实验七天线输入阻抗的测量

实验七天线输入阻抗的测量、分析与计算一、实验目的(1)理解传输线上驻波比、反射系数和输入阻抗及负载的关系。(2)学会测量天线的输入阻抗。二、实验原理微波测量线是测量微波阻抗和驻波比的一种通用精密仪器。利用它可以测量传输线的电场分布、线上的波长和驻波系数。根据这些参数就能确定待测天线的输入阻抗。由传输线理论，端接天线负载时传输线上任一点z处的阻抗可由下式计算：式中，ZA为天线输入阻抗；Z0为传输线的特性阻抗；β=2π/λg，λg为传输线上波长。当位于第一波节点z=zmin1时，Zin(zmin1)=Z0K=Z0/ρ(其中K为行波系数)。因此，天线的输入阻抗为：由此可见，只要测得第一波节点的位置zmin1、线上波长λg和行波系数K，就能由式(7-2)算出天线的输入阻抗。1.zmin1的确定因测量线与天线之间有一段馈线，测量线标尺的起点又是任意的，所以很难测出第一个波节点到负载输入端的距离。当馈线衰减与场型畸变不大时，可根据馈线上沿线阻抗λ/2的重复性来确定zmin1。先将天线输入端短路，在测量线上任找一个波节点作为参考点(如图7-1所示的a点)，这个参考点相当于天线的输入端。现把天线接入，并测量驻波系数及与参考点相邻的电压波节点的位置，如图7-1所示的b点或c点，则zmin1=b-a。另外，在工程中，通常都是通过查圆图求出待测阻抗，所以也可以取z’min1=c-a。如：若取zmin1=b-a，则旋转圆图的方向应向负载方向旋转；若取z’min1=c-a，则旋转圆图的方向应向电源方向旋转。旋转的方向取决于电压波节点到参考点的方向。图7-1波节点zmin位置确定示意图2.小行波系数的测量当行波系数小于0.1时，检波电流最大值与最小值相差约100倍，因此很难测准，此时可应用局部测量的方法来确定。图7-2波节点附近各量确定行波系数K示意图根据波节点附近的曲线变化规律，可以导出图7-2中各量与行波系数的关系：式中，Ui的值根据方便可任意选择。为了提高测量精度，应适当多选取几个Ui及相应的W值，然后将计算的K值取其平均。三、实验内容和步骤1.波导波长的测量(1)将测量线调至最佳工作状态；(2)将测量线终端接短路板，从负载向电源方向旋转测量线探针座的位置，在测量线上任找一个波节点(即使选频放大器指示最小的点)，此时即为测量线等效短路面，将此时的探针座位置作为参考点(一般选测量线中间区域的波节点)，如图7-1所示的a点，记作zmin0；(3)按实验三的方法测出波导波长λg。2.zmin1的确定将测量线终端的短路板取下，换接上待测天线(即作为负载)，测量线探针座从zmin0开始向信号源方向旋转，找到与参考点a相邻的电压波节点b的位置，如图7-1所示的b点，则得zmin1=b-a。3.驻波比的测量接续步骤2，测量线探针座从zmin0(即a点位置)开始向信号源方向旋转，依次得到选频放大器示最大值和最小值各三次，记录相应的读数，由实验四所得晶体曲线查得相应的Umin和Umax。四、实验结果及数据处理mmg55.43zmin0=124.30mma=（141.74mm，155uA）b=（163.10mm，158uA）zmin1=b-a=21.36mm由实验四可知：表7-1驻波比或行波系数的测量数据参数测量次数Imin查晶体曲线得UmaxImax查晶体曲线得Umin1140uA0.432158uA0.4582140uA0.432160uA0.4603144uA0.434158uA0.458059.1144140140158160158.min2min1minmax2max1maxminmaxnnIIIIIIUU944.01K表7-2第一个波节点的测量数据参数(mm)测量次数zmin1154.182154.903154.98765.5363.837)2(cos)2(sin)2sin()1(21)(21201min21min221min200jzzKzKjKZzZZing五、思考及体会：通过本次实验，我理解了传输线上驻波比、反射系数和输入阻抗及负载的关系，学会了测量天线的输入阻抗。