實(shí)驗(yàn)三三點(diǎn)法測(cè)量二端口微波網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)

1、 實(shí)驗(yàn)三三點(diǎn)法測(cè)量二端口微波網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康碾p口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的測(cè)量是在單口網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，同時(shí)雙口網(wǎng)絡(luò)測(cè)量又是多口網(wǎng)絡(luò)測(cè)量的基礎(chǔ)，具有承上啟下的作用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握用三點(diǎn)法測(cè)量微波網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)的方法，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)微波網(wǎng)絡(luò)測(cè)量打好基礎(chǔ)。二、實(shí)驗(yàn)原理微波網(wǎng)絡(luò)與參量的求法可以用計(jì)算法亦可用實(shí)驗(yàn)法，但計(jì)算法僅限于解決簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，其S參數(shù)的確定要用實(shí)驗(yàn)法。所謂三點(diǎn)法是指必須的測(cè)量為3次，由3次測(cè)得的數(shù)據(jù)便可求得雙口網(wǎng)絡(luò)的全部參數(shù)。這是因?yàn)榛ヒ纂p口網(wǎng)絡(luò)只有三個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的。對(duì)于一個(gè)互易的雙口網(wǎng)絡(luò)，其S參數(shù)如圖一所示。在輸入端ai是入射波,b是反射波。在輸出端，b2是入射波，a2是反

2、射波。bi # b1a1對(duì)于互易網(wǎng)絡(luò)S12=S21圖一雙口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)對(duì)于線性網(wǎng)絡(luò)，可用線性代數(shù)方程表示b1=S11a1+S12a2(1)b2=S21a1+S22a2(2)式中S參數(shù)的物理意義分別為b1S11b1：2端匹配，1端的反射系數(shù)a12端匹配b2S212：2端匹配，1端至2端的傳輸系數(shù)a12端匹配b1S121：1端匹配，2端至1端的傳輸系數(shù)a21端匹配b2S22b2：1端匹配，2端的反射系數(shù)a21端匹配設(shè)ri為1端的反射系數(shù)，r2為2端的反射系數(shù)。由(1)、(2)式及a2b2 #由此得到 3）21-S222在（3）式中有三個(gè)未知數(shù)Sii、S22和S12。如果能分別測(cè)出網(wǎng)絡(luò)輸出端短路、開(kāi)

3、路和匹配時(shí)，網(wǎng)絡(luò)輸入端的反射系數(shù)is、io和1L可由（3）式求得三個(gè)未知數(shù)。2端開(kāi)路時(shí)2=+1S2i21端的反射系數(shù)10=S11+（4）1-S222端短路時(shí)2=-11端的反射系數(shù)1S=S11-S2121+S222端匹配時(shí)2二01端的反射系數(shù)1L二S11由（4）、（5）、（6）式得21L-S1-10S221S-10由（5）式得S212=（S22+1）（1L1S）5）6）78） 例如一次短路，一次9）（10）如果網(wǎng)絡(luò)是對(duì)稱(chēng)的，WS11=s22，只要進(jìn)行兩次測(cè)量，開(kāi)路。則S11二10,1S2,10-1S10-1S-2101SS212二S211+2+10-1S網(wǎng)絡(luò)輸入端面反射系數(shù)1的測(cè)量方法:本實(shí)驗(yàn)實(shí)

4、際上是對(duì)網(wǎng)絡(luò)輸入端的反射系數(shù)進(jìn)行三次測(cè)量。操作步驟與單端網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗測(cè)量相同。需要說(shuō)明的是網(wǎng)絡(luò)輸出端開(kāi)路負(fù)載如何獲得。對(duì)于微波電路，輸出端空載并不意味著開(kāi)路，因?yàn)橛休椛浯嬖冢荒艿玫椒瓷湎禂?shù)為+1的開(kāi)路條件。獲得開(kāi)路的方法是這樣的，測(cè)量線輸出端用短路片短路。測(cè)得一駐波節(jié)點(diǎn)DT,用可調(diào)短路活塞代替短路片，測(cè)量線探針保持DT位置上不動(dòng)，移動(dòng)可調(diào)短路器的短路活塞，使探頭在DT位置上仍為最小顯示（如圖二所示），并按交叉讀數(shù)法（即等指示度法）確定可調(diào)短路器短路活塞位置，記下此位置的讀數(shù)LT1，LT1就是這個(gè)可調(diào)短路器的輸入端為等效短路時(shí)長(zhǎng)度，同時(shí)也是把它接在網(wǎng)絡(luò)輸出端時(shí)，網(wǎng)絡(luò)輸出端獲得等效短路的端面。繼

5、續(xù)移動(dòng)短路活塞，使探針在DT位置再次出現(xiàn)駐波節(jié)點(diǎn)，并按交叉讀數(shù)法確定該相鄰波節(jié)點(diǎn)在可調(diào)短路器上的刻度值LT2，根據(jù)這兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)的距離，可計(jì)算在短路器中波導(dǎo)波長(zhǎng)DT圖二確定開(kāi)路負(fù)載的方法g2。由此可得可調(diào)短路器輸入端等效開(kāi)路的長(zhǎng)度應(yīng)為g2LT二LT1+-4就是說(shuō)把可調(diào)短路器短路活塞位置放在讀數(shù)LT上，短路活塞的輸入端等效為開(kāi)路阻抗(Zl=0)，把它接到待測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸出端就是待測(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效開(kāi)路負(fù)載。三點(diǎn)法只需要測(cè)出最少的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)便可求出全部的參數(shù)。但是，每一個(gè)單次測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差都直接影響各S參數(shù)的結(jié)果。因此應(yīng)注意在駐波及阻抗測(cè)量中減少誤差的各項(xiàng)措施。微波信號(hào)源待測(cè)件測(cè)量線圖三實(shí)驗(yàn)電路圖選頻放大器短

6、路片可調(diào)短路器匹配負(fù)載三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)量所給雙口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)S11、S22、S12步驟如下：1、調(diào)節(jié)波源及測(cè)量線使之正常工作。2、按圖二所示，確定DT、LT1、LT2、LT。3、接入待測(cè)雙口網(wǎng)絡(luò)，測(cè)量10、1S、1L。(1).待測(cè)雙口網(wǎng)絡(luò)后面分別接可調(diào)短路活塞、短路片和匹配負(fù)載作為終端負(fù)載；根據(jù)r，|r|ej，以及卩|，歸、，寸4d/1因此測(cè)反射系數(shù)就變?yōu)閭鬏斁€中駐波比的測(cè)量和距負(fù)載最近一個(gè)電壓駐波節(jié)點(diǎn)的測(cè)量4、按（6）、（7）、（8）式計(jì)算所需S參數(shù)。四、思考題1、雙口微波網(wǎng)絡(luò)的散射參量的測(cè)量在微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測(cè)量中有何重要意義？2、本實(shí)驗(yàn)中同一信號(hào)源發(fā)出的微波信號(hào)，為何在測(cè)量線中和可調(diào)短路活塞中有九gi與九g2之分？3、能否用三點(diǎn)法測(cè)