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微波技术与天线实验指导书南京工业大学信息科学与工程学院通信工程系目录实验一微波测量系统的熟悉和调整 - 2 -实验二电压驻波比的测量 - 9 -实验三微波阻抗的测量与匹配 - 12 -实验四二端口微波网络阻抗参数的测量 - 17 -实验一微波测量系统的熟悉和调整一、实验目的1. 熟悉波导测量线的使用方法；2. 掌握校准晶体检波特性的方法；3. 观测矩形波导终端的三种状态（短路、接任意负载、匹配）时，TE10波的电场分量沿轴向方向上的分布。
二、实验原理1. 传输线的三种状态对于波导系统，电场基本解为(1) 当终端接短路负载时，导行波在终端全部被反射――纯驻波状态。
在x=a/2处其模值为：最大值和最小值为：(2) 终端接任意负载时，导行波在终端部分被反射――行驻波状态。
在x=a/2处由此可见，行驻波由一行波与一驻波合成而得。
其模值为：可得到最大值和最小值为：(3) 终端接匹配负载时，导行波仅有入射波而无反射波――行波状态。
其模值为由上述可知，在测量线的终端分别接上短路器、任意负载和匹配负载，移动探针位置，都可以观测到测量线中不同位置的电场强度（复振幅大小）对应的电流指示读数。
2. 由测量线的基本工作原理可知，指示器的读数1是探针所在处|E|对应的检波电流。
任一位置处|E|与I的对应关系应视检波晶体二极管的检波特性而定。
一般，这种关系可通过对二极管定标而确定。
所谓定标，就是找出电场的归一化值|E’|与I的对应关系。
我们知道，当测量线终端短路时：如果我们取任意一零点（波节点）作为坐标起始位置，且坐标用d表示，则：晶体二极管上的检波电压u正比于探针所在处|E’|。
所以上式可用u的归一化值u’来表示。
即：晶体二极管的检波电流I与检波电压u之间的关系为：式中c为比例常数，n为检波率。
式中c’为比例常数。
3. 当测量线的探针插入波导时，在波导中会引入不均匀性，从而影响系统的工作状态。
探针在开槽线中与电场耦合，其效果相当于在等效传输线上并联了一个探针支路。
电磁场与电磁波（天线部分）实验报告实验二班级：2011211120班姓名：刘谋亚学号：2011210582班内序号：14实验二网络分析仪测试八木天线方向图1.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。
2.实验原理实验中用的是七单元八木天线，包括一个有源振子，一个反射器，五个引向器（在此图中再加2个引向器即可）图2.1 八木天线原理图引向器略短于二分之一波长，主振子等于二分之一波长，反射器略长于二分之一波长，两振子间距四分之一波长。
此时，引向器对感应信号呈“容性”，电流超前电压90°；引向器感应的电磁波会向主振子辐射，辐射信号经过四分之一波长的路程使其滞后于从空中直接到达主振子的信号90°，恰好抵消了前面引起的“超前”，两者相位相同，于是信号叠加，得到加强。
反射器略长于二分之一波长，呈感性，电流滞后90°，再加上辐射到主振子过程中又滞后90°，与从反射器方向直接加到主振子上的信号正好相差了180°，起到了抵消作用，一个方向加强，一个方向削弱，便有了强方向性。
发射状态作用过程亦然。
3.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（f=600MHz、900MHz、1200MHz），分析八木天线方向图特性。
4.实验数据当f=600MHz时，接收信号分贝强度（对数）方向图：图4.1 f=600MHz接收信号方向图（dB）当f=600MHz时，接收信号百分比强度方向图：图4.2 f=600MHz接收信号方向图（%）从百分比图和数据得出有两个峰值方向，分别为292°（幅度为96.7%）和98°（幅度为99.8%）。
微波技术与天线实验报告微波技术与天线实验报告引言：微波技术和天线是现代通信领域中不可或缺的重要组成部分。
微波技术的应用范围广泛，包括无线通信、雷达、卫星通信等领域。
而天线作为微波信号的收发器，起到了关键的作用。
本实验旨在通过实际操作和测量，探索微波技术与天线的基本原理和应用。
实验一：微波信号的传输特性测量在本实验中，我们使用了一对微波发射器和接收器，通过测量微波信号的传输特性，来了解微波信号在传输过程中的衰减和干扰情况。
首先，我们将发射器和接收器分别连接到示波器上，并设置合适的频率和功率。
然后，将发射器放置在一个固定位置，接收器在不同距离上进行测量。
通过记录示波器上的信号强度，并计算出衰减值，我们可以得到微波信号在传输过程中的衰减情况。
实验结果表明，在传输距离增加的情况下，微波信号的强度逐渐减弱，呈指数衰减的趋势。
同时，我们还观察到在某些距离上，微波信号受到了干扰，出现了明显的波动和噪声。
这些干扰可能来自于周围的电磁辐射或其他无线设备的干扰。
实验二：天线的性能测量在本实验中，我们选择了不同类型的天线，并通过测量其增益、方向性和波束宽度等参数，来评估天线的性能。
首先，我们使用一个定位器来确定天线的指向性。
通过调整定位器的方向，观察信号强度的变化，我们可以确定天线的主瓣方向。
然后，我们通过改变接收器的位置和角度，测量不同方向上的信号强度，从而计算出天线的增益。
实验结果表明，不同类型的天线具有不同的性能特点。
某些天线具有较高的增益和较窄的波束宽度，适用于需要远距离传输和精确定位的应用。
而其他天线则具有较宽的波束宽度，适用于覆盖范围广泛的通信需求。
实验三：微波技术在通信领域的应用微波技术在通信领域有着广泛的应用。
其中，微波通信是最为常见和重要的应用之一。
通过使用微波信号进行通信，可以实现高速、稳定的数据传输。
