实验一-传输线基本概念实验-2

太原理工大学现代科技学院微波技术与天线课程实验报告专业班级学号姓名指导教师实验名称传输线基本概念实验同组人专业班级学号姓名成绩当频率高到射频(3GHzf100KHz)以后，电路元器件的性能发生了变化。甚至于一段导线，也要用传输线公式来表示。比如4/传输线，终端短路时，输入端等于开路，而终端开路时，输入端又等于短路。这种概念一开始是很难接受的，但是现在有了网络分析仪，就可以实验验证了。一、实验目的1、测量无损耗短路线和开路线的输入阻抗。2、加深对传输线公式和Smith圆图的理解。二、仪器准备PNA3630D矢量网络分析仪及成套附件，另加配保护接头一只。图1-1测量《回损》系统的连接框图仪器开机时所显示的主菜单第一项应为《频域》。如果显示出《时域》，则按【↓】键，使光标移到《时域》下，然后，按〖→〗键，选择想要的《频域》。(1)扫频方案设置*选最小频距按〖↓〗键，使光标移到《频城》旁边的数值下，按〖→〗键，在两种最小频距间作出选择（0.1MHz或0.025MHz，通常选0.1MHz，有特殊要求时才用0.025MHz）。*起始频率BF=30MHz，按〖↓〗键，使光标移到《BF》下面，按〖→〗〖←〗键，改动起始频率，到所需数值为止。仪器最低频率与型号有关。*频率间距MHzF30,按〖↓〗键，使光标移到《F》下面，按〖→〗〖←〗键，改动频距。时域中F不受控。*终止频率EF=1590MHz，按〖↓〗键，使光标移到《EF》下面，按〖→〗键或〖←〗键，改变终止频率。改EF时，点数N随着变动。点数N最小值为1，最大值为81；FNBFEF*)1(注：一次性扫频方案，可在主莱单下设置，应用时选定即可。*模式M：分为《常规》和《精测》两种，应选《常规》。《精测》精度高，太费时间。(2)连接*按图1-1连接，此时电桥测试端口应接上保护接头，保护接头终端作为新的测试端口。(为了保护电桥测试端口，在实验测试中，请在电桥测试端口上务必接上保护接头，从而使保护接头的接口作为新的测试端口。如果担心保护接头影响测量精度，可在保护接头口进行开路校正与短路校正，要求高时，加做校零校正。)*主菜单。当开机时，或按〖复位〗键后，屏上出现的画面中，左面是阻抗圆图，右面是主菜单。菜单如下：注释频域0.1当前为频域。0.1表示最小频距BF：0030.0MHz起始频率(BeginningFrequency)F：0030.0MHz频距（频率增量或步长）EF：1590.0MHz终止频率(EndingFrequecy)N：053测试点数（不直接受控）M：常规选常规或精测测：AB选定用A端口或B端口测试，本机只用A端口回损测试项目。用A端口测《回损》。*************线上为设置项目，线下为执行项目。校：开路作各项相应的校正*刚开机或复位后，光标在《校：开路》处闪动，便于在不改变频率设置时，立即进行校正。*假如主菜单在时域，而你想要的是频域，此时可按〖↓〗键，使光标由下到上移动，光标停在时域下面，此时按〖→〗键，即可得到频域。反过来，想要时域，按〖↓〗键，上下移动光标，光标停在频域下面，按〖→〗键，即可得到时域。(3)扫频方案的设置和选定*如果认为频率数据不符合用户要求，可按〖↓〗键，上下移动光标。把光标停在某行下面，按〖→〗键或〖←〗键，改动数据。另一种办法，按〖菜单〗键，到扫频方案菜单中去选定。仪器预设7种扫频方案，1～6为等频距扫频方案，7为列表扫频。*修改扫频方案时，先选定最小频距。仪器有两种最小频距可选，30MHz和0.2MHz。一般用大者，小者速度较慢。而两者的精度是一样的。①修改当前等频距扫频方案*选最小频距。按〖↓〗键，使光标移到最小频距下面，按〖→〗键，在两种频距间作出选择。建议选用大者。*按〖↓〗键，把光标移到《BF》下面，按〖→〗键或〖←〗键，改动起始频率BF到所需数值为止。最低BF与仪器型号有关。*接〖↓〗键，把光标移到《F》下面，按〖→〗键或〖←〗键，改动频距F。在时域状态，F不受控。*按〖↓〗键，把光标移到《EF》下面，按〖→〗键或〖←〗键，改动终止频率EF。改变EF时，点数N随着变动。点数N最小为1，最大为81。FNBFEF*)1(。*点频设置：用〖←〗键，使EF=BF，或0F。②预设等频距扫频方案*主菜单下，接〖菜单〗键，出现2级扫频方案菜单。此菜单分为两层。一层为方案号菜单，另一层为该方案号下的局部菜单(3级)。*按〖↓〗键，光标将在1～7方案号下单向循环，以便停在你想要的方案号(1～6)下。*假如方案合适，则可直接按〖执行〗键选定。否则再按一次〖菜单〗键，光标进入局部菜单，按照①所描述的方法，修改等频距扫频方案。③预设列表扫频方案*在方案号菜单下，按〖↓〗键，使光标停在方案号7下。*按〖菜单〗键，进入局部菜单，光标在最小频距F下闪动，按〖→〗键，可以在两种最小频距中进行选择。