最新天线测量与微波测量实验讲义1

第一部分微波技术与天线实验实验一微波功率与频率的测量一、实验目的1．了解微波测量系统的组成、测试仪器的工作原理及测试方法。

2．学会用波长计谐振吸收法测频率，掌握吸收式波长计测取频率值的原理和方法。

3．学会用微瓦功率计测功率。

二、实验要求1．充分作好实验前的预习和准备工作，写出预习报告。

2．实验应严格按照仪器使用说明、测量方法和实验步骤进行操作。

三、预习报告要求1．画出实验仪器和器件连接框图。

2．简述实验目的、实验原理和方法。

3．写出实验步骤，画出数据表格。

四、实验注意事项1．开机前必须将信号源的衰减器置于较大衰减量，否则易烧坏器件。

（注意：面板标注“功率”，则向左旋，衰减增大；面板标注“衰减”，则向右旋，衰减增大。

）2．拆接器件时，将信号源工作方式置“外调制”，不要随意关电源。

3．连接器件时，注意波导口方向。

五、实验原理微波信号发生器是由高频部分、调制部分、功率指示器部分、频率显示及衰减显示部分组成。

高频部分是由体效应振荡器、截止式衰减器二个单元组成。

体效应振荡器采用砷化镓体效应二极管作为振荡管，在外加直流偏压的瞬时，所产生的尖峰脉冲电流能量，被不断用来激发谐振腔。

当高频电源送来高频电压加到体效应管上，在谐振腔产生相应射频电压，腔体的输出耦合孔直接耦合输出，经过环流器送到调制器与脉冲形成电路进行调制，从而完成对微波信号的脉冲调幅，工作状态选择电路控制输出状态。

当工作状态选择按键置“等幅”时，信号源输出微波信号，输出功率可直接用微瓦功率计测得，输出信号频率可用外接的波长计测得，也可校对信号源频率显示是否准确。

当工作状态选择按键置“方波”或“脉冲”时，则输出微波调幅信号。

仪器采用PIN调制器来实现微波信号的脉冲幅度调制，整个调制部分是由一套脉冲形成电路及一个PIN调制器构成，由脉冲形成电路产生一系列的脉冲信号，驱动PIN 调制器，从而完成对微波信号的脉冲调制。

图1－1 简单的微波测量系统框图六、实验系统简介一般常用的微波测量系统如图1－1所示。

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，TE 10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ift rm ift r e E e a b r V E --==)/ln(0(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。

ift y ift y y e x aE e x aE E )sin()sin(00ππ-=-在x=a/2处z E e e E E y ift ift y y βsin 2)(00-=+=+-其模值为：z E E y y βsin 20= 最大值和最小值为：2min0max ==rr r E E E(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。

ift y ift y y e x aE e x aE E )sin()sin('00ππ+=-在x=a/2处zE eE E e E e E e E e E e E e E E y ifty y fity fit y fit y ift y fit y fit y y βcos 2)()()('0'0'0'0'00'00+-=++-=+=-----由此可见，行驻波由一行波与一驻波合成而得。

其模值为：z E E z E E E y y y y y ββsin )(cos )(2'0022'00-++=可得到最大值和最小值为：'0min'0max y y yy y y EE E E E E -=+=(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。

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天线测量与微波测量
为电磁波的频率。 如果已知电磁波的的相速，就可以按上式进行波 长与频率之间的换算。注意：波长和频率是有区别 的，前者决定于长度，后者决定于时间；因而波长 的测量属于长度的测量，而频率的测量属于时间的 测量；在稳态情况下，电磁波的频率是一常数，不 随媒质的性质而改变，而波长却与媒质、传输线尺 寸和传输波型有关。因而频率测量更具有普遍意义， 也更为重要。 测量微波频率的仪器称为微波频率计。其工作原 理可分为两类：第一类 谐振式频率计；第二类 外 差式频率计。
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天线测量与微波测量
在测量微波小功率情况下,通常I0与I1相差不大,即 I0+I1≈2I0 I0-I1=△I 故待测微波功率为: P≈(R/2)I0•△I 显然,这时功率测量的精度取决于两次读取电流之 差的准确度。
§1.4 衰减量的测量
微波 信号 源
Γ g=0 Γ L=0 Γ g=0 Γ L=0
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天线测量与微波测量
一、大功率测量 大功率的微波信号一般采用热量计式大功率计 来测量功率。 t2
出水 测流量 水箱
P
波导
t1
进水
热量计式大功率计的原理示意图
待测微波功率的计算公式 P=c•M(t2-t1) (卡/秒)=4.18c•M(t2-t1) (瓦)
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天线测量与微波测量
其中 c=1卡/克•度，为水的比热；M为水的流量， 单位为：克/秒； (t2-t1)为进出口水的温差，单位 为：0c；4.18为热功当量。 这种热量计式大功率计测出的功率为平均功率， 是一种绝对功率计，可作为校准校对其他的微波 功率计。 引起热量计式大功率计的测量误差的因素：(1) 失配误差；(2)高频功率损耗和辐射损耗；(3)热 传导和热辐射损耗；(4)流量和温度差测量不准确 引入的误差。 二、中小功率测量 中小功率的微波信号一般采用热电式功率计或

