微波技術實驗指導-報告2017

./HarbinInstituteofTechnology微波技術實驗報告院系：班級：__學號：同組成員：指導實驗時間：XX工業(yè)大學.實驗一短路線、開路線、匹配負載S參量的測量一、實驗目的1、通過對短路線、開路線的S參量S11的測量,了解傳輸線開路、短路的特性。2、通過對匹配負載的S參量S11與S21的測量,了解微帶線的特性。S11二、實驗原理基本傳輸線理論在一傳輸線上傳輸波的電壓、電流信號會是時間與傳遞距離的函數。一條單位長度傳輸線之等效電路可由R、L、G、C等四個元件來組成,如圖1-1〔a〕所示。假設波傳輸播的方向為＋Z軸的方向,則由基爾霍夫電壓與電流定律可得下列二個傳輸線方程式。其中假設電壓與電流是時間變量t的正弦函數,此時的電壓和電流可用角頻率ω的變數表示。亦即是而兩個方程式的解可寫成<1-1><1-2>其中V+,V-,I+,I-分別是波信號的電壓與電流振幅常數,而+、-則分別表示+Z,-Z的傳輸方向。γ則是[傳輸系數]〔propagationcoefficient〕,其定義如下。<1-3>而波在z上任一點的總電壓與電流的關系則可由下列方程式表示。<1-4>將式〔1-1〕與〔1-2〕代入式〔1-3〕可得一般將上式定義為傳輸線的[特性阻抗]〔CharacteristicImpedance〕,ZO。當R=G=0時,傳輸線沒有損耗〔LosslessorLoss-free〕。因此,一般[無耗]傳輸線的[傳輸系數]與[特性阻抗]分別為,單位長度單位長度圖1-1單位長度傳輸線之等效電路圖1-1單位長度傳輸線之等效電路此時傳輸系數為純虛數。對于大多數的射頻傳輸線而言,其損耗都很?。灰嗉碦<<ωL且G<<ωC。所以R、G可以忽略不計,此時傳輸線的[傳輸系數]可寫成下列公式。〔1-5〕則式〔1-5〕中與在[無耗]傳輸線中是一樣的,定義為極端數,而α定義為傳輸線的[衰減常數]〔AttenuationConstant〕,其公式分別為,其中Y0定義為傳輸線之[特性導納]<CharacteristicAdimttance>,其公式為負載傳輸線〔TerminatedTransmissionLine〕〔A〕[無損耗]負載傳輸線〔TerminatedLosslessLine〕考慮一段[特性阻抗]Zo之傳輸線,一端接信號源,另一端則接上負載,如圖所示。并假設此傳輸線[無耗],且其[傳輸系數]γ=jβ,則傳輸線上電壓與電流方程式可以用下列二式表示。,圖1-2接在負載上的傳輸線電路若考慮在負載端〔z=0〕上,則其電壓與電流為<1-6><1-7>而且,所以式〔1－7〕可改寫成<1-8>合并式〔1-6〕與〔1-8〕可得[負載阻抗]〔LoadImpedance〕定義[歸一化阻抗]〔NormalizedLoadImpedance〕其中ΓL定義為負載端的[電壓反射系數]〔VoltageReflectionCoefficient〕當ZL=ZO時,則ΓL=0時,此狀況稱為傳輸線與負載[匹配]〔Matched〕。在此,我們定義兩個重要參數[電壓駐波比]〔VoltageStandingWaveRatio〕與[回波損耗]〔ReturnLoss〕。,若考慮在距離負載端長L〔z=-L〕處,即傳輸線長度為L。則其[反射系數]Γ<L>應改成而其[輸入阻抗]則可定義為由上式可知,當L∞時,ZinZo.當L=λ/2時,Zin=ZL.當L=λ/4時,Zin=Zo2/ZL.〔B〕[有耗]負載傳輸線〔TerminatedLossyLine〕若是考慮一條有耗的傳輸線,則其[傳輸系數]γ=α+jβ為一復數。所以,[反射系數]?！