按下“MHz”软键。同时按下“SPAN”软键，输入测量带宽，使用数字键输入“500”，然后按下“MHz”软键。
《微波技术》实验 班级 学号 姓名
实验一ANSOFT HFSS软件的使用与魔T的仿真 一、实验内容 1.下载并且安装ANSOFT HFSS软件10.0版本 2.学习使用该软件 3.仿真魔T 4.写出仿真使用后的报告 二、验收方式 1.提交使用报告(封皮班级学号装订成册) 2.用电脑对进行实际的演示和操作 三、实验步骤 注：首先根据实验Word文档设置仿真环境变量以保证魔T仿真能正确进行。 1、建立工程文件 在Tool>Options>HFSS Options中讲Duplicate Boundaries with geometry复选框选中这样使得在复制模型时，所设置的边界一起复制。 2、设置求解类型 3、设置模型单位 将创建模型中的单位设置为毫米。 4、设置模型的默认材料 在工具栏中设置模型的默认材料为真空（Vacuum）。 5、创建魔T (1) 创建arm_1 利用Draw>Box创建。 (2) 设置激励端口 注意：在哪一个端口设置激励，就先画哪一个端口，并将端口命名为P1。 (3) 创建其他臂 利用旋转复制的方式创建arm_2，arm_3，arm_4。 (4) 组合模型 利用布尔运算将所有的arm组合成为一个模型，即魔T创建完成。
6、设置求解频率即扫频范围 (1) 设置求解频率。解设置窗口中做以下设置：Solution Frequency ：4GHz；Maximum Number of Passes：5；Maximum Delta S per Pass ：0.02。 (2) 设置扫频。在扫频窗口中做以下设置：Sweep Type：Fast；Frequency Setup Type：Linear Count；Start ：3.4GHz；Stop：4GHz；Count：1001；将Save Field复选框选中。 实验仿真图如下： 图1 电场E分布 说明：图1以正z轴方向为激励端口1，负y轴端口2，正x轴端口3，正y轴端口4。 可知：（1）端口1作为激励端口，端口2和端口4有等幅反向波输出。 （2）端口3为隔离口。
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。
篇一：电磁场与微波实验六报告——偏振实验 偏振实验 1. 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，这样的横电磁波称为线极化波，在光学中也称偏振波。电磁场沿某一方向的能量有sin2 φ的关系，这就是光学中的马吕斯定律：i=i0cos2 φ，式中i0为初始偏振光的强度，i为偏振光的强度，φ是i与i0之间的夹角。 2. 实验步骤 系统构建图 由于喇叭天线传输的是由矩形波导发出的te10波，电场的方向为与喇叭口天线相垂直的系列直线，中间最强。dh926b型微波分光仪的两喇叭天线口面互相平行，并与 地面垂直，其轴与偏振实验线在一条直线上。由于接收喇叭口天线是和一段旋转短波导 连在一起的，在旋转波导的轴承环的90度范围内，每隔5度有一刻度，所以接收喇叭天线的转角可从此处读到。 在主菜单页面点击“偏振实验”，单击“ok”进入“输入采集参数”界面。 本实验默认选取通道3作为光栅通道插座和数据采集仪的数据接口。采集点数可根据提示选取。 顺时针或逆时针（但只能沿一个方向）匀速转动微波分光仪的接收喇叭，就可以得到转角与接收指示的一组数据。 终止采集过程后，按下“计算结果”按钮，系统软件将本实验根据实际采集过程处理得到的理论和实际参数。 注意事项： ①为避免小平台的影响，最好将其取下。 ②实验用到了接收喇叭天线上的光栅通道（光传感头），应将该通道与数据采集仪通道3用电缆线连接。 ③转动接收喇叭天线时应注意不能使活动臂转动。 ④由于轴承环处的螺丝是松的，读取电压值时应注意，接收喇叭天线可能会不自觉偏离原来角度。最好每隔一定读数读取电压值时，将螺丝重新拧紧。 ⑤接收喇叭天线后的圆盘有缺口，实验过程中应注意别将该缺口转动经过光栅通道，否则在该处软件将读取不到数据。 3. 实验结果
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 微波技术 实验报告 院系：电子与信息工程学院班级： 姓名： 学号： 同组成员： 指导老师： 实验时间：2014年12月18日 哈尔滨工业大学
目录 实验一短路线、开路线、匹配负载S参量的测量------------------------------3 实验二定向耦合器特性的测量------------------------------------------------------6 实验三功率衰减器特性的测量-----------------------------------------------------11 实验四功率分配器特性的测量-----------------------------------------------------14 附录一RF2000操作指南-------------------------------------------------------------19 附录二射频电路基本常用单位------------------------------------------------------23 实验总结------------------------------------------------------------------------------------24
