北郵微波測量實(shí)驗(yàn)報告

1、北 京 郵 電 大 學(xué)微波技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：微波射頻測量技術(shù)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)姓名： 劉夢頡 班級： 2011211203 學(xué)號： 2011210960 班內(nèi)序號：11日期：2012年12月20日 實(shí)驗(yàn)一 微波同軸測量系統(tǒng)的熟悉一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解常用微波同軸測量系統(tǒng)的組成，熟悉各部分構(gòu)件的工作原理，熟悉其操作和特性。2、熟悉矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的操作以及測量方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、常用微波同軸測量系統(tǒng)的認(rèn)識，簡要了解其工作原理。注意在實(shí)驗(yàn)報告中需畫出微波同軸測量系統(tǒng)圖，并說明各元件和儀器在系統(tǒng)中作用 2、掌握矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的操作以及測量方法。 注意在實(shí)驗(yàn)報告中給出儀器使用報告包括下列內(nèi)容：a) 矢量

2、網(wǎng)絡(luò)分析儀的面板組成以及各部分功能b) S 參數(shù)測量步驟c) 如何看開路校準(zhǔn)件的電容值設(shè)定(校準(zhǔn)系數(shù))d) 如何看短路校準(zhǔn)件的電感值設(shè)定(校準(zhǔn)系數(shù))e) 如何用Smith圓圖顯示所測結(jié)果以及如何與直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換f) 如何保存所測數(shù)據(jù)，以及可存的數(shù)據(jù)格式g) 了解儀器提供的校準(zhǔn)方法（SOLT）三、實(shí)驗(yàn)過程（一）常用微波同軸測量系統(tǒng)的認(rèn)識，簡要了解其工作原理。1、 微波測試系統(tǒng)微波測試系統(tǒng)常用的有同軸和波導(dǎo)兩種系統(tǒng)。同軸系統(tǒng)頻帶寬，一般用在較低 的微波頻段（二厘米波段以下）；波導(dǎo)系統(tǒng)（常用矩形波導(dǎo)）損耗低、功率容量大， 一般用在較高頻段（厘米波段直至毫米波段）。微波測試系統(tǒng)通常由三部分組成，如下圖所

3、示： （1）等效電源部分（即發(fā)送端）這部分包括微波信號源，隔離器，功率、頻率監(jiān)視單元。信號源是微波測試系統(tǒng)的心臟。測量技術(shù)要求具有足夠功率電平和一定頻率的 微波信號，同時要求一定的功率和頻率穩(wěn)定度。功率和頻率監(jiān)視單元是由定向耦合 器取出一小部分微波能量，經(jīng)過檢測指示來觀察源的穩(wěn)定情況，以便及時調(diào)整。為 了減小負(fù)載對信號源的影響，電路中采用了隔離器。（2） 測量裝置部分（即測量電路）包括測量線、調(diào)配元件、待測元件、輔助器件（如短路器、匹配負(fù)載等），以及電磁能量檢測器（如晶體檢波架、功率計(jì)探頭等）。（3） 指示器部分（即測量接收器）指示器是顯示測量信號特性的儀表，如直流電流表、測量放大器、功率計(jì)、

4、示波器、數(shù)字頻率計(jì)等。（4）同軸測量系統(tǒng)圖：各元件和儀器在系統(tǒng)中的作用：（a）矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀：測量單端口網(wǎng)絡(luò)或兩端口網(wǎng)絡(luò)的各種參數(shù)幅值，還能測相位，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀能用史密斯圓圖顯示測試數(shù)據(jù)，可以很好地完成諸如濾波器、放大器、混頻器以及系統(tǒng)中有源和無源微波組合等的各種參數(shù)的調(diào)試。（b）同軸線：同軸線是常見的信號傳輸線，中心的銅芯是傳送高電平的，被絕緣材料包覆，絕緣材料外面是與銅芯共軸的筒狀金屬薄層，傳輸?shù)碗娖?，同時起到屏蔽作用，這里用來連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和校準(zhǔn)元件或測量元件。（c）校準(zhǔn)元件：對微波同軸側(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行使用前校準(zhǔn)，以盡量減小系統(tǒng)誤差。測量元件：待測量的原件（如天線、濾波器等），可方便地