睱〕應改成而其[輸入阻抗]則改成為三、實驗儀器與裝置圖1模組編號：RF2KM1-1A<OPTN/SHORT/THRUCALKIT>2模組內容：代號名稱說明適用頻率X圍主要特性MOD-1AOPEN開路傳輸線50-500MHzReturnLoss≤1dBMOD-1BSHORT短路傳輸線50-500MHzReturnLoss≤1dBMOD-1CTHRU50Ω微帶線50-500MHzReturnLoss≥15dBInsertionLoss≤0.5dB3RF2000測量主機：一臺4PC機一臺,BNC連接線若干四、實驗內容與步驟〔一〕開路線〔MOD-1A〕的S11測量〔1〕將RF2000與PC機通過RS232連接,接好RF2000電源,開機。啟動SCOPE2000軟件?！?〕將模塊RF2KM1-1A的開路端口,即P1端口,與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線連在一起。模塊接好以后,在RF2000主機的面板上找到"BAND"鍵,按"BAND"把頻段選到299-540MHz的頻段〔BAND3頻率X圍為300-500MHz〕,按REM鍵進行連接,當RF2000的LCD畫面第一行顯示為"SWEEP!!!!!MHz",第二行顯示為"dB299-540"時,此時軟件界面顯示的為開路狀態(tài)下300MHz-500MHz時的S11曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S21曲線圖,可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進行選擇〕。〔3〕在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S11的dB值,并在坐標紙上利用所取的點大致畫出S11曲線圖〔在軟件界面用鼠標左鍵單擊即可完成取點〕?！捕扯搪肪€〔MOD-1B〕的S11測量〔1〕將RF2KM1-1A模塊的短路端口,即P2通過BNC連接線與RF2000的SWEEP/CW1OUT端子相連,頻率的頻段選擇不變?！?〕此時軟件界面顯示的為短路狀態(tài)下300MHz-500MHz時S11的曲線圖同樣,若此時軟件顯示為S21,可通過S11/S21進行選擇?！?〕在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S11的dB值,并在坐標紙上利用所取的點大致畫出S11曲線圖〔在軟件界面用鼠標左鍵單擊即可完成取點〕?！踩称ヅ湮Ь€〔MOD-1C〕的S11與S21的測量〔1〕將模塊RF2KM1-1A的P3端子通過BNC連接線與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端子連接,將模塊的P4端子與RF2000主機的RF-IN端子連接,頻段仍為BAND3〔300MHz-500MHz〕?！?〕此時軟件界面顯示的是匹配負載狀態(tài)下300MHz-500MHz時的S11的曲線圖,如圖所示。按S11/S21可以切換S11/S21曲線圖?！?〕在S11和S21曲線圖中分別任意選取九個點,分別記錄下每個點的頻率和它所對應的S11和S21的dB值,并在坐標紙上利用所取的點分別大致畫出S11和S21的曲線圖〔在軟件界面用鼠標左鍵單擊即可完成取點〕。注：在測試過程中,DOD-1A,MOD-1B的S11X圍為0±5dB,MOD-1C的S11≤-8dB,S21=0±2dB五、實驗結果與分析〔一〕在傳輸線理論中,開路、短路、匹配有哪些特性？答：開路和短路的阻抗為純阻抗,值在0~±∞之間,且線中傳輸的是駐波。開路反射系數為1,短路反射系數為-1;匹配負載值等于傳輸線特性阻抗,線中傳輸的是行波,無反射波。反射系數為0〔二〕理想情況下,開路線、短路線、匹配微帶線的測得值是多少？答：開路線：S11=1;短路線：S11=-1； 匹配負載：S11=0,S21=1.