微波通信广泛应用于无线网络、卫星通信和移动通信等领域。
此外，微波雷达也是微波技术的重要应用之一。
《微波技术与天线实验》课程实验报告实验二:学院通信工程班级13083414学号13041403姓名李倩指导教师魏一振2015年11 月12 日实验名称：集总参数滤波器设计1.实验目的（1）通过此次实验，我们需要熟悉集总参数滤波器软件仿真过程，且通过亲自实验来进一步熟悉MWO2003 的各种基本操作。
（2）本次实验我们需要用到MWO2003 的优化和Tune 等工具，要求熟练掌握MWO 提供的这些工具的使用方法和技巧。
2.实验内容设计一个九级集总参数低通滤波器，要求如下：通带频率范围：0MHz～400MHz增益参数S 21：通带内0MHz～400MHz S 21 >--0.5dB阻带内600MHZ以上S 21 <-50dB反射系数S 11：通带内0MHz～400MHz S 11 <-10dB 3.实验结果实验电路原理结构图：运行结果：4.思考题（1）如果要你设计的是高通滤波器，与前面相比，需要变化那几个步骤？带宽和截止频率参数的设计、结构图的设计需要改变，所以原理图属性设置、画结构图、元件参数设置、参数优化步骤需要改变。
首先需要改变电路图的结构，如下图将原来的电容接地改成电感接地。
之后在优化参数进行重新设置。
也就是将原来0~400MHZ的优化条件改成400MHZ~MAX的频率范围。
原来的600~MAX的改为0~600MHZ的频率范围。
如下图之后重复上述仿真可以得到如下结果可见这样设计并不是十分的完美，在0~300MHZ内基本满足条件，在之后增益略微有偏差。
反射系数在某个区域内比较符合。
（2）你在优化设计过程中，那些参量调解对优化结果影响最大？（最敏感）在优化过程中，电容c1和c0的参量调节对优化结果影响最大。
微波技术与天线仿真实验报告.docx《微波技术与天线》HFSS仿真实验报告实验⼆H⾯T型波导分⽀器设计⼀．仿真实验内容和⽬的使⽤HFSS设计⼀个带有隔⽚的H⾯T型波导分⽀器,⾸先分析隔⽚位于T型波导正中央,在8~10GHz的⼯作频段内,波导输⼊输出端⼝的S参数随频率变化的关系曲线以及10GHz时波导表⾯的电场分布；然后通过参数扫描分析以及优化设计效⽤分析在10GHz处输⼊输出端⼝的S参数随着隔⽚位置变化⽽变化的关系曲线；最后利⽤HFSS优化设计效⽤找出端⼝三输出功率是端⼝⼆输出功率两倍时隔⽚所在位置。
⼆．设计模型简介整个H⾯T型波导分为两个部分：T型波导模型,隔⽚。
见图1。
图1三．建模和仿真步骤1.运⾏HFSS并新建⼯程,把⼯程另存为Tee.hfss。
2.选择求解类型：主菜单HFSS→solution type→driven modal,设置求解类型为模式驱动。
3.设置长度单位：主菜单modeler→units→in,设置默认长度单位为英⼨。
4.创建长⽅体模型1）从主菜单选择draw→box,进⼊创建长⽅体模型的⼯作状态,移动⿏标到HFSS⼯作界⾯的右下⾓状态栏,在状态栏输⼊长⽅体的起始点坐标为（0,-0.45,0）,按下回车键确认之后在状态栏输⼊长⽅体的长宽⾼分别为2,0.9,0.4。
2）再次按下回车键之后,在新建长⽅体的属性对话框修改物体的位置,尺⼨,名称,材料和透明度等属性。
在attribute选项卡中将长⽅体名称项（name）修改为Tee,材料属性（material）保持为真空（vacuum）不变,透明度（transparent）设置为0.4。
3）设置端⼝激励4）复制长⽅体第⼆个和第三个臂5）合并长⽅体5.创建隔⽚1）创建⼀个长⽅体并设置位置和尺⼨2）执⾏相减操作上诉步骤完成后即可得到H⾯T型波导的三维仿真模型图如图2所⽰图26.分析求解设置1）添加求解设置：在⼯程管理窗⼝中展开⼯程并选中analyse节点,单击右键,在弹出的快捷菜单中选择add solution type并设置相关参数,完成后⼯程管理窗⼝的analyse节点下会添加⼀个名称为setup1的求解设置项2）添加扫频设置：在⼯程管理窗⼝中展开analysis节点,右键单击前⾯添加的setup1求解设置项,在弹出菜单中单击add frequency sweep,并设置sweep name,sweep type,等参数。
实习报告我在微波天线专业实习期间，获得了丰富的实践经验和知识。
微波天线是无线通信系统中重要的组成部分，其性能的好坏直接影响到通信系统的质量和稳定性。
在实习过程中，我深入了解了微波天线的基本原理、结构设计、性能分析等方面的内容，并通过实际操作，提高了自己的实践能力。
首先，我了解了微波天线的基本原理。
微波天线是一种用于传输和接收微波信号的装置，其工作原理基于电磁波的辐射和接收。
微波天线的主要组成部分有振子、馈线、匹配网络等。
振子是天线的主体部分，其辐射特性决定了天线的性能。
馈线是将信号从振子传输到匹配网络的通道，匹配网络则用于实现天线与馈线的阻抗匹配，提高信号传输效率。
其次，我学习了微波天线的结构设计。
微波天线的结构设计与其工作频率、辐射特性、应用场景等因素有关。
常见的微波天线有 dipole 天线、yagi-uda 天线、log-periodic 天线等。
其中，dipole 天线结构简单，但性能一般；yagi-uda 天线具有较高的增益和方向性，但结构较复杂；log-periodic 天线覆盖频率范围广，但尺寸较大。
在实际设计中，需要根据具体需求选择合适的天线结构。
接着，我了解了微波天线的性能分析。
微波天线的性能主要体现在方向性、增益、阻抗匹配、驻波比等方面。
方向性是指天线在某一方向上的辐射强度与总辐射强度的比值，反映了天线对某一方向的信号的接收和发送能力。