5、通過同軸線和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連起來，可以測量其端口的S矩陣等各種參數(shù)值，從而了解元件的性能。2、微波信號源通常，微波信號源有電真空和固態(tài)的兩種。3、測量指示器常用指示器有指示等幅波的直流微安表、光點(diǎn)檢流計(jì)、微瓦功率計(jì)，有指示調(diào) 制波的測量放大器、選頻放大器。此外，還可用示波器、數(shù)字電壓表等作指示器。 實(shí)驗(yàn)室常用測量放大器和選頻放大器作指示器，因?yàn)檫@類儀表靈敏度高，能對 微弱信號進(jìn)行寬帶或選頻放大，接在測量線、晶體檢波器、熱敏電阻架及其它測試 設(shè)備的輸出端可進(jìn)行各類測量。（二）掌握矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的操作以及測量方法。1、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的面板組成以及各部分功能（1）前面板：整個前面板主要分為3個板塊，

6、包括了顯示區(qū)、按鍵區(qū)、信號輸入輸出接口。顯示區(qū)：顯示區(qū)為CRT顯示, 顯示儀器當(dāng)前工作狀態(tài)和測試結(jié)果。按鍵區(qū)：包括各種功能按鍵和旋輪。圖中，9區(qū)對應(yīng)有8個空白按鍵，沒有字符，稱為軟鍵區(qū)，其對應(yīng)的功能顯示在左邊顯示屏上，在不同的主功能下對有不同的功能。其余按鍵均有表示其功能的字符。射頻輸入和輸出接口：包括射頻信號輸入和輸出接口，接口為N-50K型。注意，射頻輸入端口的最大輸入功率為+20dBm，最大直流輸入為25VDC，超過這個范圍會導(dǎo)致儀器損壞。前面板上各個部分簡介： 1-CRT顯示器：顯示儀器當(dāng)前工作狀態(tài)和測試結(jié)果。2-BEGIN（開始）：在測量放大器、濾波器、寬帶無源器件、電纜等被測時能快

7、速、簡便的配置儀器，可引導(dǎo)用戶完成初始步驟，根據(jù)用戶的選擇自動配置儀器。3-ENTRY（數(shù)據(jù)輸入）：數(shù)字鍵、旋輪和上下鍵，用于數(shù)據(jù)輸入。4-SYSTEM（系統(tǒng)功能）：SAVE RECALL：存儲或調(diào)用數(shù)據(jù)。 HARD COPY：打印或者存儲測量曲線、數(shù)據(jù)。SYSTEM OPTIONS：系統(tǒng)選項(xiàng)。5-PRESET（復(fù)位）：復(fù)位儀器。6-CONFIGURE（配置）：SCALE：設(shè)置垂直方向的分辨率和參考位置等。DISPLAY：顯示設(shè)置。CAL：校準(zhǔn)菜單。MARKER：頻標(biāo)功能鍵。FORMAT：數(shù)據(jù)顯示格式。AVG：平均功能設(shè)置和中頻帶寬設(shè)置。7-SOURSE（源）：FREQ：頻率設(shè)置。SWEEP：

8、設(shè)置掃描方式、掃描時間。POWER：RF信號輸出開關(guān)或者設(shè)置RF信號輸出功率。MENU：設(shè)置掃描點(diǎn)數(shù)及單次掃描、連續(xù)掃描或保持等。8-MEAS（測量通道）：MEAS1：設(shè)置通道1的測量方式。MEAS2：設(shè)置通道2的測量方式。9-軟鍵：對應(yīng)的功能顯示在左邊顯示屏上。10-亮度調(diào)節(jié)旋鈕：調(diào)節(jié)顯示器亮度。11-電源開關(guān)：打開或關(guān)閉整機(jī)電源。12-U盤接口：USB盤接口13-RF OUT（射頻輸出）：射頻信號輸出口，N型K頭。14-RF IN（射頻輸入）：射頻信號輸入口，N型K頭。（2）提供入射信號的信號源: 信號源為激勵被測器件，信號源必須在整個感興趣的頻率范圍內(nèi)提供入射波。被測器件通過傳輸和反射對