實驗二定向耦合器特性的測量一、實驗目的1、通過對MOD-5A：叉路型定向耦合器的方向性,隔離度的測量,了解叉路型定向耦合器的特性。2、通過對MOD-5B：平行線型定向耦合器的方向性,隔離度的測量,了解平行線型定向耦合器電路的特性。二、實驗原理1、定向耦合器是微波測量和其他微波系統(tǒng)中的常用元件,更是近代掃頻反射計的核心部件,因此,熟悉定向耦合器的特性,掌握其測量方法很重要。定向耦合器是一種有方向性的微波功率分配器件,通常有波導、同軸線、帶狀線與微帶線幾種類型,定向耦合器包含主線和副線兩部分,在主線中傳播的微波功率通過小孔或間隙等耦合元件,將一部分功率耦合到副線中的一個方向傳輸〔稱"耦合輸出"〕,而在另一個方向幾乎沒有〔或極小〕功率傳輸〔稱"隔離輸出"〕。2、在本實驗中,定向耦合器是個四端口網絡結構〔4－portnetwork〕,如圖3－1所示。若信號輸入端〔Port-1,InputPort〕的輸入功率為P1,信號傳輸端〔Port-2,TransmissionPort〕的輸出功率為P2,信號耦合端〔Port-3,CouplingPort〕的輸出功率為P3,而信號隔離端〔Port-4,IsolationPort〕的輸出功率為P4。若P1、P2、P3、P4皆用毫瓦〔mW〕來表示,定向耦合器的四大參數,則可定義為：傳輸系數：耦合系數：隔離度：方向性：定向耦合器定向耦合器Port-1P1Port-2P2Port-3P3Port-4P4圖圖3-1定向耦合器方塊圖常見的定向耦合器可分成支線型和平行線型兩種。Port-1Port-1P1P3Port-3Port-2P2LsLsCpCpZo<a>low-passtypeP4Port-4Port-1Port-1P1Port-2P2P3Port-3CsCsLpLpZo<b>high-passtypeP4Port-4<a>[低通L-G式]支線型耦合器;<b>[高通L-G式]支線型耦合器<c>[傳輸線式]支線型耦合器<d>[傳輸線式]平行線型耦合器其設計步驟如下：步驟一：決定耦合器的規(guī)格。包括耦合系數C<dB>、端口的等效阻抗Z0〔Ω〕、電路使用的中心頻率,fc〔Hz〕。步驟二：利用下列公式計算出K、Z0S與Z0P。步驟三：利用下列公式計算出所需的值。<a>[低通L-G式]<b>[高通L-G式]<c>傳輸線式]若選用微帶線來設計,則依據使用基板參數〔er、h等〕利用軟件計算出Zos與Zop的微帶線寬度〔W1、W2〕和四分之一波長的長度〔P1、P2〕。步驟四：利用模擬軟件檢驗,再經過微調以滿足設計要求。平行線型設計步驟如下：步驟一：決定耦合器規(guī)格。包括耦合系數C<dB>、各端口的特性阻抗Z0〔Ω〕、電路使用的中心頻率,fc〔Hz〕、基板參數〔er,h〕。步驟二：利用下列公式計算出Zoe與Zoo。步驟三：依據設計使用的基板參數〔er,h〕利用軟件計算出符合步驟二所算出〔Zoe、Zoo〕的微帶耦合線的寬度與間距〔W、S〕和四分之一波長的長度〔P〕。步驟四：利用模擬軟件檢驗,再經過微調以滿足設計要求。3、主要技術參數：〔1〕隔離度定向耦合器的隔離度定義為輸入功率P入與隔離臂輸出功率P隔之比的分貝數,記以KI,即KI=10lg=10lg=20lg式中S14=S41為網絡的互易性,S14代表波由1口向4口的傳輸系數。本實驗中的功率的單位為dBm,所以隔離度的值為輸入端〔或傳輸端〕與隔離端測得的功率的差值?！?〕方向性方向性的定義是副通道中耦合臂和隔離臂輸出功率之比的分貝數,記以KD,即KD=10lg=20lg-20lg本實驗中測功率的單位均dBm,所以方向性的值為耦合端與隔離端測得的功率的差值。由定義知道,耦合到副通道中隔離臂的功率愈小,則方向性愈高。通常希望定向耦合器的方向性愈高愈好。理想定向耦合器的方向性和隔離度均為無窮大〔因P隔=0〕。三、實驗儀器與裝置1、模組編號：RF2KM5-1A〔L-CBRANCHLINECOUPLer〕RF2KM5-2A〔PARALLELLINECOUPLer〕2、模組內容：代號名稱/說明適用頻率X圍主要特性MOD-5AL-CBRANCHLINECOUPLer叉路型定向耦合器40050MHzReturnLoss≥13dBTransmission≤2dBCoupling≤11dBIsolation≥13dB代號名稱/說明適用頻率X圍主要特性MOD-5BPARALLELLINECOUPLer平行線型定向耦合器75050MHzReturnLoss≥12dBTransmission≤1.5dBCoupling≤10dBIsolation≥14dB3、RF2000測量主機：一臺4、PC機：一臺5、連接線若干,50匹配端子3個四、實驗內容與步驟〔一〕MOD-5A的P1端子的S11的測量1、將RF2000主機通過RS232與PC機相聯(lián)接,接好RF2000電源,開機,并啟動SCOPE2000軟件。2、將模塊MOD-5A的P1端口與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線連在一起,將P2,P3,P4端口分別與50Ω匹配端子相連。