增益是指天线相对于理想天线在某方向上的信号增强倍数，反映了天线的辐射效率。
阻抗匹配是指天线与馈线的输入阻抗相等，使得信号传输效率最高。
驻波比是指天线输入端的最大电压与最小电压的比值，反映了天线系统的匹配程度。
通过性能分析，可以评估微波天线的性能优劣，为实际应用提供依据。
最后，我通过实际操作，提高了自己的实践能力。
在实习过程中，我参与了微波天线的搭建、调试和测试等工作。
通过实际操作，我掌握了微波天线的安装方法、调试技巧以及测试流程。
此外，我还学习了如何使用相关仪器设备，如矢网、信号源、频谱仪等，进行微波天线性能的测试和分析。
微波技术与天线实验报告书实验目的：本实验旨在使学生了解微波技术的基本理论，掌握微波天线的工作原理和设计方法，并通过实验操作加深对微波天线性能测试的理解和应用。
实验原理：微波技术是利用波长在1毫米至1米之间的电磁波进行通信的技术。
微波天线作为微波通信系统中的关键部件，其设计和性能直接影响到通信系统的整体性能。
微波天线通常分为线极化天线和圆极化天线，它们在不同的应用场景中有着不同的优势。
实验设备和材料：1. 微波信号源2. 微波天线测试系统3. 标准天线4. 待测天线5. 测量仪器（如频率计、功率计等）6. 连接电缆及相关配件实验步骤：1. 连接微波信号源和测试系统，确保信号源输出稳定。
2. 将标准天线与待测天线分别连接到测试系统，并记录其性能参数。
3. 调整待测天线的位置和角度，观察其对信号接收的影响。
4. 记录不同条件下的测试数据，包括增益、波束宽度、方向性等。
5. 分析测试数据，评估天线性能，并与理论值进行比较。
实验结果：通过本次实验，我们得到了以下结果：- 待测天线在特定频率下的增益为XX dBi。
- 波束宽度为XX度。
- 方向性比为XX。
- 与标准天线相比，待测天线在XX条件下性能更优。
实验分析：根据实验数据，我们可以分析待测天线的性能特点。
例如，增益的高低直接影响到天线的信号接收能力，波束宽度则决定了天线的覆盖范围。
通过与标准天线的对比，我们可以更清晰地了解待测天线的优势和不足。
实验结论：本次实验成功地完成了微波天线的性能测试，加深了学生对微波技术与天线工作原理的理解。
通过对实验数据的分析，我们认识到了天线设计的重要性以及在实际应用中需要考虑的因素。
实验结果表明，合理的天线设计可以显著提高通信系统的性能。
注意事项：1. 实验过程中应确保所有设备连接正确，避免信号干扰。
2. 在调整天线位置和角度时，应小心操作，避免损坏设备。
3. 实验结束后，应整理实验设备，确保实验室的整洁和安全。
实验日期：[填写实验日期]实验人员：[填写实验人员姓名]指导教师：[填写指导教师姓名]。
电磁场、微波测量实验报告姓名：学号：学院：电子信息工程学院实验1 电磁喇叭天线特性测量一、实验目的研究电磁喇叭天线方向性图的测量方法以及天线的互易性原理。
二、实验仪器及装置图1、三厘米固态信号源2、喇叭天线3、分度转台及支柱4、微分表三、实验原理由于在通信、雷达等用途中，天线都处于它的远区，所以正确的测试天线的远区场辐射特性非常重要。
天线参量是描述天线辐射特性的量，可用实验的方法测定。
天线参量的测量是设计天线和调整天线的重要手段，其中最重要的是测量其辐射场幅值分布的方向性，其表征量是天线的方向函数及方向图。
四、实验内容及步骤1、按图连接好装置。
2、整机机械调整:首先旋转工作平台使0度刻线与固定臂上只针对正，在转动活动臂使活动臂上的指针对正在工作平台180度刻线上。
3、固定被测天线，而把辅助天线沿以被测天线为中心，距离r为半径的圆周运动转动平台记录工作平台角度及微安表度数。
Y oz平面方向图的数据逆时针转动角度180 177 174 171 168 165 162 159 156 153 150 147微安100 94 80 62 46 32 20 10 6 4 2 0顺时针转动角度-180 -177 -174 -171 -168 -165 -162 -159 -156 -153 -150 -147微安100 96 92 80 60 44 26 18 10 6 4 2逆时针转动顺时针转动Xoz 平面方向图数据逆时针转动逆时针转动角度 180177174171168165162159156153150147微安 100 92 80 56 36 20 8 2 0 0 0 0顺时针转动角度 -180 -177 -174 -171 -168 -165 -162 -159 -156 -153 -150 -147微安100 96 88 70 52 30 12 4 2 0 0 0顺时针转动实验2 电磁波参量的测量一、实验目的（1）在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性如E、H和S 互相垂直。
微波技术与天线实验报告单实验目的：本实验旨在使学生了解微波的基本特性，掌握微波天线的工作原理和设计方法，并通过实际操作加深对微波传输和天线理论的理解。
实验原理：微波是一种频率在300MHz至300GHz之间的电磁波。
它具有波长短、穿透力强、传播速度快等特点。
微波天线是用于发射和接收微波信号的设备，常见的有抛物面天线、喇叭天线等。
微波天线的设计需要考虑频率、增益、波束宽度等多个因素。
实验设备：1. 微波信号发生器2. 微波功率计3. 微波天线（抛物面天线、喇叭天线等）4. 测量尺5. 频谱分析仪6. 连接线和适配器实验步骤：1. 连接微波信号发生器至微波天线，确保连接正确无误。
2. 调整微波信号发生器的频率，选择适合的微波频率进行实验。
3. 使用频谱分析仪监测天线接收到的信号，记录信号的频率和强度。
4. 改变天线的位置和方向，观察信号强度的变化，记录不同位置和方向下的信号接收情况。