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] 图1-1 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，a1,a2分 别为网络端口“１”和端口“２”的向内的入射波；ｂ1，ｂ2分别为端口“１”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 b2=S21a1+S22a2 (1-1) 写成矩阵形式： ?? ??????????????=????? ???a a S S S S b b 212212211121 (1-2) 式中S11，S12，S21，S22组成[S]参量，它们的物理意义分别为 S11=11 a b 02=a “2”端口外接匹配负载时， “1”端口的反射系数 S21=12 a b 02=a “2”端口外接匹配负载时， “1”端口至“2”端口的传输系数 S12=21 a b 01=a “1”端口外接匹配负载时， “2”端口至“1”端口的传输系数
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。
微波技术实验指导书目录 实验一微波测量仪器认识及功率测量 实验二测量线的调整与晶体检波器校准 实验三微波驻波、阻抗特性测量 实验一微波测量仪器认识及功率测量 实验目的 （1）熟悉基本微波测量仪器； （2）了解各种常用微波元器件； （3）学会功率的测量。 实验内容 一、基本微波测量仪器 微波测量技术是通信系统测试的重要分支，也是射频工程中必备的测试技术。它主要包括微波信号特性测量和微波网络参数测量。 微波信号特性参量主要包括：微波信号的频率与波长、电平与功率、波形与频谱等。微波网络参数包括反射参量（如反射系数、驻波比）和传输参量（如[S]参数）。 测量的方法有：点频测量、扫频测量和时域测量三大类。所谓点频测量是信号只能工作在单一频点逐一进行测量；扫频测量是在较宽的频带内测得被测量的频响特性，如加上自动网络分析仪，则可实现微波参数的自动测量与分析；时域测量是利用超高速脉冲发生器、采样示波器、时域自动网络分析仪等在时域进行测量，从而得到瞬态电磁特性。 图1-1 是典型的微波测量系统。它由微波信号源、隔离器或衰减器、定向耦合器、波长/频率计、测量线、终端负载、选频放大器及小功率计等组成。 图 1-1 微波测量系统 二、常用微波元器件简介 微波元器件的种类很多，下面主要介绍实验室里常见的几种元器件： （1）检波器（2）E-T接头（3）H-T接头（4）双T接头 （5）波导弯曲（6）波导开关（7）可变短路器（8）匹配负载 （9）吸收式衰减器（10）定向耦合器（11）隔离器 三、功率测量 在终端处接上微波小功率计探头，调整衰减器，观察微波功率计指示并作相应记录。 微波元器件的认识 螺钉调配器 E-T分支与匹配双T 波导扭转 匹配负载 波导扭转 实验总结：在实验中我们认识了各种的微波元器件，让我们更好的理解课本上的知识，更是为了以后的实验做了准备。 实验二测量线的调整与晶体检波器校准 实验目的 （1）学会微波测量线的调整； （2）学会校准晶体检波器特性的方法； （3）学会测量微波波导波长和信号源频率。 实验原理
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
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
实验一一般微波测试系统的调试 一、实验目的 1．了解一般微波测试系统的组成及其主要元、器件的作用，初步掌握它们的调整方法。 2．掌握频率、波导波长和驻波比的测量方法。 3．掌握晶体校正曲线的绘制方法。 二、实验装置与实验原理 常用的一般微波测试系统如1-1所示（示意图）。 微波 信号源 隔离 器 可变衰减器 频率计精密 衰减 器 测量线终端 负载 测量放大器图1-1 本实验是由矩形波导（3厘米波段， 10 TE模）组成的微波测试系统。其中，微波信号源（固态源或反射式速调管振荡器）产生一个受到（方波）调制的微波高频振荡，其可调频率范围约为7.5~12.4GHz。隔离器的构成是：在一小段波导内放有一个表面涂有吸收材料的铁氧体薄片，并外加一个恒定磁场使之磁化，从而对不同方向传输的微波信号产生了不同的磁导率，导致向正方向（终端负载方向）传播的波衰减很小，而反向（向信号源）传播的波则衰减很大，此即所谓的隔离作用，它使信号源能较稳定地工作。频率计实际上就是一个可调的圆柱形谐振腔，其底部有孔（或缝隙）与波导相通。在失谐状态下它从波导内吸收的能量很小，对系统影响不大；当调到与微波信号源地频率一致（谐振）时，腔中的场最强，从波导（主传输线）内吸收的能量也较多，从而使测量放大器的指示数从某一值突然降到某一最低值，如图1－2(a)所示。此时即可从频率计的刻度上读出信号源的频率。从图1-1可知，腔与波导（主传输线）只有一个耦合元件（孔），形成主传输线的分路，这种连接方式称为吸收式（或称反应式）连接方法。另一种是，腔与主传输线有两个耦合器件，并把腔串接于主传输线中，谐振时腔中的场最强，输出的能量也较多，因而测量放大器的指示也最大，如