模塊接好以后,在RF2000主機的面板上找到"BAND"鍵,按"BAND"把頻段選到299-540MHz的頻段〔BAND3,頻率X圍為300-500MHz〕,按REM鍵進行連接,當RF2000的LCD畫面第一行顯示為"SWEEP!!!!!MHz",第二行顯示為"dB299-540"時,此時軟件界面顯示的為叉路型定向耦合器在300MHz-500MHz的S11曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S21曲線圖,可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S11的dB值?！捕矼OD-5A的P1與P2端子的S21的測量1、將模塊MOD-5A的P1端口與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線連在一起,P2端子通過連接線與RF2000的RF-IN端口相連,P3,P4端口分別與50Ω匹配端子相連,頻帶選擇不變。2、過幾秒鐘后,軟件界面的曲線發(fā)生變化,此時顯示的為支線型定向耦合器在300MHz-500MHz時P1與P2端子的S21曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S11曲線圖,可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S21的dB值?！踩矼OD-5A的P1與P3端子的S21的測量1、將模塊MOD-5A的P1端口與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線連在一起,P3端子通過連接線與RF2000的RF-IN端口相連,P2,P4端口分別與50Ω匹配端子相連,頻帶選擇不變。2、過幾秒鐘后,軟件界面的曲線發(fā)生變化,此時顯示的為支線型定向耦合器在300MHz-500MHz時P1與P3端子的S21曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S11曲線圖,可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S21的dB值。〔四〕MOD-5A的P1與P4端子的S21的測量1、將模塊MOD-5A的P1端口與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線連在一起,P4端子通過連接線與RF2000的RF-IN端口相連,P2,P3端口分別與50Ω匹配端子相連,頻帶選擇不變。2、過幾秒鐘后,軟件界面的曲線發(fā)生變化,此時顯示的為支線型定向耦合器在300MHz-500MHz時P1與P4端子的S21曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S11曲線圖,可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S21的dB值?！参濉矼OD-5B的S11的測量1、將模塊MOD-5B的P1端口與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線連在一起,將P2,P3,P4端口分別與50Ω匹配端子相連。2、模塊接好以后,在RF2000主機的面板上找到"BAND"鍵,按"BAND"把頻段選到599-998MHz的頻段〔BAND4〕,按REM鍵進行連接,當RF2000的LCD畫面第一行顯示為"SWEEP!!!!!MHz",第二行顯示為"dB599-998"時,此時軟件界面顯示的為叉路型定向耦合器在599MHz-1000MHz的S11曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S21曲線圖,可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S11的dB值?！擦矼OD-5B的P1與P2端子的S21的測量1、將模塊MOD-5B的P1端口與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線連在一起,P2端子通過連接線與RF2000的RF-IN端口相連,P3,P4端口分別與50Ω匹配端子相連,頻帶選擇不變。2、過幾秒鐘后,軟件界面的曲線發(fā)生變化,此時顯示的為支線型定向耦合器在599MHz-998MHz時P1與P2端子的S21曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S11曲線圖,可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S21的dB值?！财摺矼OD-5B的P1與P3端子的S21的測量1、將模塊MOD-5B的P1端口與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線連在一起,P3端子通過連接線與RF2000的RF-IN端口相連,P2,P4端口分別與50Ω匹配端子相連,頻帶選擇不變。