9、激勵波做出響應(yīng)。被測器件的頻率響應(yīng)通過信號源掃頻確定。測量結(jié)果受到多種信號源參數(shù)的影響，包括頻率范圍、功率范圍、頻率穩(wěn)定度和信號純度等。在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中廣泛采用合成掃頻信號源。（3）信號分離器分離入射、反射和傳輸:信號分離網(wǎng)絡(luò)分析儀的下一項(xiàng)任務(wù)是分離入射、反射和傳輸信號，從而測量它們各自的幅度和相位。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀均采用定向耦合器方法分離信號。用做信號分離功能的硬件通常稱為“測試裝置”。測試裝置可能是單獨(dú)的盒子，或者集成在網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部。（4）接收機(jī)把高頻信號轉(zhuǎn)換為較低頻率(中頻)的信號: 接收機(jī)網(wǎng)絡(luò)分析儀的接收機(jī)把RF或微波能量轉(zhuǎn)換為較低的IF信號，從而簡化了精確的檢測任務(wù)。標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀

10、采用寬帶的晶體檢波技術(shù)，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀采用窄帶的鎖相接收機(jī)技術(shù)。采用調(diào)諧接收機(jī)能提供最好的靈敏度和動態(tài)范圍，還能抑制諧波和寄生信號。窄帶中頻濾波器產(chǎn)生相當(dāng)?shù)偷谋镜自肼?，結(jié)果顯著地改善了靈敏度。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的接收機(jī)的最小等效帶寬達(dá)10Hz。 （5）處理和顯示系統(tǒng)對較低頻率的信號進(jìn)行處理，并顯示經(jīng)檢驗(yàn)和導(dǎo)出的信息: 處理和顯示系統(tǒng)一旦檢測到RF或微波能量，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀必須處理和顯示各種測量。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是一種多通道儀器，至少有一個通道作為基準(zhǔn)通道，一個通道作為測試通道。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的顯示功能強(qiáng)大靈活，如多種標(biāo)記功能、極限線功能，為測試帶來很大便利。2、S 參數(shù)測量步驟先校準(zhǔn)后，連接微波器件

11、，通過文件在功能中把s參數(shù)調(diào)出，修改為S_ij，查看曲線。3、開路校準(zhǔn)件的電容值設(shè)定(校準(zhǔn)系數(shù))當(dāng)傳輸線終端開路或短路時，所有輸入信號功率被反射到入射端。造成全反射。傳輸線終端開路時，開路端電流為零。端點(diǎn)反射信號電流與輸入信號電流幅度相等、相位相反，而反射信號電壓與輸入信號電壓同相。信號關(guān)系滿足歐姆定理。 4、短路校準(zhǔn)件的電感值設(shè)定(校準(zhǔn)系數(shù))傳輸線終端短路時，開路端電壓為零。端點(diǎn)反射信號電壓與輸入信號電壓幅度相等、相位相反，而反射信號電流與輸入信號電流同相。信號關(guān)系滿足歐姆定理。5、如何用Smith圓圖顯示所測結(jié)果以及如何與直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 在顯示的測試結(jié)果中從選項(xiàng)中選擇Smith圓圖顯示；有轉(zhuǎn)

12、換為直角坐標(biāo)的選項(xiàng)。6、如何保存所測數(shù)據(jù)，以及可存的數(shù)據(jù)格式在屏幕的右上角，點(diǎn)擊【文件】>【另存為】，然后選擇相應(yīng)的保存目錄，可保存的數(shù)據(jù)格式為.s2p格式。7、了解儀器提供的校準(zhǔn)方法（SOLT）儀器提供SOLT校準(zhǔn)方法。四、思考題1、是否可以直接進(jìn)行電路參數(shù)的測量，為什么？如何從測量的S參數(shù)導(dǎo)出電路參數(shù)。答：不可以，因?yàn)槲⒉ㄍS測量系統(tǒng)只能對于微波的入射和反射的電壓電流關(guān)系進(jìn)行分析。S參數(shù)到Z參數(shù)的轉(zhuǎn)換公式如下： =z0-1實(shí)驗(yàn)二 微波同軸測量系統(tǒng)校準(zhǔn)方法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解常用微波同軸測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法以及精度。2、熟悉矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的SOLT校準(zhǔn)步驟以及校準(zhǔn)精度驗(yàn)證方法。二、實(shí)驗(yàn)