现代微波与天线测量技术第一讲：概述彭宏利博士2008.09微波与射频研究中心上海交通大学－电信学院－电子工程系1.意义谈论“现代微波与天线测量技术”的意义，不能不先从“电磁场与微波技术”的意义谈起。

1870年，Maxwell创立的电磁场方程组标志人类对于电场和磁场本质认识的统一。

这一认识后被Richard Feynman称之为19世纪人类科学的最高成就。

在21世纪之初的今天，全世界仍然有无数的电磁科学家和工程师继续在采用计算机，努力地在寻找19世纪Maxwell方程组的解。

针对这种现象，人们不禁会问：“投入大量资源，继续研究电磁场与微波技术对于当今社会意义何在？”下面回答这个问题。

20年前，人们研究“电磁场与微波技术”的动力主要来自于国防军事需要。

近20年来，电磁场与微波技术的研究主要动力迅速从军用转到了高速通信和高速计算等民用需要方面。

1.1.军用领域2战期间，UHF和微波雷达对于拯救England以及盟军的后来胜利，发挥了至关重要的作用。

随后的45年，雷达技术与反雷达技术在空中防御力量的较量，一刻也没有停止过。

雷达技术，始终是围绕着一系列电磁技术而开展工作的。

图1给出了用100MHz雷达波束照射喷气式飞机，在飞机导体上激起表面电流的计算结果。

图1 100MHz雷达波束在飞机导体上激起表面电流的计算结果问题1:这架飞机能承受多强的照射？能隐性吗？如何进行测试验证？1960年后，刺激人们研究电磁技术的因素是原子弹爆炸后会产生强烈的电磁脉冲EMP，该EMP能量巨大，足以烧地面上方圆数百英里之内的所有电子设备。

由此产生了EMP预测和防护技术。

问题2:如何进行EMP测试验证？1980年后，高功率微波HPM尖锐波束技术的出现，吸引人们研究HPM透射机理图1 10GHz雷达HPM波束穿过导弹表面介质层瞬间（计算结果）问题3：如何进行HPM测试验证？1.2.民用领域高速电子器件的EM设计以下是来自于Intel、Motorala、IBM等公司的认识：超高速光集成电路直径5.0um的AlGaAs谐振器与线宽0.3um的AlGaAs光波导耦合间距0.1um微谐振腔激光设计基于Maxwell电磁场方程组的大尺度解，构造人工光子晶体阵列，成果设计出世界上最小的激光源。

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微波测量与天线测量
10A/20+(Er/Ed) 所以 B-C=20·lg A/20 10 -(Er/Ed) 10A/20+(Er/Ed) =10(B-C)/20 A/20 10 -(Er/Ed) 10A/20(10(B-C)/20-1) (Er/Ed)= 1+10(B-C)/20 而暗室的反射率电平Γ为 Γ =20•lg(Er/Ed) (dB) 所以 10(B-C)/20-1 Γ =A+20•lg 1+10(B-C)/20 (dB) „„(1)
3dB
设源天线的归一化方向图函数为sinx/x， 这里 x=(π d/λ )sinθ d是源天线的孔径尺寸
(5)
微波测量与天线测量
于是我们就可以求出源天线方向图的0.25dB波瓣 宽度。即2θ 0.25dB 因 sinx/x =10-0.25/20=0.9716
θ
0.25dB 0.25dB)=0.4144 0.25dB)≈θ 0.25dB
2 Pˊ r=Γ s•Ps•Gr•Gs•[λ /(4π R)]
=Γ s•Γ r•Pr•Gr2•Gs2•[λ /(4π R)]4 式中Γ s•Ps相当于源天线再辐射时的输入功率。
(13)
微波测量与天线测量
因此,待测天线接收的再传输功率与接收的原入射 功率之比为 ˊ Pr /Pr=Γ s•Γ r•Gr2•Gs2•[λ /(4π R)]4
微波测量与天线测量
§1.5 选取最小测试距离的准则
一、入射场不同相造成的误差
△rmax
d R 待测天线口面上的最大波程差为
△rmax={R2+[(d+D)/2]2}1/2-R
D
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微波测量与天线测量