5. 使用微波功率计测量天线的发射功率，确保发射功率在安全范围内。
6. 根据实验数据，分析天线的增益、波束宽度等参数。
实验结果：通过本次实验，我们得到了以下结果：- 微波天线在不同频率下接收信号的强度有所差异，这与天线的频率响应特性有关。
- 改变天线的位置和方向，可以观察到信号强度的显著变化，这表明天线的波束宽度和方向性对信号接收有重要影响。
- 微波天线的发射功率在安全范围内，符合实验要求。
实验结论：通过本次微波技术与天线实验，我们验证了微波天线的基本工作原理和性能参数。
实验结果表明，天线的设计和使用需要综合考虑频率、增益、波束宽度等多个因素，以达到最佳的通信效果。
此外，实验也加深了我们对微波传输理论的认识，为进一步的学习和研究打下了基础。
实验心得：在本次实验中，我深刻体会到了理论与实践相结合的重要性。
通过亲自操作和观察，我对微波天线的工作原理有了更加直观的理解。
同时，实验过程中遇到的问题和挑战也锻炼了我的解决问题的能力。
天线实验报告(DOC)实验一 半波振子天线的制作与测试一、实验目的1、掌握50欧姆同轴电缆与SMA 连接器的连接方法。
2、掌握半波振子天线的制作方法。
3、掌握使用“天馈线测试仪”测试天线VSWR 和回波损耗的方法。
4、掌握采用“天馈线测试仪” 测试电缆损耗的方法。
二、实验原理（1）天线阻抗带宽的测试测试天线的反射系数（S 11），需要用到公式（1-1）： )ex p(||0011θj Z Z Z Z S A A Γ=+-= （1-1）根据公式（1-1），只要测试出来的|Γ|值低于某个特定的值，就可以说明在此条件下天线的阻抗Z A 接近于所要求的阻抗Z 0（匹配），在天线工程上，Z 0通常被规定为75Ω或者50Ω，本实验中取Z 0=50Ω。
天线工程中通常使用电压驻波比（VSWR ）ρ以及回波损耗（Return Loss ，RL ）来描述天线的阻抗特性，它们和|Γ|的关系可以用公式（1-2）和（1-3）描述：||1||1Γ-Γ+=ρ （1-2） |)lg(|20Γ-=RL [dB]（1-3） 对于不同要求的天线，对阻抗匹配的要求也不一样，该要求列于表1-1中。
表1-1 工程上对天线的不同要求（供参考）（2）同轴电缆的特性阻抗本实验采用50欧姆同轴电缆，其外皮和内芯为金属，中间填充聚四氟乙烯介质（相对介电常数2.2r ε=）。
其特性阻抗计算公式如下：0b Z a ⎛⎫= ⎪⎝⎭ （1-4）式中 a ——内芯直径；b ——外皮内直径。
三、实验仪器（1）Anritsu S331D 天馈线测试仪图1-1 Anritsu S331D天馈线测试仪表1-2 Anritsu S331D天馈线测试仪主要性能指标参数名称参数值频率范围25MHz-4000MHz频率分辨率100kHz输出功率< 0dBm回波损耗范围0.00-54.00dB（分辨率：0.01dB）驻波比范围0.00-65.00 （分辨率：0.01）（2）50欧姆同轴电缆、SMA连接器、热塑管、直径2.5mm和0.5mm铜丝、泡沫（用于支撑和固定天线）和酒精棉等。
微波技术与天线实验报告一、实验名称：测量微波通信系统各模块的特性参数二、实验目的与要求◆了解矢量网络分析仪的工作原理◆理解模块的频率特性、驻波比、反射系数、插损、S参数等概念◆测量并分析微波通信系统各模块的S参数三、实验设备：矢量网络分析仪、PNA 天线实验测量仪四、实验原理(共同部分)1.矢量网络分析仪的工作原理矢量网络分析仪器是一种电磁波能量的测试设备。
矢量网络分析仪的原理与使用力直接取决于系统的动态范围指标。
相位波动参数的测试是利用矢量网络分析仪的电子延迟(Electrical Delay)功能来实现的。
直接观察插入相移通常不是很有用，这是因为器件的电长度相移相对于频率呈现负斜率(器件越长，斜率越大)。
由于只有偏离线性相移才会引起失真，因此希望移去相位响应的线性部分。
利用网络分析仪的电子延迟功能，能够抵消被测器件的电长度，结果得到与线性相移的偏差，即相位波动(失真)。
矢量网络分析仪既能测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值，又能测相位，矢量网络分析仪能用史密斯圆图显示测试数据。
2.几个重要的概念频率特性：系统频率响应与输入信号的复数比称为频率特性，频率特性表征了系统输入输出之间的关系，故可由频率特性来分析系统性能。
驻波比：驻波比全称为电压驻波比，又名VSWR和SWR，为英文Voltage Standing Wave Ratio的简写。
在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Vmax ，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin ，形成波节。
其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。
这种合成波称为行驻波。
驻波比是驻波波腹处的电压幅值Vmax与波节处的电压幅值Vmin之比。
驻波比就是一个数值，用来表示天线和电波发射台是否匹配。
如果 SWR 的值等于1，则表示发射传输给天线的电波没有任何反射，全部发射出去，这是最理想的情况。
如果SWR 值大于1，则表示有一部分电波被反射回来，最终变成热量，使得馈线升温。
实验一 半波振子天线的制作与测试一、实验目的1、掌握50欧姆同轴电缆与SMA 连接器的连接方法。
2、掌握半波振子天线的制作方法。
3、掌握使用“天馈线测试仪”测试天线VSWR 和回波损耗的方法。
4、掌握采用“天馈线测试仪” 测试电缆损耗的方法。