13、內(nèi)容1、總結(jié)常用微波同軸測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，比如TRL和SOLT，了解其校準(zhǔn)原理和優(yōu)缺點(diǎn)。注意在實(shí)驗(yàn)報告中需給出各校準(zhǔn)方法所用校準(zhǔn)件以及說明其工作原理，畫出各校準(zhǔn)方法所用的誤差模型，并解釋各誤差項(xiàng)。2、掌握矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的SOLT校準(zhǔn)步驟以及校準(zhǔn)精度驗(yàn)證方法。 注意在實(shí)驗(yàn)報告中包括下列內(nèi)容：a) 校準(zhǔn)前測量各校準(zhǔn)件（開路、短路、匹配和直通）S參數(shù)，并保存數(shù)據(jù)b) 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀SOLT的校準(zhǔn)步驟c) 校準(zhǔn)后測量各校準(zhǔn)件（開路、短路、匹配和直通）S參數(shù)，并保存數(shù)據(jù)d) 比較校準(zhǔn)前后校準(zhǔn)件（開路、短路、匹配和直通）的S參數(shù)，解釋說明各條曲線，并指出所做校準(zhǔn)的精度情況3、 實(shí)驗(yàn)過程(1) 總結(jié)常用波

14、微同軸測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，比如TRL和SOLT，了解其校準(zhǔn)原理和優(yōu)缺點(diǎn)。常用的校準(zhǔn)技術(shù)有：SOLT（短路開路負(fù)載直通）、TRL （直通反射線路）1、 SOLT 校準(zhǔn)大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)分析儀采用的校準(zhǔn)方法是SOLT，SOLT校準(zhǔn)能夠提供優(yōu)異的精度和可重復(fù)性。這種校準(zhǔn)方法要求使用短路、開路和負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件。如果被測件上有雌雄連接器，還需要分別為雌雄連接提供對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件，連接兩個測量平面，形成直通連接。SOLT校準(zhǔn)方法使用12項(xiàng)誤差修正模型，其中被測件的正向有6項(xiàng)，反向有6項(xiàng)。正向誤差項(xiàng)：ED（方向）、ES（源匹配）、EL（負(fù)載匹配）、ERF（反射跟蹤）、ETF（發(fā)射跟蹤）和EX（串?dāng)_）。操作正確的話，SO

15、LT可以測量百分之一分貝數(shù)量級的功率和毫度級相位。常用的校準(zhǔn)套件中都包含SOLT 標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀SOLT的校準(zhǔn)步驟按照以下順序依次進(jìn)行：1）用開路器校準(zhǔn)件校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)儀端口一般都是N型50歐姆或75歐姆端口，如果被測件端口也是50歐姆或75歐姆，并且陰陽極性匹配，這時只需校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)儀內(nèi)部的系統(tǒng)誤差。以下分析都假設(shè)被測件是二端口器件，系統(tǒng)誤差模型采用全二端口模型。將已知標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件開路器的兩端接入實(shí)際參考面PA1和PA2，即把開路校準(zhǔn)件接入矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。2) 用短路器校準(zhǔn)件校準(zhǔn)與1原理相同，將已知標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件短路器的兩端接入實(shí)際參考面PA1和PA2，即把短路校準(zhǔn)件接入矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。3) 用