天线测量与微波测量实验讲义天线测量与微波测量实验讲义（试用）实验一、喇叭天线方向图的测量一、 实验目的：1、 了解喇叭天线的方向图特性；2、 掌握天线方向图的测量方法。

二、 实验原理：H 面和E 面方向图的计算公式为E H θ)E 0b[(λR H )/8]1/2{exp[j(π/4)λR Hθ/λ))2][C(u 1)+C(u 2)-jS(u 1)-jS(u 2)]+exp[j(π/4)λR H ((1/a h )-(2sin θ/λ))2][C(u 3)+C(u 4) -jS(u 3)-jS(u 4)]}E E 2]1/2cos θ}{[C(w 1)+C(w 2)]2+[S(w 1)+S(w 2)]2}1/2±j(π/2)t 2]dt=C(x)±jS(x)u1=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]+(λR H)1/2[(1/a h)+(2sinθ/λ)]}u2=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]-(λR H)1/2[(1/a h)+(2sinθ/λ)]}u3=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]+(λR H)1/2[(1/a h)-(2sinθ/λ)]}u4=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]-(λR H)1/2[(1/a h)-(2sinθ/λ)]} w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w2=[b h/(2λg R E)1/2]-{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}三、实验装置：测量方向图所需的基本设备可分为发射系统和接收系统两大部分。

微波技术与天线实验指导书王东明吴迪信息科学与工程学院实验技术中心实验一频谱分析仪使用实验目的:一、掌握频谱分析仪的使用二、使用频谱分析仪进行信号捕捉与测量实验原理:实验内容要求:测量周围环境800MHz~1GHz的信号,并记录其频谱图并查找分析其所属(移动、联通、小灵通、未知实验二返回损耗测量实验目的:一、了解天线的基础知识。

二、了解常见的天线结构。

三、利用频谱仪测量天线的返回损耗实验原理:天线是射频系统中不可缺少的组成部分,其主要功能是将电磁波发射至空气中或从空气中接收电磁波,相当于射频发射接收电路与空气的信号耦合器。

合适的天线可以改善信号分布增大信噪比、克服覆盖范围内01111in VSWR Z Z⎧+Γ=⎪-Γ⎪⎨+Γ⎪=⎪-Γ⎩(2-41. 辐射效率r η定义为 rr iP P η= (2-5式中, P r 为天线辐射出的功率,单位为W ;P i 为馈入天线的功率,单位为W 。

2. 辐射方向图:用一极坐标图来表示天线的辐射场强度与辐射功率的分布,如图2-1所示。

Φ=00 θ=900Φ=270图2-1 辐射方向图3.半功率角的定义如图2-2所示。

(a按电场定义(b按功率定义图2-2 半功率波束宽度4.旁瓣:在主辐射波瓣旁,还有许多副瓣,沿角度方向展开如图2-3所示。

其中HPBW为半功率波束宽度,辐射最大功率下降3dB时的角度;FNBW为第一零点波束宽度;SLL为旁瓣高度,辐射最大功率与最大旁瓣的差。

角度/deg图2-3 主瓣与旁瓣5. 方向系数D 定义为max avP D P =(2-6式中,P max 为最大功率密度,单位为W/m 2;P av 为平均辐射功率密度,单位为W/m 2。

的薄弱环节,甚至可以降低发射功耗。

一、天线的重要参数6. 天线增益G 定义为r iP G P =(2-1式中,P r 为被测天线距离R 处所接收到的功率密度,单位为W/m 2;P i 为全向性天线距离R 处所接到的功率密度,单位为W/m 2。