2、過幾秒鐘后,軟件界面的曲線發(fā)生變化,此時顯示的為支線型定向耦合器在599MHz-998MHz時P1與P2端子的S21曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S11曲線圖,可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S21的dB值?！舶恕矼OD-5B的P1與P4端子的S21的測量1、將模塊MOD-5B的P1端口與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線連在一起,P4端子通過連接線與RF2000的RF-IN端口相連,P2,P3端口分別與50Ω匹配端子相連,頻帶選擇不變。2、過幾秒鐘后,軟件界面的曲線發(fā)生變化,此時顯示的為支線型定向耦合器在599MHz-998MHz時P1與P2端子的S21曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S11曲線圖,可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S21的dB值。五、實驗結果與分析1、根據測得數據判斷傳輸端口、隔離端口和耦合端口。P1P2P3P45A輸入端傳輸端耦合端隔離端5B輸入端耦合端傳輸端隔離端2、計算隔離度和方向性。MOD-5A：隔離度=-S14=10dB,方向性=S13+<-S14>=<-8+10>dB=2dB;MOD-5B:KI=-S14=12dB,KD=S12+<-S14>=<-12+12>dB=0dB.3、設計一個工作頻率為400MHz的10dB的[高通L-G]支線型耦合器?！瞆o=50Ω〕Port-1Port-1P1Port-2P2P3Port-3CsCsLpLpZo<b>high-passtypeP4Port-4fc=400MHzC=10DbZO=50ΩK=C

實驗三功率衰減器特性的測量一、實驗目的1、了解"功率衰減器"的原理。2、通過對MOD-3A：型功率衰減器的S11與S21的測量,以了解型功率衰減電路的特性。3、通過對MOD-3B：T性功率衰減器的S11與S21的測量,以了解T型功率衰減電路的特性。二、實驗原理1、功率衰減器原理功率衰減器Port-1P1Port-1P1Port-2P2圖2-1功率衰減器是雙端口網絡結構,如圖2-1所示。其信號輸入端的功率為P1,而其輸出端的功率為P2。若P1、P2以毫瓦分貝〔dBm〕來表示,且衰減器之功率衰減量為AdB,則兩端功率間的關系,可寫成：P2<dBm>=P1<dBm>–AdB亦即：2、固定型功率衰減器這種電路僅由電阻構成,按結構可分成T形與П形,如圖2-2所示：Z1111Z1111Z2RS1RS2RppRSRp2pRp1pZ1Z2圖2-2〔a〕T型功率衰減器<b>П型功率衰減器其中Z1、Z2即是電路輸入/輸出端的特性阻抗。根據電路兩端使用的阻抗不同,可分為同阻抗式、異阻抗式。A.[同阻抗式]〔Z1=Z2=Z0〕〔a〕[T形同阻抗式]〔b〕[П形同阻抗式]B.[異阻抗式]〔Z1≠Z2〕〔a〕[T形異阻抗式]〔b〕[П形異阻抗式]三、實驗儀器與裝置1、模組編號：RF2KM3-1A〔ATTENUATOR〕2、模組內容：代號名稱/說明適用頻率X圍主要特性MOD-3Aп-TYPE10dBTTENUATORп型功率衰減器50-1000MHz回波損耗：≥12dB插入損耗：10±0.5dBMOD-3BT-TYPE10dBTTENUATORT型功率衰減器50-1000MHz回波損耗：≥12dB插入損耗：10±0.5dB3、RF2000測量主機：一臺4、PC機：一臺,連接線若干四、實驗內容與步驟〔一〕MOD-3A的S11的測量1、將RF2000主機通過RS232與PC機相聯(lián)接,接好RF2000電源,開機,并啟動SCOPE2000軟件。2、將模塊MOD-3A的P1端口與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線連在一起,將P2端口與50匹配端子相連。模塊接好以后,在RF2000主機的面板上找到"BAND"鍵,按"BAND"把頻段選到299-540MHz的頻段〔BAND3,頻率X圍為300-500MHz〕,按REM鍵進行連接,當RF2000的LCD畫面第一行顯示為"SWEEP!!!!!MHz",第二行顯示為"dB299-540"時,此時軟件界面顯示的為型功率衰減器的S11曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S21曲線圖,可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進行選擇〕3、在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S11的dB值,并在坐標紙上利用所取的點大致畫出S11曲線圖〔在軟件界面用鼠標左鍵單擊即可完成取點〕?！