16、匹配器校準(zhǔn)件校準(zhǔn)與1原理相同，將已知標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件匹配器的兩端接入實(shí)際參考面PA1和PA2，即把匹配器校準(zhǔn)件接入矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。4）用匹配器校準(zhǔn)件校準(zhǔn)與1原理相同，將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的兩個參考面PA1和PA2直接相連即可。十二項(xiàng)誤差模型的校準(zhǔn)：目前最為通用校正方法是SOLT法，即短路器開路器匹配負(fù)載直通法 在校正件特性理想的情況下，短路器反射為 1，開路器反射為1，匹配負(fù)載反射為0，直通時反射為0，傳輸為1 把這些元件接入到測量系統(tǒng)中得到12個方程 具體過程為：測量11時，兩端口接全匹配負(fù)載，即：測量11時，兩端口接短路器，即：測量11時，兩端口接開路器，即：測量21時，兩端口接全匹配負(fù)載，即：測量

17、21時，兩端口直通，即：測量11時，兩端口直通，即：測量22 時，兩端口接全匹配負(fù)載，即：測量22時，兩端口接短路器，即：測量22時，兩端口接開路器，即：測量22時，兩端口接全匹配負(fù)載，即：測量12時，兩端口直通，即：測量22時，兩端口直通，即：通過上面12個方程，可以解出12項(xiàng)誤差 前向誤差：后向誤差：求出12項(xiàng)誤差后，就可以把12項(xiàng)誤差代回到校正值的表達(dá)式中，利用測量值來得出真實(shí)值。 2、TRL 校準(zhǔn)TRL 校準(zhǔn)極為精確，在大多數(shù)情況下，精確度甚至超過SOLT 校準(zhǔn)。然而絕大多數(shù)校準(zhǔn)套件中都不包含TRL 標(biāo)準(zhǔn)件。在要求高精度并且可用的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件與被測件的連接類型不同的情況下，一般采用 TR

18、L校準(zhǔn)。因此，某些情況下需要構(gòu)建和表征與被測件配置介質(zhì)類型相同的標(biāo)準(zhǔn)件。制造和表征三個TRL 標(biāo)準(zhǔn)件比制造和表征四個SOLT標(biāo)準(zhǔn)件更容易。TRL 校準(zhǔn)還有另一個重要優(yōu)勢：標(biāo)準(zhǔn)件不需要像SOLT 標(biāo)準(zhǔn)件那樣進(jìn)行完整或精確的定義。雖然SOLT標(biāo)準(zhǔn)件是完全按照標(biāo)準(zhǔn)的定義進(jìn)行表征和儲存，而TRL 標(biāo)準(zhǔn)件只建立模型而不進(jìn)行完整表征，但是TRL校準(zhǔn)的精度與TRL 標(biāo)準(zhǔn)件的質(zhì)量和可重復(fù)性成正比。物理中斷（例如傳輸線路彎曲和同軸結(jié)構(gòu)中的焊縫）將會降低TRL 校準(zhǔn)的精度。接口必須保持清潔并允許可重復(fù)的連接。Thru：Reflect： Line：根據(jù)SOLT和TRL校準(zhǔn)過程的誤差模型分析，其的優(yōu)缺點(diǎn)有：1）TRL

19、方法計(jì)算簡單，但該方法需要網(wǎng)絡(luò)分析儀具有四個接收機(jī)，分別檢測信號a0,a1,b0,b3（以正向?yàn)槔?，而SOLT方法只需要三個，分別檢測信號a0,b0,b3； 2）TRL方法僅需要簡單的校準(zhǔn)件，不需要理想的強(qiáng)反射件（理想的開路或短路），并且傳輸線校準(zhǔn)件比較容易實(shí)現(xiàn)；而SOLT方法則需要很多的校準(zhǔn)件，并且校準(zhǔn)件的性能指標(biāo)對校準(zhǔn)結(jié)果的影響較大； 3）SOLT方法 比較適用于同軸環(huán)境，也可以用于高頻探針和在片測量；TRL方法比較適用與非同軸環(huán)境，例如共面波導(dǎo)，微帶線等； 4）TRL方法中，傳輸線的工作頻帶和起始頻率的關(guān)系是8：1，因此TRL校準(zhǔn)是窄帶的，寬帶的TRL校準(zhǔn)需要多個不同長度的線，這樣會浪

