微波技术基础实验一

华中科技大学《微波技术基础》实验报告实验名称：矢量网络分析仪的使用及传输线的测量院（系）：电子信息与通信学院专业班级：姓名：学号：一、实验目的1、学习矢量网络分析仪的基本工作原理；2、初步掌握AV36580矢量网络分析仪的操作使用方法；3、掌握使用矢量网络分析仪测量微带传输线不同工作状态下的S参数；4、通过测量认知1/4波长传输线阻抗变换特性二、实验内容1.矢量网络分析仪操作实验初步运用矢量网络分析仪AV36580，熟悉各按键功能和使用方法以RF带通滤波器模块为例，学会使用矢量网络分析仪AV36580测量微波电路的S参数。2.微带传输线测量实验使用网络分析仪观察和测量微带传输线的特性参数。测量1/4波长传输线在不同负载情况下的频率、输入阻抗、驻波比、反射系数。观察1/4波长传输线的阻抗变换特性。三、系统简图四、步骤简述实验一：矢量网络分析仪操作实验步骤一按【复位】调用误差校准后的系统状态步骤二选择测量参数设置频率范围：按【起始】【600】【M/μ】：设置起始频率600MHz。按【终止】【1800】【M/μ】：设置终止频率1800MHz。设置源功率：按鼠标点击菜单栏的激励，在下拉菜单功率，设置矢网合成源的功率大小，单位是dBm。将功率电平设置为-10dBm。步骤三连接待测件测量S参数①按照装置图连接待测器件；网络分析仪AV3658012RF带通滤波器②测量待测器件的S参数：按【测量】选择正向传输测量S21。按【光标】调出可移动光标，光标位置的读数位于屏幕右上角。按【格式】[相位]：测量待测器件插入相位响应，即S21的相位。按【格式】[对数幅度]：选择对数dB形式测量S21的幅值。按【搜索】［最小值］：测量待测器件的正向插入损耗，读出此时光标的读数，为待测器件的最小正向插入损耗。按【搜索】［最大值］：测量待测器件的正向插入损耗，读出此时光标的读数，为待测器件的最大正向插入损耗。按【测量】选择反向传输测量。观察此时的曲线与S21曲线的关系。按【搜索】［最小值］：测量待测器件的反向插入损耗，读出此时的读数，为待测器件的最小反向插入损耗。观察与最小正向插入损耗的关系按【搜索】［最大值］：测量待测器件的反向插入损耗，读出此时读数，为待测器件的最大反向插入损耗。观察与最大正向插入损耗的关系按【测量】选择正向反射测量S11。按【格式】[对数幅度]：选择对数dB形式测量S11的幅值。按【格式】[驻波比]：选择以驻波比形式测量S11的幅值。按【格式】[史密斯圆图]：选择以史密斯圆图的形式测量S11。按【测量】选择正向反射测量S22。按【格式】[对数幅度]：选择对数dB形式测量S22的幅值。按【格式】[驻波比]：选择以驻波比形式测量S22的幅值。按【格式】[史密斯圆图]：选择以史密斯圆图的形式测量S22。步骤四设置显示方式①.同一图形上同时观察两个通道：按【通道】用鼠标选择通道1和通道2，可同时观察通道1和通道2。按【通道1】选择控制1通道，这时可以设置1通道的测量参数。按【通道2】选择控制2通道，这时可以设置2通道的测量参数。②.两个图形上同时观察两个通道：按【显示】用鼠标选择两窗口：屏幕上半部分显示通道1，下半部分显示通道2。按【通道1】选择控制1通道，这时可以设置1通道的测量参数。按【通道2】选择控制2通道，这时可以设置2通道的测量参数。③四个通道同时显示：按【显示】用鼠标选择[四窗口]，选择[测量设置]，会出现以下内容：图1-22：窗口的设置方式然后通过选择[设置A]～[设置D]中的一项，来得到所需的显示方式。步骤五设置光标的使用【光标】键在屏幕上显示了一个可动的激活的光标，它对每条通道的一系列菜单进行访问，对于一个通道最多可控制9个显示光标。用光标可获得测量值读数。①按【光标】[1]：显示光标1，再按[2]、[3]：显示光标2、3，每个光标对应的读数位于图形右上方。