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
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,
实验一、微波测量基础知识 班级：核32 姓名：杨新宇学号：2013011806 同组成员：杨宗谕一、实验目的 （1）了解和掌握信号发生器使用及校准。 （2）了解微波测量系统的基本组成和工作原理。 （3）掌握常用微波测量系统各器件的调整和使用方法。 （4）频率计（波长表）校准。 （5）了解和掌握测量线使用方法 二、实验原理及系统组成 1、微波信号源 图1是微波信号源的基本框图。通常由微波信号源、微波测量装置和指示器三部分组成。 它负责提供一定频率和功率的微波信号。同低频信号源一样，其信号可以是连续波也可以是调制波，工作方式有点频、扫频两种状态工作。微波信号源被广泛应用的类型主要有以下两种： （1）标准信号发生器 标准信号发生器其输出信号的频率、功率和调制系数可在一定范围内调节（有时调制系数可以固定不变），并能准确读数且屏蔽良好。它能做到输出微波信号准确已知，并能精细调节，特别是能将信号功率连续衰减到毫瓦、微瓦级电平，根据不同用途可具有不同的调制方式。 （2）扫频信号发生器 扫频信号发生器是能产生扫频信号的微波信号源，它能从所需频率范围的一端连续地“扫变”到另一端，所以能直接得到各个频率上的测量结果，在示波器或者记录仪上立即显示出所需要的频率特性曲线。
本实验采用的微波源是YM1123 标准信号发生器，工作在等幅模式下。 2、微波测量装置 微波测量装置如图2 所示。主要包括驻波测量线、调配元件、待测元件和辅助元件（如短路器、衰减器、匹配负载、移相器等）。 3、指示器部分 指示器是用于显示测量信号特性的仪表，如直流电流表、测量放大器、功率计、示波器、数字频率计、频率计（波长表）等。 4、元件基本原理及作用 信号源：本次实验采用YM1123标准信号发生器作为信号源，测量时工作在等幅模式，非测量时工作在其他模式，具体原理见本节第一部分。 数字频率计：由于信号源显示的频率不准，所以要用一个数字频率计来进行频率校准。后面的频率值均为数字频率计的示数。 同轴波导转换：将同轴线和后面的矩形波导连接起来，将同轴线中的TEM波转变成要测量的微波信号。 隔离器：隔离器是单向通过的，可以屏蔽反射波，保护信号源。 可变衰减器：用一个薄片插入波导，可以吸收微波的能量，衰减微波的功率，通过调节薄片插入深度来调整吸收能量的大小，在实验开始时将其调至最大值，保护后面的元件。实验过程中用来将微波功率衰减到适合测量的值（大约10-20mV）。 波长表：用来测量微波信号频率，本次实验用的波长表是吸收式波长表，当波长表的谐振腔与信号源谐振时，主波导中一部分能量被耦合到波长表谐振腔内，因此电表指示明显下降。电表指示最小时，波长表所对应的频率为信号源工作频率。 波导型晶体检波器：将波导中的微波信号转变成电流信号或电压信号，方便测量，本次实验中将信号转变成电压信号，再用万用表进行测量。 万用表：测量波导型晶体检波器输出的电压信号，从而得到微波功率。
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：
微波技术基础实验 实验名称：微波元件特性参数测量班级：通信学号：U2013 姓名： 2016年3月31日
一实验目的 1、 掌握利用矢量网络分析仪扫频测量微带谐振器 Q 值的方法。 2、 学会使用矢量网络分析仪测量微波定向耦合器的特性参数。 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。 二实验原理 1. 微波谐振腔Q 值的测量 品质因数Q 是表征微波谐振系统的一个重要的技术参量，品质因素 Q 描述了谐 振系统频率选择性的优劣及电磁能量损耗程度。它定义为 W W T 其中P 为腔的平均损耗功率，W 为腔内的储能 品质因素Q 的测量方法很多，例如：功率传输法、功率反射法、阻抗法等 等，通常 可根据待测谐振腔Q 值的大小、外界电路耦合的程度及要求的精度等， 选用不同的测量方法。本实验主要运用扫频功率传输法来测量微带谐振器的 Q 值。 功率传输法是根据谐振腔的功率传输特性来确定它的 Q 值。图2-1表示测量谐振 腔功率特性的方框图 W RT
P1*J P" 图2-1测量谐振腔功率传输特性的方框图 当微波振荡源的频率逐渐改变时，由于谐振腔的特性，传输到负载的功率将 随着改变，它与频率的关系曲线如图 2-2所示。 图2-2谐振腔传输功率与频率的关系曲线 根据功率传输法测量谐振腔的等效电路可推得， 谐振腔两端同时接有匹配微 波源和匹配负载时的有载品质因数为 Q L —fo 如（2-1） f 2 f l f 式（2-1）中f 。为谐振腔的谐振频率，f i 、f 2是传输功率巳自最大值下降到一半 时的半功率点”的频率。f 2与右之间的差值f 为谐振频率的通频带。 2. 微波定向耦合器 2.1工作原理与特性参数 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 状线及微带线等几种类型。理想的定向耦合器一般为互易无损四口网络， 如图2-3 所示。定向耦合器包含主线和副线两部分， 在主线中传输的微波功率经过小孔或 间隙等耦合机构，