20、費(fèi)面積；而SOLT方法是寬帶的。 SOLT校準(zhǔn)方法得到的測試結(jié)果明顯優(yōu)于TRL。另外在校準(zhǔn)和測試過程中，采用TRL校準(zhǔn)方式的測試由于不同的傳輸線適應(yīng)不同帶寬的校準(zhǔn)頻率范圍，校準(zhǔn)和測試必須分段進(jìn)行，所以在測試結(jié)果中可以看到曲線的不連續(xù)性。(2) 掌握矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的SOLT校準(zhǔn)步驟以及校準(zhǔn)精度驗(yàn)證方法。1、校準(zhǔn)前測量各校準(zhǔn)件（開路、短路、匹配和直通）S參數(shù)，并保存數(shù)據(jù)試驗(yàn)中未保存圖片。2、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀SOLT的校準(zhǔn)步驟響應(yīng)校準(zhǔn)校準(zhǔn)向?qū)?zhǔn)類型選擇雙端口SOLT測量機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)依次選擇1端口短路、開路、負(fù)載，直通，2端口短路、開路、負(fù)載進(jìn)行校準(zhǔn)。3、校準(zhǔn)后測量各校準(zhǔn)件（開路、短路、匹配和直通）S參數(shù)

21、，并保存數(shù)據(jù)試驗(yàn)中未保存圖片。4、比較校準(zhǔn)前后校準(zhǔn)件（開路、短路、匹配和直通）的S參數(shù)，解釋說明各條曲線，并指出所做校準(zhǔn)的精度情況開路：電路網(wǎng)絡(luò)開路，則=1，s參數(shù)初始在1位置，隨著頻率變化順時針沿邊緣移動，校準(zhǔn)后曲線嚴(yán)格從邊緣移動，并且曲線平滑。短路：電路網(wǎng)絡(luò)短路，則=-1，s參數(shù)初始在-1位置，隨著頻率變化順時針沿邊緣移動，校準(zhǔn)后曲線嚴(yán)格從邊緣移動，并且曲線平滑。匹配：電路網(wǎng)絡(luò)匹配，則=0，s參數(shù)始終位于Smith圓圖中心。在校準(zhǔn)后s參數(shù)不再發(fā)散，位于單位圓的中心。直通：電路網(wǎng)絡(luò)匹配，則=0，s參數(shù)始終位于Smith圓圖中心。在校準(zhǔn)后s參數(shù)不再發(fā)散，位于單位圓的中心。實(shí)驗(yàn)三 利用微波同軸測

22、量系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際器件測量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、利用SOLT校準(zhǔn)方法進(jìn)行微波同軸測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)2、 測量天線和濾波器的實(shí)際性能二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、存儲測量結(jié)果，并通過測量結(jié)果了解天線和濾波器的工作原理以及性能，報告中包括以下內(nèi)容a) 天線和濾波器的S參數(shù)測量曲線b) 通過分析其S參數(shù)，了解天線和濾波器所組成的網(wǎng)絡(luò)的特性。2、在分別經(jīng)過校準(zhǔn)和沒有校準(zhǔn)的情況下測量天線和濾波器的性能，比較兩類測量結(jié)果，給出實(shí)驗(yàn)報告，包括以下內(nèi)容：c) 未校準(zhǔn)和校準(zhǔn)后天線和濾波器測量曲線比較d) 結(jié)合實(shí)驗(yàn)二指出對于三個器件，十二項(xiàng)誤差模型中哪個誤差項(xiàng)的影響比較大，原因是什么？通過測量結(jié)果分析三個器件的工作原理三、實(shí)驗(yàn)過程1、天線