二、实验原理（1）天线阻抗带宽的测试 测试天线的反射系数（S 11），需要用到公式（1-1）：)ex p(||011θj Z Z Z Z S A A Γ=+-=（1-1）根据公式（1-1），只要测试出来的|Γ|值低于某个特定的值，就可以说明在此条件下天线的阻抗Z A 接近于所要求的阻抗Z 0（匹配），在天线工程上，Z 0通常被规定为75Ω或者50Ω，本实验中取Z 0=50Ω。
天线工程中通常使用电压驻波比（VSWR ）ρ以及回波损耗（Return Loss ，RL ）来描述天线的阻抗特性，它们和|Γ|的关系可以用公式（1-2）和（1-3）描述：||1||1Γ-Γ+=ρ（1-2）|)lg(|20Γ-=RL [dB]（1-3）对于不同要求的天线，对阻抗匹配的要求也不一样，该要求列于表1-1中。
表1-1 工程上对天线的不同要求（供参考）天线带宽驻波系数ρ的要求 反射系数|Γ|的要求 反射损耗RL 的要求 窄带（相对带宽5%以下）ρ≤1.2或1.5|Γ|≤0.09或0.2 ≥21dB 或14dB 宽带（相对带宽20%以下） ρ≤1.5或2 |Γ|≤0.2或0.33≥14dB 或10dB 超宽带ρ≤2或2.5，甚至更大 |Γ|≤0.33或0.43≥10dB（2）同轴电缆的特性阻抗本实验采用50欧姆同轴电缆，其外皮和内芯为金属，中间填充聚四氟乙烯介质（相对介电常数 2.2r ε=）。
其特性阻抗计算公式如下：060ln r b Z a ε⎛⎫=⎪⎝⎭（1-4）式中 a ——内芯直径； b ——外皮内直径。
三、实验仪器（1）Anritsu S331D天馈线测试仪图1-1 Anritsu S331D天馈线测试仪表1-2 Anritsu S331D天馈线测试仪主要性能指标参数名称参数值频率范围25MHz-4000MHz频率分辨率100kHz输出功率< 0dBm回波损耗范围0.00-54.00dB（分辨率：0.01dB）驻波比范围0.00-65.00 （分辨率：0.01）（2）50欧姆同轴电缆、SMA连接器、热塑管、直径2.5mm和0.5mm铜丝、泡沫（用于支撑和固定天线）和酒精棉等。
微波与天线实验报告学生姓名：班级：专业：指导老师：2015.11实验一基本辐射单元方向图一、实验目的基本辐射单元，指的是基本电振子（电偶极子），基本磁振子（磁偶极子），基本缝隙，惠更斯面元等。
它们是构成实际天线的基本单元。
通过本次实验使学员们了解这些基本辐射单元在空间产生的辐射场。
二、实验指导实验界面有三个显示区：立体方向图、E面方向图、H面方向图，分别用来显示基本辐射单元在空间产生的辐射场的立体方向图、E面方向图和H面方向图。
界面下端有，则基本电振子的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见基本电振子所辐射的电磁场强度不仅与r有关，而且与观察方向θ有关。
在振子的轴线方向，场强为零；在垂直于振子轴的方向上，场强最大；在其它方向上，场强正比于sin。
，则基本磁振子的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见基本磁振子所辐射的电磁场的空间图形与基本电振子一样，这是因为基本电振子的辐射是振子上电流产生的辐射与基本磁振子的辐射是振子表面切向磁场产生的磁场是等效的。
，则基本缝隙的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见基本缝隙所辐射的电磁场与基本磁振子完全相同，基本缝隙与基本磁振子是等效的。
，则惠更斯面元的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见惠更斯面元所辐射的电磁场在空间是一个对称于面元法线的心脏形方向图。
点击按钮三、实验结果1.基本电振子2.基本磁振子3.基本缝隙4.惠更斯面源实验二对称振子方向图一、实验目的通过实验了解对称振子的远区空间辐射场的具体情况。
了解对称振子的方向性函数与振子的臂长l有关，是振子臂电气长度的函数。
振子臂长较短时，波瓣较宽，方向性较差；随着臂长增加，方向性逐渐改善；但是臂长超过半个波长时,会出现一些边波瓣，甚至会使主波瓣发生分裂。
使学员明白对称振子的臂长在四分之一波长附近时，没有边波瓣，主波瓣随臂长的变化也不显著，半波对称振子在天线中得到普遍应用。
二、实验指导界面有三个显示区：立体方向图、E面方向图、H面方向图，分别用来同时显示对称振子的立体图、E面方向图、H面方向图。
微波技术与天线实验报告微波技术与天线实验报告引言：微波技术是一门应用广泛的技术，涉及到通信、雷达、无线电等多个领域。
天线作为微波技术中的重要组成部分，对于信号的发射和接收起着至关重要的作用。
本实验旨在通过对微波技术和天线的实验研究，探索其原理和应用。
一、微波技术的基本原理微波技术是指在射频范围内工作的电磁波技术，其频率范围一般为300MHz至300GHz。
微波技术的基本原理是利用微波信号的特性进行信息的传输和处理。
微波信号具有高频率、高速度和较小的传播损耗等特点，因此在通信和雷达等领域得到广泛应用。
二、微波技术的实验装置本实验使用了微波发生器、微波信号源、微波功率计等实验装置。
微波发生器用于产生微波信号，微波信号源用于提供稳定的微波信号，微波功率计用于测量微波信号的功率。
这些实验装置是进行微波技术实验的基础设备。
三、微波技术的实验内容1. 微波信号的产生和调制实验在实验中，我们使用微波发生器产生微波信号，并通过调制器对信号进行调制。
通过改变调制器的参数，可以实现不同调制方式的微波信号产生。
2. 微波信号的传输和接收实验在实验中，我们使用微波信号源产生微波信号，并通过传输线将信号传输到接收端。