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。

界面下端有六个按钮：基本电振子、基本磁振子、基本缝隙、惠更斯面元、Return、Help。

点击按钮基本电振子，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sinθ。

点击按钮基本磁振子，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。

点击按钮基本缝隙，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。

点击按钮惠更斯面元，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Return，返回天线实验总界面。

实验二对称阵子方向图分析一、实验目的：通过MATLAB编程，熟悉电基本阵子和对称阵子的辐射特性，了解影响对称阵子辐射的因素及其变化对辐射造成的影响二、实验原理：1．电基本振子的辐射电基本振子（Electric Short Dipole）又称电流元，它是指一段理想的高频电流直导线，其长度l远小于波长λ，其半径a远小于l，同时振子沿线的电流I处处等幅同相。

用这样的电流元可以构成实际的更复杂的天线，因而电基本振子的辐射特性是研究更复杂天线辐射特性的基础。

实验一微波测量基础知识1. 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2. 实验原理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。

图1 微波信号源的基本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。

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）图2 微波测试系统基本框图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。

3. 实验内容及步骤1）了解微波信号源工作原理，掌握它的使用方法。

2）认识常用微波元件的形状和结构，了解其作用、主要性能及使用方法。

3）按照图3 所示连接系统，用数字频率计对波长表（或称频率计）读数进行校准：图3 波长计校准系统装置图（数字频率计是否使用与所用功率源有关）①将可变衰减器调至最大衰减量，以防止晶体检波器损坏；②按照信号源的操作步骤接通电源；③预热15 以上分钟；④掌握直读频率计（波长表）的使用方法。

现代微波与天线测量技术第一讲：概述彭宏利博士2008.09微波与射频研究中心上海交通大学－电信学院－电子工程系1.意义谈论“现代微波与天线测量技术”的意义，不能不先从“电磁场与微波技术”的意义谈起。

1870年，Maxwell创立的电磁场方程组标志人类对于电场和磁场本质认识的统一。

这一认识后被Richard Feynman称之为19世纪人类科学的最高成就。

在21世纪之初的今天，全世界仍然有无数的电磁科学家和工程师继续在采用计算机，努力地在寻找19世纪Maxwell方程组的解。

针对这种现象，人们不禁会问：“投入大量资源，继续研究电磁场与微波技术对于当今社会意义何在？”下面回答这个问题。

20年前，人们研究“电磁场与微波技术”的动力主要来自于国防军事需要。

近20年来，电磁场与微波技术的研究主要动力迅速从军用转到了高速通信和高速计算等民用需要方面。

1.1.军用领域2战期间，UHF和微波雷达对于拯救England以及盟军的后来胜利，发挥了至关重要的作用。

随后的45年，雷达技术与反雷达技术在空中防御力量的较量，一刻也没有停止过。

雷达技术，始终是围绕着一系列电磁技术而开展工作的。

图1给出了用100MHz雷达波束照射喷气式飞机，在飞机导体上激起表面电流的计算结果。

图1 100MHz雷达波束在飞机导体上激起表面电流的计算结果问题1:这架飞机能承受多强的照射？能隐性吗？如何进行测试验证？1960年后，刺激人们研究电磁技术的因素是原子弹爆炸后会产生强烈的电磁脉冲EMP，该EMP能量巨大，足以烧地面上方圆数百英里之内的所有电子设备。

由此产生了EMP预测和防护技术。

问题2:如何进行EMP测试验证？1980年后，高功率微波HPM尖锐波束技术的出现，吸引人们研究HPM透射机理图1 10GHz雷达HPM波束穿过导弹表面介质层瞬间（计算结果）问题3：如何进行HPM测试验证？1.2.民用领域高速电子器件的EM设计以下是来自于Intel、Motorala、IBM等公司的认识：超高速光集成电路直径5.0um的AlGaAs谐振器与线宽0.3um的AlGaAs光波导耦合间距0.1um微谐振腔激光设计基于Maxwell电磁场方程组的大尺度解，构造人工光子晶体阵列，成果设计出世界上最小的激光源。