按[关闭光标][全部关闭]：关闭所有的光标。②使用德尔塔（△）光标这是一种关联模式，其光标值标出了激活光标的位置与参考的德尔塔光标的关系。可以通过定义九个光标中的一个为德尔塔参考，来打开德尔塔模式。按[光标1]，【光标】［光标属性］［Δ光标］：使光标1成为参考光标。移动光标1到希望参考的任意点,；按[光标2］：参考光标1，将光标2移到要测量的任何位置，这时显示的读数为以光标1的读数为参考值的相对读数。按[光标2]，【光标】［光标属性］［Δ光标］：将光标2改为参考光标。实验二：微带传输线测量实验步骤一按【复位】调用误差校准后的系统状态步骤二选择测量参数设置频率范围：设置起始频率为100M；设置终止频率为400M。设置源功率：将功率电平设置为－25dBm。步骤三连接待测件进行测量①按照装置图将微带传输线模块连接到网络分析仪上；网络分析仪AV3658012微带传输线②将传输线模块另一端接上开路负载，此时ZL，传输线终端呈开路。选择测量S11，将显示格式设置为史密斯圆图，调出光标，调节光标位置，使光标落在在圆图的短路点。③记录此时的频率和输入阻抗。然后将显示格式设置为驻波比，记录下此时的驻波比值。将显示格式设置为对数幅度，记录下此时的S11（反射系数）值。（记录数据时保持光标位置始终不变）④将传输线模块另一端接上短路负载，此时0LZ。将显示格式设置为史密斯圆图，注意观察光标的位置（此时光标所示频率仍为②中的频率），此时光标应在圆图中开路点附近。⑤调节光标至圆图中的开路点，按照③中所示方法和步骤记录数据。⑥将传输线模块另一端接上匹配负载。先将显示格式设置为对数幅度模式，查找最小值点，记录下此时的频率值和反射系数。⑦然后将显示格式设置为史密斯圆图（光标会在最靠近圆图圆心的位置），记录下此时的输入阻抗；将显示格式设置为驻波比，记录下此时的驻波比值。五、实验结果实验一结果设置A设置B设置C设置D四个通道同时显示实验二结果开路史密斯圆图开路驻波比开路对数幅度短路史密斯圆图短路驻波比短路对数幅度匹配史密斯圆图匹配驻波比匹配对数幅度实验数据记录频率/（MHz）输入阻抗/驻波比反射系数dB开路负载299.9851.18238.691-0.442短路负载299.985154033.952-0.501匹配负载299.98549.91.023-39.364实验结果分析1、当终端接开路负载时，理想状态下入射波全反射，反射系数幅度为1，驻波比为无穷大，/4处输入阻抗为0。以分贝为单位时反射系数幅度等于0，实验结果为-0.442，在实验误差允许范围内符合。/4处输入阻抗实验结果为1.182欧姆，基本符合。由于实验精度问题，驻波比达不到及其大。2、当终端接短路负载时，理想状态下入射波全反射，反射系数幅度为1，驻波比为无穷大，/4处输入阻抗为无穷大。以分贝为单位时反射系数幅度等于0，实验结果为-0.501，在实验误差允许范围内符合。/4处输入阻抗实验结果为1540欧姆，远大于传输线特性阻抗。由于实验精度问题，驻波比达不到及其大。3、当终端接匹配负载时，理想状态下入射波全吸收，反射系数幅度为0，驻波比1，/4处输入阻抗为特性阻抗值。以分贝为单位时反射系数幅度等于负无穷，实验结果为-39.364，即已经达到极其小的值。/4处输入阻抗实验结果为49.9欧姆，和特性阻抗基本相同。驻波比实验结果为1.023，基本符合要求。六、实验思考题1.从图1-3上分析，如果测量被测微波器件的2端口S参数，其内部开关将处于什么工作状态？答：端口一开关接地，端口二开关接信号源。2.对记录的数据进行分析，并思考为什么开路负载时在短路点的光标，在接上短路负载后会在开路点附近？答：因为微波传输线具有/4变换性，当终端接开路负载时，/4处为短路点；当接上短路负载时，/4处为开路点，因此光标会在开路点附近。