通过改变传输线的长度和材料等参数，可以观察到微波信号的传输特性。
3. 微波信号的功率测量实验在实验中，我们使用微波功率计对微波信号的功率进行测量。
通过改变微波发生器的输出功率和微波信号源的衰减器等参数，可以观察到微波信号的功率变化规律。
四、天线的基本原理天线是将电磁波信号转换为电流或电压信号的装置，具有发射和接收信号的功能。
天线的基本原理是利用电磁波与导体之间的相互作用，将电磁波的能量转换为电流或电压信号。
五、天线的实验装置本实验使用了天线、信号发生器、示波器等实验装置。
信号发生器用于产生信号，天线用于发射和接收信号，示波器用于观察信号的波形和频谱。
六、天线的实验内容1. 天线的辐射特性实验在实验中，我们使用天线发射信号，并通过示波器观察信号的波形和频谱。
百度文库 - 好好学习，天天向上微波技术与天线实验报告姓名：才正国学号：50班级：F0703002指导教师：龙沪强任课教师：袁斌实验一基本低功率微波波导测试系统的熟悉与正确调试一.实验目的：通过本次实验，基本熟悉低功率微波波导测试系统的基本构成以及正确调试的操作方法，学会四点平均法测波导波长，掌握晶体定标曲线的测定方法。
二.实验仪器与预习要求：1.实验主要仪器：（1）X波段信号源（YM1123）（2）1kHz选频放大器（YM3892）（3）驻波测量器（TC26）（4）可变衰减器（BD-20-2）（5）直读式频率计（PX16）（6）短路板2.实验预习要求：详细阅读实验指导书，初步了解低功率微波波导测试系统的基本构成，熟悉探针电路调谐的基本原理，了解四点平均法测波导波长的基本原理。
三.实验仪器与接线框图：四. 实验原理：1. 基本微波测量系统一个小功率的微波测量系统组成如图1-1 所示：图1-1 基本微波测量系统组成微波信号源测试微波元件，必须要有微波信号源提供测试信号。
常用微波信号源可以分为简易信号发生器、标准信号发生器、功率信号发生器和扫频信号发生器。
简易信号发生器通常泛称为“微波信号发生器”。
一般要求信号频率能在一定范围内连续可调；最大信号的功率至少能达到毫瓦级并能连续控制；输出波形一般为正弦波，并至少能用一种低频方波进行开关式幅度调制。
标准信号发生器指的是屏蔽良好，输出信号的频率、功率和调制系数可以在一定范围内调节（有时调制系数可以固定不变），能精确读数的信号源。
通常用于测量微波接收机的灵敏度、选择性等指标。
功率信号发生器的功率输出要求达到瓦级，常用于测试天线性能等。
扫频信号发生器是能产生随时间作线性变化的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，在示波器或记录仪上立即显示出所需的幅频特性曲线和相频特性曲线。
●隔离器隔离器又称单向器，是一种使微波信号单向传输的非互易二端口铁氧体器件，它允许微波信号沿一个方向（正向）以很小的衰减通过，而沿另一个方向（反向）传输的波则受到很大的衰减而不能通过。
《微波技术与天线》HFSS仿真实验报告实验二H面T型波导分支器设计一．仿真实验内容和目的使用HFSS设计一个带有隔片的H面T型波导分支器，首先分析隔片位于T型波导正中央，在8~10GHz的工作频段内，波导输入输出端口的S参数随频率变化的关系曲线以及10GHz 时波导表面的电场分布；然后通过参数扫描分析以及优化设计功能分析在10GHz处输入输出端口的S参数随着隔片位置变化而变化的关系曲线；最后利用HFSS优化设计功能找出端口三输出功率是端口二输出功率两倍时隔片所在位置。
二．设计模型简介整个H面T型波导分为两个部分：T型波导模型，隔片。
见图1。
图1三．建模和仿真步骤1.运行HFSS并新建工程，把工程另存为Tee.hfss。
2.选择求解类型：主菜单HFSS→solution type→driven modal，设置求解类型为模式驱动。
3.设置长度单位：主菜单modeler→units→in，设置默认长度单位为英寸。
4.创建长方体模型1）从主菜单选择draw→box，进入创建长方体模型的工作状态，移动鼠标到HFSS工作界面的右下角状态栏，在状态栏输入长方体的起始点坐标为（0，-0.45,0），按下回车键确认之后在状态栏输入长方体的长宽高分别为2,0.9，0.4。
2）再次按下回车键之后，在新建长方体的属性对话框修改物体的位置，尺寸，名称，材料和透明度等属性。
在attribute选项卡中将长方体名称项（name）修改为Tee，材料属性（material）保持为真空（vacuum）不变，透明度（transparent）设置为0.4。
3）设置端口激励4）复制长方体第二个和第三个臂5）合并长方体5.创建隔片1）创建一个长方体并设置位置和尺寸2）执行相减操作上诉步骤完成后即可得到H面T型波导的三维仿真模型图如图2所示图26.分析求解设置1）添加求解设置：在工程管理窗口中展开工程并选中analyse节点，单击右键，在弹出的快捷菜单中选择add solution type并设置相关参数，完成后工程管理窗口的analyse节点下会添加一个名称为setup1的求解设置项2）添加扫频设置：在工程管理窗口中展开analysis节点，右键单击前面添加的setup1求解设置项，在弹出菜单中单击add frequency sweep，并设置sweep name，sweep type，等表13）设计检查7.运行仿真分析：HFSS→analyze all四．仿真结果分析1.图形化显示S参数计算结果图3为S11，S12，S13幅度随着频率变化的曲线。