实验一微波发送系统电路组成及介绍一、实验目的1、了解射频前端发射器的基本结构与主要设计参数。

2、利用实验模组的实际测量了解射频前端发射器的特性。

二、原理分析微波电视传输系统是一套短距离、点对点的微波电视发送和接收系统，它将现场摄得的电视视频、音频信号以微波方式传送，再向电视中心站或有线电视站发送。

三、实验框图五、主要技术指标1. 一路电视图像信号和一路拌音信号。

系统可多路组合使用；2. 传输距离优于4km;（开阔无阻挡）3. 工作频率S波段（2.1-2.7GHz），频率点可由用户选定；4. 发射机输出功率≥100mW;10 ;5. 频率稳定度：5×67. 视频输入/输出电平：1V(75Ω);8．视频调制方式：FM9. 音频输入/输出电平：2.2V(p-p) (600Ω不平衡)；10．音频调制方式：FM-FM11．频带宽度：27MHz12. 微分增益：≤±3%;13. 微分相位：≤±2°;14. 工作电源：发射机：+12V一体化电池可充电电池连续工作10小时以上；六、实验步骤和方法⑴如图所示，接好视频信号发生器和微波调制器的发射支路，如有可能测量微波发射频谱特性。

⑵将接收支路连接好，在图像监视器上应能看到较大的调频雪花噪声颗粒。

⑶对接受机进行调谐，选择频道，首先调出图像信号，然后对伴音信号进行调谐，是伴音信号清晰悦耳。

⑷如图所示，按微波数字信号传输系统方框图进行连接，发射端接上数字信号发生器，接受端接上示波器观察接收数字信号波形。

七、实验预习要求1、预习放大器、滤波器、混频器和功率放大器的原理的理论知识。

2、预习放大器、滤波器、混频器和功率放大器的设计原理。

八、实验报告要求1、画出实验系统的连接方框图并叙述实验原理。

2、调谐不同的频段，观察输出端实验现象。

3、写出实验的心得体会。

实验二微波接收系统电路组成及介绍一、实验目的1、了解射频前端发射器的基本结构与主要设计参数。

发射天线与接收天线之间具有互易性，即同一个天线的发射方向图和接收方向图是一样的。
下面是天线方向图：
天线方向性图能直观地反映出天线辐射能量集中程度、方向性图越尖锐，表示辐射能量越集中，相反则能量分散。若天线将电磁能量均匀地向四周辐射，方向性图就变成一球面，称作无方向性，这就是一理想点源在空中辐射场。天线方向性图可通过测试来绘制，如测得的是功率，即可绘出功率方向性图，如测得的是场强，则绘出场强方向性图，但两者图形形状是完全一样的。通常图形方向性图有多个叶瓣，其中最大辐射方向的是叶瓣，称主瓣，其余称副瓣（或旁瓣）。在方向性图中主瓣信息是我们最关心的。
三实验原理
通信、雷达、导航、遥感、广播、电视等无线电技术设备，都是通过无线电波来传递信息的，都需要有无线电波的辐射和接收。在无线电技术设备中，用来辐射和接收电磁波的装置称为天线。天线是无线电信息传播系统中必不可少的重要组成部分，对于天线特性参数的测试与评估通常都使用矢量网络分析仪。本实验将使用矢量网络分析仪进行天线的方向性参数测试。下面介绍实验的基本原理：
四实验步骤
(1)架设待测天线和喇叭天线，调整好位置和距离
(2)连接实验装置，开启转台系统和矢量网络分析仪；
(3)调试并开启远程实验系统；
(4)远程遥控测量开始，观察实验现象；
(5)测量结束，获取测量数据和天线方向图；
(6)关闭系统，整理实验仪器。
五数据分析
天线方向图（极坐标）如图所示：
旁瓣宽度：
旁瓣
式中Emax为与方向无关的常数， 即为归一化场强方向图。
由于在远区有 ， 为媒质的特性阻抗，因此场强方向图无论是用电场E还是磁场H的幅度来表示都是一样的。归一化的功率方向图为场强方向图的平方，
在实际应用中常常以分贝(dB)为单位来表示方向图，