23、和濾波器的S參數(shù)測量曲線及分析未校準(zhǔn)天線測量曲線：校準(zhǔn)后天線的S參數(shù)測量曲線： 由天線的S參數(shù)曲線可知，在頻率為2.1GHz-2.6GHz的帶寬內(nèi)，天線的S11參數(shù)有非常明顯的衰減，即端口1接匹配負(fù)載時端口2的電壓反射系數(shù)有明顯衰減，且最大衰減達(dá)到20dB左右，電壓反射系數(shù)衰減，則傳輸?shù)搅硪欢说男盘査急壤龃?，表明天線在此帶寬內(nèi)能夠讓信號通過，天線具有帶通特性。 在校準(zhǔn)后，阻帶內(nèi)天線對信號的衰減增大，在通帶內(nèi)天線對信號的傳輸系數(shù)增大，顯然校準(zhǔn)之后的天線性能明顯優(yōu)于校準(zhǔn)之前，符合實(shí)際應(yīng)用的需要。未校準(zhǔn)濾波器測量曲線：校準(zhǔn)后濾波器的S參數(shù)測量曲線： 由濾波器的S參數(shù)曲線可知，在頻率為0.6GHz

24、-2.1GHz的范圍內(nèi)，濾波器的S21參數(shù)較平坦，幾乎沒有變化，說明在此帶寬內(nèi)濾波器的濾波特性沒有太大變化，這一段是濾波器的過渡帶，在此之前S21參數(shù)一直處于上升階段，說明濾波器能夠通過的信號能量越來越大，但是由于S21的dB值仍較小，說明這段是濾波器的阻帶，當(dāng)頻率為2.3GHz-2.5GHz后，濾波器的S21參數(shù)最大，這一段是濾波器的通帶，頻率在這一通帶內(nèi)的的信號可以通過，濾波器具有帶通特性，是帶通濾波器。 校準(zhǔn)后，我們能夠觀察到很明顯的阻帶和通帶，阻帶內(nèi)濾波器對信號的衰減較大，在通帶內(nèi)濾波器對信號的傳輸系數(shù)較大，顯然校準(zhǔn)之后的濾波器性能明顯優(yōu)于校準(zhǔn)之前，符合實(shí)際應(yīng)用的需要。2、 結(jié)合實(shí)驗(yàn)二

25、指出對于三個器件，十二項(xiàng)誤差模型中哪個誤差項(xiàng)的影響比較大，原因是什么？對于三個器件，十二項(xiàng)誤差模型中匹配負(fù)載失配誤差影響最大，因?yàn)樵男阅苁墉h(huán)境因素影響較大，而環(huán)境主要會使匹配負(fù)載失配。其中：和為有效方向性誤差，和為隔離度誤差，和為源失配誤差，和為匹配負(fù)載失配誤差，和為傳輸跟蹤誤差，和為反射跟蹤誤差，圖中各誤差項(xiàng)的第一個下標(biāo)表示誤差項(xiàng)的性質(zhì)，如“D”表示direction方向性誤差；第二個下標(biāo)表示方向，“F”表示正向激勵測量(Forward)，“R”表示反向激勵測量(Reverse) 網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)S參數(shù)：3、通過測量結(jié)果分析三個器件的工作原理校準(zhǔn)前耦合器隔離端：校準(zhǔn)后耦合器隔離端：校準(zhǔn)前耦合器

26、耦合端：校準(zhǔn)后耦合器耦合端：校準(zhǔn)前耦合器直通端：校準(zhǔn)后耦合器直通端：天線工作原理：天線是一種變換器，它把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波變換成在無界媒介中傳播的電磁波，或者進(jìn)行相反的變換，在無線電設(shè)備中用來發(fā)射或接受電磁波，一般天線都具有可逆性，同一副天線既可用作發(fā)射天線，也可用作接收天線，同一天線作為發(fā)射或接收的基本特性參數(shù)是相同的，這稱為天線的互易定理。由實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果可知，天線可以接收到特定頻段的信號，而對其余頻段的信號則不會接受，在設(shè)計(jì)天線時可以有不同的內(nèi)部構(gòu)造，以根據(jù)不同的需求讓天線接受不同頻段的信號。濾波器工作原理：濾波器是減少或消除諧波對電力系統(tǒng)影響的電氣部件，濾波器可以用于消除干擾，將輸入或輸出經(jīng)過過濾而得到特定頻段的信號，對特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除，其功能就是得到一個特定頻率或消除一個特定頻率，濾波，本質(zhì)上是從被噪聲畸變和污染