实验报告实验课程：微波技术与天线学生姓名：学号：61专业班级：班20年月日目录实验一微波测量系统的认识及功率测量实验二微波波导波长、频率的测量、分析和计算实验三微波驻波比、反射系数及阻抗特性测量、分析和计算实验四微波网络参数的测量、分析和计算实验一微波测量系统的认识及功率测量一、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。
二、实验原理1.基本微波测量仪器(1)微波测量技术主要包括微波信号特性测量和微波网络参数测量：①微波信号特性参量包括微波信号的频率与波长、电平与功率、波形与频谱等；②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）。
(2)微波测量方法包括点频测量、扫频测量和时域测量三大类：①点频测量：信号只能工作在单一频点逐一进行测量；②扫频测量：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；③时域测量：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。
(3)微波测量系统由微波信号源、调配器/ 衰减器/隔离器、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微波测量系统2.常用微波元器件实验室里常见的几种元器件：(1)E-T接头（2）可变短路器（3）波导弯曲（4）波导开关三、实验数据及处理1、实验数据如下表：衰减器位置(mm)功率计读数(μw)2、衰减器指示与功率指示的关系曲线四、思考题简述微波小功率计探头的工作原理。
微波小功率计功率探头的主体是一个铋、锑热电堆，这是将金属铋和锑用真空喷镀法镀在介质片上（介质基片可用云母、涤纶、聚烯亚胺等材料）形成热电堆后，放在波导或同轴电场最强处，它即是终端吸收负载，又是热电转换元件。
所以作为终端负载，它的阻值必须与传输线的等效阻抗相匹配。
当微波功率输出时，热电耦吸收微波功率使热电堆的热节点温度升高，这就与冷节点产生温差而形成温差电动势，它产生的直流电动势与输入微波功率是成正比的。
热电堆输出的直流讯号是很薄弱的，指示器经直流放大后再作功率指示。
实验二微波波导波长、频率的测量、分析和计算一、实验目的1.学会微波测量线的使用；2.学会测量微波波导波长和信号源频率；3.分析和计算波导波长及微波频率。
二、实验原理1.系统调整主要指信号源和测量线的调整，以及晶体检波器的校准：(1)信号源的调整包括振荡频率、功率电平及调制方式等。
本实验主要讨论微波测量线的调整和晶体检波器的校准。
(2)测量线的调整①测量线组成由一段开槽传输线、探头、传动装置三部分组成；②实验中测量线的调整一般包括的探针深度调整和耦合输出匹配（即调谐探头）。
2.晶体检波器的工作原理在微波测量系统中，送至指示器的微波能量通常是经过晶体二极管检波后的直流或低频电流，指示器的读数是检波电流的有效值。
(1)晶体二极管特性二极管的电流I 与检波电压U 的一般关系为：I=CU n。
式中，C 为常数，n 为检波律，U为检波电压。
检波电压U 与探针的耦合电场成正比。
晶体管的检波律n 随检波电压U改变。
弱信号工作情况下，近似为平方律检波，即n=2； 在大信号范围，n 近似等于1，即直线律。
(2) 测量晶体检波器校准曲线最简便的方法是将测量线输出端短路，此时测量线上载纯驻波，其相对电压按正弦律分布，即：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=g d U U λπ2sin max（d 为离波节点的距离，Umax 为波腹点电压，λg 为传输线上波长。
） 传输线上晶体检波电流的表达式为：ng d C I ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=λπ2sin根据上式得到晶体检波器的校准曲线：图 2 晶体检波器的校准曲线3. 波导波长的测量原理（测量线的基本测量原理） (1) 原理① 当负载与测量线匹配时测量线内是行波；② 当负载为短路或开路时，传输线上为纯驻波，能量全部反射。
因此通过测量线上的驻波比，然后换算出反射系数模值，再利用驻波最小点位置zmin 便可得到反射系数的幅角以及微波信号特性、网络特性等。
(2) 测量① 测得一组驻波最小点位置z1，z2，z3，z4 … ② 计算波导波长：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+-+-=0min 10min 20min 30min 423421z z z z z z z z g λ③ 计算工作波长：22c g c g λλλλλ+=λc 为截止波长。
一般波导工作在主模状态，其λc =2a 。
（波导型号为BJ-100，其宽边为a =22.86 mm 。
） ④ 信号源工作频率：λ8103⨯=f三、实验步骤1. 开通测试系统① 连接微波测量系统，终端接上短路负载；② 打开信号源、选频放大器的电源，将信号源设置方波）状态，将衰减器调整到合适位置；③ 调节整个探头，使内部探针耦合匹配（选频放大器输出指示最大）。
2. 波导波长测量① 从负载端开始旋转测量线上整个探头位置，使选频放大器指示最小，此时即为测量线等效短路面，记录zmin0；② 继续旋转探头，得到一组指示最小点位置z1，z2，z3，z4 ，反复测3次，记入表1；③ 计算出波导波长λg ，λ，f ； ④ 用频率计测量信号源工作频率；⑤ 对比工作频率的实际测量结果和计算值。
四、数据记录及处理探针初始位置 zmin0 =78.10mm表格 11Z = 101.20mm Z2=123.70mm Z3=146.00mm表格 2gλ=48.15mmλ=33.15mmf=9.05GHz3321f f f f ++==9.423GHzΔf=0.37GHz五、思考题测量线为什么在波导中心线开槽？微波测量线是测量波导中微波电场分布的精密仪器。