第六章
6.1 微波测试暗箱
天线测量与微波测量
微波测试暗箱是一种小型化可移动式微波测量暗室， 主要用于屏蔽外界电磁干扰或者屏蔽内部对外界 的电磁辐射，以形成一个小型的微波屏蔽测试场地，特别适用于大功率拷机和收发检测。 其主要组成结构为“屏蔽箱+吸波材料+信号输入+接收采集+大功率收集器+箱体调平升降机构”。屏蔽 箱由屏蔽壳体、屏蔽门、通风波导窗及各类电源滤波器等组成。根据用户要求，屏蔽壳体一般采用焊接式 结构。吸波材料由单层铁氧体片或者锥形含碳海绵吸波材料构成，锥形含碳海绵吸波材料是由聚氨脂泡沫 塑料在碳胶溶液中渗透而成，具有一定的阻燃特性。在箱体两端开有方孔或圆孔，方便发射和接收设备的 接入。 例如：箱体一端接多卜勒信号调制器（速度模拟器）天线，另一端接测速雷达，就可以检查、测试被 测测速雷达的性能。 主要参数： 1）工作频率：0～110 GHz 可选； 2）驻波：VSWR≤2； 3）极化：线极化/圆极化可选； 4）承受功率：0.1～10KW 可选； 5）屏蔽箱反射系数：≤-20dB； 6）大功率发射时泄露功率≤-50dBm； 7）功率耦合精度：±3dB； 8）升降控制：脚踏式单剪升降。
341
紧缩场口径 1200mm 1500mm 3000mm
频率范围 20-110GHz 20-110GHz 20-110GHz
静区尺寸 500*500*600 600*600*700 1200*1200*1500
6.3 天线近场测量探头
【产品简介】在天线平面近场、柱面近场、球面近场和时域近场等各种近场测量系统中，离不开近场 取样测量探头。恒达微波设计了完全可以替代进口的 HD 系列近场测量探头，交叉极化隔离大于 25dB。 规格有波导正交馈电型（WOEWP）、波导正交馈电 I 型(WOEWPI)、波导端接馈电型(WOEWPE)、同轴 对称振子型(COECP)、双极化近场测量探头（WOEWDP 型）和宽带近场测量探头（WBOEWP 型），以 适应各种国内外天线近场测量系统的配套。

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《微波与天线测量》实验报告
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9.6mm
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C R
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0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 -50 -55 -60 -65 -70 -75 -80 -85 -90 -95 -100 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Magnitude (dB)
S11-EM simulation S21-EM simulation S11-Equaivalent circuit S21-Equaivalent circuit
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《微波与天线测量》实验报告
4．检验校准 校准完成后，接好两条电缆，查看 4 个通道 Channel1、Channel2、Channel3、 Channel4。按 Format 键，在屏幕右侧选择 SWR，通过观察驻波来检验校准结果： SWR=1，说明校准完成，此时屏幕应出现的是一条直线；若有波峰出现，则校 验工作需重做，按 Preset 键，依照上述步骤重新校准。 5．进行测量 检验校准正确后就可以接上双频微带带阻滤波器进行测试。选择测量通道 Channel1，选择测量参数 S11，保存 S11 数据和曲线；选择测量通道 Channel2， 选择测量参数 S21，保存 S21 数据和曲线。保存方法为：将网络分析仪与电脑连 接，通过一软件将 S11、S21 数据和曲线传送到电脑，保存为 excel 格式。
B: 输出信号
INCIDENT (R)
R
定向耦合器
A
B
定向耦合器
接收机
Port 1
反射信号 (A) 传输信号 (B) DUT
Port 2
正向
输入信号
反向

天线测量与微波测量实验讲义（试用）实验一、喇叭天线方向图的测量一、 实验目的：1、 了解喇叭天线的方向图特性；2、 掌握天线方向图的测量方法。

二、 实验原理：H 面和E 面方向图的计算公式为E H θ)E 0b[(λR H )/8]1/2{exp[j(π/4)λR Hθ/λ))2][C(u 1)+C(u 2)-jS(u 1)-jS(u 2)]+exp[j(π/4)λR H ((1/a h )-(2sin θ/λ))2][C(u 3)+C(u 4) -jS(u 3)-jS(u 4)]}E E 2]1/2cos θ}{[C(w 1)+C(w 2)]2+[S(w 1)+S(w 2)]2}1/2±j(π/2)t 2]dt=C(x)±jS(x)u1=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]+(λR H)1/2[(1/a h)+(2sinθ/λ)]}u2=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]-(λR H)1/2[(1/a h)+(2sinθ/λ)]}u3=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]+(λR H)1/2[(1/a h)-(2sinθ/λ)]}u4=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]-(λR H)1/2[(1/a h)-(2sinθ/λ)]} w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w2=[b h/(2λg R E)1/2]-{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}三、实验装置：测量方向图所需的基本设备可分为发射系统和接收系统两大部分。