*按〖↓〗键，使光标在N下闪动，用〖→〗键或〖←〗键，可在1～30之间设定测试点数N。*用〖↓〗键与〖→〗〖←〗键，可对每个频点进行设置，无等频距限制，也无高低次序限制。此法适于双频天线，或等比变频扫描。*设置或选定后，请按〖执行〗键返回。④选定与返回在设置某个扫频方案后，有下面三种出口：*接〖菜单〗键，返回方案号菜单，以便进行其他方案的设置与选定。*按〖执行〗键，把光标所在的方案选定为当前方案，返回主菜单。*按〖复位〗键，返回主菜单。一般情况下表示放弃新的选择，仍用原方案。而在方案7，按〖复位〗键与〖执行〗键等效。而假如暂停前为7方案，暂停后改到不是方案7，此时按〖复位〗键，回到执行方案7以前一次的等频距方案。(4)开路校正*按图连接，电桥端口开路。或接入开路器。*在主莱单下，按〖↓〗键，把光标移到《测：AB》下，按〖→〗键或〖←〗键，便A下为《回损》，B下空白。*按〖↓〗键，或〖复位〗键，使光标停在《校：开路》下面，再按〖执行〗键，此时显示屏右下角的频率值不断变动，直到出现《校：短路》字样。(5)短路校正在电桥新的端口接上短路器，然后按〖执行〗键，画面转成阻抗圆图，光标在0R点闪动，拔掉短路器，光标在R点闪动。(6)校零把好的精密匹配负载接入测试端口，按〖菜单〗键，显示屏出现功能选择菜单，菜单有短路、校零、矢量、驻波、对数、打印。按〖↓〗键，上下移动光标，把光标移到《校零》下，再按〖执行〗键，画面呈现零反射(50dB)，校零完成。三、测试步骤1、开路线的输入阻抗*在电桥新的测试端口上，接入一个保护接头。保护接头开路，或接开路器，它是一段开路同轴线。*显示屏上会出现图1-2曲线。不同频点的数据，可按〖→〗或〖←〗键，得到频率和阻抗数值。*记下6个频率（30、300、600、1200、1560MHz）的电抗值(jX)，忽略电阻值(R)。*保护接头电长度为48毫米，用开路线输入阻抗的计算公式)cot(0ljZZino来计算。只计算记下的几个频率点。式中Zino是开路线输入阻抗。是相移常数。/360/20。l是保护接头长度。0Z是特性阻抗。500Z。注意：波长与保护接头长度的单位相同。*在频率等于1560MHz，保护接头的电长度是4/。在这个频率点，开路线的输入阻抗很小，这证明了4/开路线的输入阻抗相当于短路。2、短路线的输入阻抗*在保护接头的终端接入短路器。*显示屏上出现上图曲线。*记下6个频率(30、300、600、1200、1560MHz)的电抗值(jX)，忽略电阻值(R)。*保护接头的电长度是48毫米，用短路线输入阻抗的计算公式ljZZintan0来计算。只计算记下的几个频率点。式中Zins是短路线输入阻抗。是相移常数。/360/20。l是保护接头长度。0Z是特性阻抗。500Z。注意：波长与保护接头长度的单位相同。图1-3短路线的输入阻抗*在频率于1560MHz，这个频率点的输入阻抗很大，这证明了4/短路线的输入阻抗相当于开路。3、输入阻抗与负载阻抗的关系*拔下后来接入的保护接头，接上匹配负载。按〖菜单〗键。显示屏出现功能选择菜单，菜单有短路、校零、矢量、驻波、对数、打印。按〖↓〗键，上下移动光标，把光标移到《校零》下，再按〖执行〗键，画面呈现零反射(50dB)，校零完成。*拔下保护接头，接上失配负载，记下6个频率(30、300、600、1200、1560MHz)的阻抗值LZ。*接入保护接头，保护接头终端接入失配负载，记下在这6个频率的阻抗值inZ。*保护接头的电长度是48毫米。特性阻抗500Z。输入阻抗与负载阻抗之间用下列公式计算：ljZlZljZlZZZLLinsincossincos000四、实验报告1、开路线的输入阻抗频率(MHz)3030060090012001560X(计算值)-1667.36-160.73-72.59-39.29-19.07-0.13X(实测值)-∞164.7-81.539.6-21.5-0.92、短路线的输入阻抗频率(MHz)3030060090012001560X(计算值)1.5115.5534.4463.63131.0719894.33X(实测值)1.414.234.561.9136.4+∞3、输入阻抗与输出阻抗的关系负载阻抗Zl实测值Zl=27.3-144.9jΩ输入阻抗Zin计算值Zin=（74.2+j37.0）Ω输入阻抗Zin实测值Zin=73.6+36.5jΩ注意：由于保护接头电长度是48毫米，在频率1560MHz，约4/，因此LinZZZ/20。由于保护接头这段线并不理想，所以，实测值与计算值是会有误差的。在射频实验中，误差在10%左右，是正常现象。五、实验总结:微波实验的实验让我和同学都收获颇丰。同学们都表示，会将在实验课上学得发挥到其它中去，也将在今后的学习和工作中不断提高、完善；也会努力改善在此期间发现的不足，通过学习、实践等方式不断提高，克服那些不应成为学习、获得知识的障碍！