捕矼OD-3A的S21的測量1、模塊MOD-3A的P1端口仍與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線保持連接,將P2端口的50的匹配端子去掉,并將P2端口與RF2000的RF-IN端子通過連接線相連,頻段選擇仍為BAND3〔300MHz-500MHz〕。2、等待幾秒鐘后,軟件界面的曲線發(fā)生變化,此時軟件界面顯示的為型功率衰減器300MHz-500MHz時的S21曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S11曲線圖,可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S21的dB值,并在坐標紙上利用所取的點大致畫出S21曲線圖。〔三〕MOD-3B的S11的測量1、將模塊MOD-B的P3端口與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線連在一起,將P4端口與50匹配端子相連,頻段不變,仍為BAND3〔300MHz-500MHz〕。2、等待幾秒鐘后,軟件界面的曲線發(fā)生變化,此時軟件界面顯示的為T型功率衰減器300MHz-500MHz的S11曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S21曲線圖,可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S11的dB值,并在坐標紙上利用所取的點大致畫出S11曲線圖。〔四〕MOD-3B的S21的測量1、模塊MOD-3B的P3端口仍與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線保持連接,將P4端口的50的匹配端子去掉,并將P4端口與RF2000的RF-IN端子通過連接線相連,頻段選擇仍為BAND3〔300MHz-500MHz〕。2、等待幾秒鐘后,軟件界面的曲線發(fā)生變化,此時軟件界面顯示的為T型功率衰減器300MHz-500MHz時的S21曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S11曲線圖,可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S21的dB值,并在坐標紙上利用所取的點大致畫出S21曲線圖。五、實驗結果與分析〔一〕型功率衰減器的S11與S21：在曲線上取9個點,記錄每個點的頻率值和與其相對應的S11和S21如下表所示：序號123456789頻率〔MHz〕323.06339.44351.14362.04379.22390.92402.62414.32426.02S11<dB>-18-23-21-15-12-12-12-13-16S21<dB>-9-9-9-8-9-8-8-9-9〔二〕T性功率衰減器的S11與S21：在曲線上取9個點,記錄每個點的頻率值和與其相對應的S11和S21如下表所示：序號123456789頻率〔MHz〕325.40346.46367.52390.92419.00437.72461.12484.52510.26S11<dB>-23-19-16-13-17-17-15-12-14S21<dB>-10-9-9-9-10-9-9-9-10〔三〕分析兩種類型衰減器的特性參數——衰減量π型：S21=-9dBT型：S21=-9dB〔四〕1.設計一個5dB、T形同阻抗式固定衰減器?！瞆1=Z2=50Ω〕2.設計一個10dB、П形同阻抗式固定衰減器。〔Z1=Z2=50Ω〕3.設計一個10dB、П形異阻抗式固定衰減器?！瞆1=50Ω、Z2=75Ω〕1.αRR2.αRR3.αRRR

實驗四功率分配器特性的測量一、實驗目的1、了解功率分配器的原理。2、通過對MOD-4A的輸出端功率的測量,了解簡單的功率分配電路的特性。二、實驗原理1、功率分配器是三端口網絡結構〔3-portnetwork〕,如圖4-1所示。其信號輸入端〔Port-1〕的功率為P1,而其他兩個輸出端〔Port-2與Port-3〕的功率分別為P2與P3。理論上,由能量守恒定律可知P1=P2+P3。若P2=P3并以毫瓦分貝〔dBm〕來表示三端功率間的關系,則可寫成：P2<dBm>=P3<dBm>=Pin<dBm>–3dB端子2P2端子2P2功率分配器端子1P1端子3P端子3P3圖4-1功率分配器方塊圖2、當然P2并不一定要等于P3,只是相等的情況在實際中經常使用。因此,功率分配器在大致上可分為等分型〔P2=P3〕和比例型〔P2=k·P3〕等兩種類型：〔1〕等分型根據電路使用元件的不同,可分為電阻式、L-C式與傳輸線式。A電阻式這種電路僅由電阻構成,按結構可分成Δ形,Y形,如圖：圖4-2〔a〕Δ型電阻式等功率分配器<b>Y型電阻式等功率分配器其中Zo為電路的特性阻抗。在高頻電路中,在不同的使用頻段,電路中的特性阻抗不相同。在本實驗中,為50Ω。這種電路的優(yōu)點為頻寬大、布線面積小、設計簡單,而缺點是功率衰減較大。