自编教材《电磁场微波技术与天线》实验指导书长沙学院电子与通信工程系二0一0年九月实验一谐振腔法测量微波频率一、实验目的1、熟悉和了解微波测试系统的基本组成和工作原理。

2、掌握微波测试系统各组件的调整和使用方法。

3、掌握谐振腔法测频率的原理。

二、实验框图及器材1、实验框图图一谐振腔法测频率框图2、实验仪器微波信号源一台3cm测量线一台隔离器一个定标衰减器一个波长计一个检波指示器一台晶体检波器一个选频放大器一台各种负载三、实验原理谐振条件：谐振腔发生谐振时，腔长必须是半个波导波长的整数倍，此时，电磁波在腔内连续反射，产生驻波。

旋转波长表的测微头，当波长表与被测频率谐振时，将出现吸收峰。

反映在检波指示器上的指示是一跌落点，(参见图二)此时，读出波长表测微头的读数，再从波长表频率与刻度曲线上查出对应的频率。

检波指示器指示I图二波长表的谐振点曲线四、实验内容及步骤1、按图一所示的框图连接微波实验系统。

2、将检波器及检波指示器接到被测件位置上。

3、用波长表测出微波信号源的频率。

五、实验报告及要求1、实验目的与任务；2、正确画出微波测试系统的基本框图；3、说明用谐振腔法测频率的原理；4、记录实验数据，分析误差原因。

六、预习报告及要求1、实验目的与任务；2、实验所用仪器设备的功能；3、实验原理。

实验二微波功率的测量一、实验目的1、熟悉和了解微波测试系统的基本组成和工作原理。

2、掌握微波测试系统各组件的调整和使用方法。

3、掌握微波功率的测量原理，熟悉测量被测件的相对功率、绝对功率值的方法。

二、实验框图及器材1、实验框图图三功率测量微波系统框图2、实验仪器微波信号源一台3cm测量线一台隔离器一个定标衰减器一个波长计一个检波指示器一台晶体检波器一个选频放大器一台波导开关一个功率计一台功率头一个各种负载三、实验原理在波导管中传输的微波通过衰减器时，可以衰减部分传输功率，沿着宽边改变衰减器的移动吸收片可改变衰减量的大小。

小功率调幅发射机整体概述1.1 小功率调幅发射机的初步认识发射机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制，将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。

调幅发射机实现调幅简便，调制所占的频带窄，并且与之对应的调幅接收设备简单，所以调幅发射机广泛地应用于广播发射。

所谓调幅，就是指，使振幅随调制信号的变化而变化，严格的讲，就是指载波振幅与调制信号的大小成线性关系，而它的频率和相位不变。

振幅调制分为4种方式：AM（普通调幅）、DSB（抑制载波双边带调幅）、SSB（单边带调幅）、VSB（残留边带调幅）。

本设计调幅发射机指的是AM调幅发射机。

通常，发射机包括三个部分：高频部分，低频部分和电源部分。

高频部分一般包括主振荡器、缓冲放大、倍频器、中间放大、功放推动级与末级功放。

主振荡器的作用是产生频率稳定的载波。

缓冲级主要是削弱后级对主振器的影响。

低频部分包括话筒、低频电压放大级、低频功率放大级。

调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡信号上去的过程。

1.2 小功率调幅发射机的主要技术指标在设计调幅发射机时，主要遵循如下性能指标：工作频率范围：调幅制一般适用于中、短波广播通信，其工作频率范围为300kHz~30MHz。

发射功率：一般是指发射机送到天线上的功率。

只有当天线的长度与发射频率的波长可比拟时，天线才能有效地把载波发射出去。

波长λ与频率f的关系为λ=c/f。

调幅系数：调幅系数ma是调制信号控制载波电压振幅变化的系数，ma的取值范围为0~1，通常以百分数的形式表示，即0%~100%。

频率稳定度：发射机的每个波道都有一个标称的射频中心工作频率，用f0表示。

工作频率的稳定度取决于发信本振源的频率稳匹配是射频和微波技术中的一个重要概念，通常包含两方面的意义：一是源的匹配，二是负载的匹配。

通常射频和微波系统中都希望采用匹配源，可使波源不再产生二次反射从而减少测量误差；同时，匹配负载可以从匹配源中取出最大功率。