它的结构是一段在宽边中心线上开槽的波导管和可沿槽线滑动的探针。
它在微波测量中用途很广，可测驻波、阻抗、相位、波长等。
测量线通常由一段开槽传输线、探头、传动装置三部分组成。
由于耦合探针伸入传输线而引入不均匀性，其作用相当于在线上并联一个导纳，从而影响系统的工作状态。
为了减少其影响，测试前必须仔细调整测量线。
所以只有在波导中心线开槽，才能保证驻波、阻抗、相位、波长等参数的测量准确性，否则会引起误差。
实验三 微波驻波比、反射系数及阻抗特性测量、分析和计算一、实验目的1. 学会驻波比的测量、分析和计算；2. 学会反射系数的测量、分析和计算；3. 学会输入阻抗的测量、分析和计算。
二、实验原理在任何的微波传输系统中，为了保证传输效率，减少传输损耗和避免大功率击穿，必须实现阻抗的匹配。
描述系统匹配程度的参数有电压驻波比和复反射系数。
1. 驻波比及反射系数的测量 (1) 驻波比minmax minmax I I UU ==ρ在平方律检波，即n = 2时nn I I I I I I UU min 2min 1min max 2max 1max minmax . ++++==ρ在n ≠2时⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+++==n n I I I I I I n UU min max 2min 2max 1min 1max minmax 1 ρ(2) 终端复反射系数① 模值|Γl|11+-=Γρρl② 相位φl()412n 4min g l g nz λφπλ++=(3) 终端负载阻抗：1min 1min tan tan 110z j z j Z Z TE l βρβρ--=其中， ()22112010a Z TE λπ-=gλπβ2=三、实验步骤1. 等效参考面的选取与波导波长的测量① 连接微波测量系统，终端接上短路负载；② 打开信号源、选频放大器的电源，将信号源设置方波）状态，将衰减器调整到合适位置；③ 调节整个探头，使内部探针耦合匹配（选频放大器输出指示最大）； ④ 终端接短路片，从负载开始，旋转测量线上的探针位置，使选频放大器指示最小，此时即为测量线等效短路面，记录zmin0 ； ⑤ 测出波导波长。
2. 驻波比测量① 终端接待测负载，探针从zmin0 开始向信号源方向旋转，依次得到指示最大值和最小值三次，记录相应的读数，即得相应的Imin 和Imax ；3. 反射系数的测量① 终端接上待测负载，探针从zmin0 开始向信号源方向旋转，记录波节点的位置zmin 。
四、实验数据及分析zmin0 = 79.10mm表格 3表格 4表格 5ρ=4.07 |Γl |=0.61g=44.37mm φl =5.26πλ=23.08mm Z TE10 =139.53πβ=86.66πZ l =139.53π*(4.23+j3.056)五、思考题实验步骤1对后续测量有何意义？实验步骤1是对等效参考面的选取及波导波长的测量，用实验2的方法测出波导波长，这样就等于是验证了波导波长，用测量出的参数与实验2比较，以防相差太大，造成误差。
保证实验的准确性。
实验四微波网络参数的测量、分析和计算一、实验目的1.理解可变短路器实现开路的原理；2.学会不同负载下的反射系数的测量、分析和计算；3.学会利用三点法测量、分析和计算微波网络的[S]参数。
二、实验原理1.[S] 参数(1)测量方法三点测量法；(2)测量原理对于互易双口网络有S12=S21 ，故只要测量求得S11、S12及S21 三个量就可以。
图 3 双口网络设终端接负载阻抗Z l，令终端反射系数为Γl ，则有：a2 = Γlb2, 代入[S]参数定义式得：2121111b S a S b l Γ+= 2221122b S a S b l Γ+=于是输入端处的反射系数为：解出：mS Γ=11()()sm o s m S Γ-ΓΓ-ΓΓ-Γ=02122 s o sm oS Γ-ΓΓ+Γ-Γ=222在实际测量中，由于波导开口并不是真正的开路，故一般用精密可移动短路器实现终端等效开路（或用波导开口近视等效为开路），如图所示。
图 4三、实验步骤1. 将匹配负载接在测量线终端，并将测量线调整到最佳工作状态；2. 将短路片接在测量线终端，从测量线终端向信源方向旋转探针位置，使选频放大器指示为零，此时的位置即为等效短路面，记作zmin0 ；3. 接上可变短路器，在探针位置zmin0处，调节可变短路器使选频放大器指示为零，记下可变短路器的位置l 1 ；4. 继续调节可变短路器，使选频放大器再变为零，再记下可变短路器位置l 2 ；5. 接上待测网络，终端再接上匹配负载，测此时反射系数Γm ；6. 终端换上可变短路器，并将其调到位置l 1 ，测得此时的反射系数Γs ；llin S S S a b Γ-Γ+==Γ22212111117. 将可变短路器调到等效开路位置l0=(l 1+l 2)/2 ，测得此时的反射系数Γo ； 8. 计算 [S]参数。
四、实验数据及处理Zmin0=79.10mm l 1=5.71mm l 2=24.71mm[s]系数：11S =0 2112S S ==6.72 22S =-48.5[]=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=22211211S S S S S ⎥⎦⎤⎢⎣⎡8.54-72.672.60五、思考题实验步骤(1)的作用是什么？将匹配负载接在测量线终端时，反射波的幅度很小，基本上无反射波，传输线内呈行波状态。