V1V12V2V32Zo/3Zo/3Zo/3ZoZoVo2231231342V0=··V1=·V1342334V2=V3=·V04V2V21V12∴V2=·V1→20·log[]=-6dBV12BL-C式Port-1P1Port-1P1P3Port-3Port-2P2LsLsCpCpZoPort-1P1Port-2P2P3Port-3CsCsLpLpZo圖4-3<a>低通L-C式等功率分接器<b>高通L-C式等功率分接器a.[低通型]〔Low-pass〕其中fo：操作頻率〔operatingfrequency〕Zo：電路特性阻抗〔characteristicimpedance〕Ls：串聯(lián)電感〔series-inductor〕Cp：并聯(lián)電容〔shunt-capacitor〕b.[高通型]〔High-pass〕其中fo：操作頻率〔operatingfrequency〕Zo：電路特性阻抗〔characteristicimpedance〕Lp：并聯(lián)電感〔shunt-inductor〕Cs：串聯(lián)電容〔series-capacitor〕C傳輸線式此種電路按結構可分為[威爾金森型]和[支線型],如圖所示：a.[威爾金森型]〔WilkinsonPattern〕b.[支線型]〔Branch-linepattern〕ZZsZsZpZpZoZoZoZoZoPort-1P1P3Port-3Port-1P2λ/4λ/4設計公式:圖4-4<b>[支線型]等功率分接器〔2〕比例型此種電路按結構可分為支線型與威爾金森耦合線型,如圖4-5〔a〕所示：ZZoZoZoZ1Z3Z5Z4Z2Rλ/4λ/4λ/4PinP2P3圖4-4<b>[威爾金森耦合線]比例分接器設計公式:三、實驗儀器與裝置1、模組編號：威爾金森型等功率分配2、模組內容：代號名稱/說明適用頻率X圍主要特性MOD-4AΔ型電阻式等功率分配器300-500MHzReturnloss:≥15dBInsertionLoss:61dBMOD-4B威爾金森型等功率分配器75050MHzReturnLoss:≥15dBInsertionLoss:31dB四、實驗內容與步驟〔一〕MOD-4A的P1端子的S11的測量1、將模塊MOD-4A的P1端口與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線連在一起,將P2,P3端口分別與50匹配端子相連。2、模塊接好以后,在RF2000主機的面板上找到"BAND"鍵,按"BAND"把頻段選到299-540MHz的頻段〔BAND3〕,按REM鍵進行連接,當RF2000的LCD畫面第一行顯示為"SWEEP!!!!!MHz",第二行顯示為"dB299-540"時,此時軟件界面顯示的為電阻式功率分配器在299MHz-540MHz的S11曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S21曲線圖,可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S11的dB值?！捕矼OD-4A的P1與P2端子的S21的測量1、將模塊MOD-4A的P1端口與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線連在一起,P2端子通過連接線與RF2000的RF-IN端口相連,P3端口與50匹配端子相連,頻帶選擇不變。2、過幾秒鐘后,軟件界面的曲線發(fā)生變化,此時顯示的為Δ型電阻式等功率分配器在299MHz-540MH時P1與P2端子的S21曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S11曲線圖,可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S21的dB值?！踩矼OD-4A的P1與P3端子的S21的測量1、將模塊MOD-4A的P1端口與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線連在一起,P3端子通過連接線與RF2000的RF-IN端口相連,P2端口與50Ω匹配端子相連,頻帶選擇不變。2、過幾秒鐘后,軟件界面的曲線發(fā)生變化,此時顯示的為Δ型電阻式等功率分配器在299MHz-540MH時P1與P3端子的S21曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S11曲線圖,可通過軟件界面下方的S11/S21按鍵進行選擇〕。3、在曲線圖中任意選取九個點,記錄下每個點的頻率和它所對應的S21的dB值?！菜摹矼OD-4B的P1端子的S11的測量1、將模塊MOD-4B的P1端口與RF2000主機的SWEEP/CW1OUT端口通過連接線連在一起,將P2,P3端口分別與50匹配端子相連。2、模塊接好以后,在RF2000主機的面板上找到"BAND"鍵,按"BAND"把頻段選到599-998MHz的頻段〔BAND3〕,按REM鍵進行連接,當RF2000的LCD畫面第一行顯示為"SWEEP!!!!!MHz",第二行顯示為"dB599-998"時,此時軟件界面顯示的為威爾金森型等功率分配器在599MHz-998MHz的S11曲線圖〔如果此時軟件界面顯示的為S21曲線圖,可通過軟件界面下方的