南昌大学微波技术与天线实验报告.doc

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1、南昌大学微波技术与天线实验报告篇一：南昌大学 微波技术与天线 所有实验报告 数据完整+处理 实 实验课程：学生姓名：学 号：专业班级：验 报 告 微波技术与天线 年月日 1 实验一 微波测量系统的认识及功率测量一、实验目的 1. 熟悉基本微波测量仪器； 2. 了解各种常用微波元器件； 3. 学会功率的测量。 二、实验原理 1. 基本微波测量仪器 (1) 微波测量技术 主要包括微波信号特性测量和微波网络参数测量： 微波信号特性参量 包括微波信号的频率与波长、电平与功率、波形与频谱等； 微波网络参数 包括反射参量（如反射系数、驻波比）和传输参量（如S参数）。 (2) 微波测量方法 包括点频测量、扫

2、频测量和时域测量三大类： 点频测量：信号只能工作在单一频点逐一进行测量； 扫频测量：在较宽的频带内测得被测量的频响特性，如加上自动网络分析仪，则可实现微波参数的自动测量与分析； 时域测量：利用超高速脉冲发生器、采样示波器、时域自动网络分析仪等在时域进行测量，从而得到瞬态电磁特性。 (3) 微波测量系统 由微波信号源、调配器/ 衰减器/隔离器、波长/频率计、测量线、终端负载、选频放大器及小功率计等组成。 2 图 1微波测量系统 2. 常用微波元器件 实验室里常见的几种元器件：(1) 检波器 (2) E-T 接头 (3) H-T 接头 (4) 双T 接头 3. 功率测量 按图1所示连接微波测量系统

3、，在终端处接上微波小功率计探头，接通电源开关，调整衰减器，观察微波功率计指示并作相应记录。 (5) 波导弯曲 (6) 波导开关 (7) 可变短路器 (8) 匹配负载 (9) 吸收式衰减器 (10) 定向耦合器 (11) 隔离器 三、实验数据及处理 表格 1 3 7 m6/数5读4计3率功210 衰减器指示与功率指示关系曲线 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 衰减器位置/mm 图 2 衰减器指示与功率指示关系曲线 4 实验二 微波波导波长、频率的测量、分析和计算一、实验目的 1. 学会微波测量线的使用； 2. 学会测量微波波导波长和信号源频率； 3. 分析和计算波导

4、波长及微波频率。 二、实验原理 1. 系统调整 主要指信号源和测量线的调整，以及晶体检波器的校准：(1) 信号源的调整 包括振荡频率、功率电平及调制方式等。本实验主要讨论微波测量线的调整和晶体检波器的校准。 (2) 测量线的调整 测量线组成 由一段开槽传输线、探头、传动装置三部分组成； 实验中测量线的调整 一般包括的探针深度调整和耦合输出匹配（即调谐探头）。 2. 晶体检波器的工作原理 在微波测量系统中，送至指示器的微波能量通常是经过晶体二极管检波后的直流或低频电流，指示器的读数是检波电流的有效值。 (1) 晶体二极管特性 二极管的电流I 与检波电压U 的一般关系为：I=CUn。式中，C 为常

5、数，n 为检波律，U为检波电压。 检波电压U 与探针的耦合电场成正比。晶体管的检波律n 随检波电压U 改变。 弱信号工作情况下，近似为平方律检波，即n=2； 5篇二：南昌大学微波天线实验报告 学生姓名：学 号：专业班级：实验一 微波测量系统的调试与功率测量一、实验目的 （1）了解微波测量系统的组成及各部件的作用，正确使用实验仪器； （2）了解各种常用微波元器件； （3）掌握微波功率的测量方法。 二、实验原理及内容 1. 基本微波测量仪器 微波测量技术是通信系统测试的重要分支，也是射频/微波工程中必备的测试技术。它主要包括微波信号特性测量和微波网络参数测量。 微波信号特性参量主要包括：微波信号的

6、频率与波长、电平与功率、波形与频谱等。微波网络参数包括反射参量（如反射系数、驻波比）和传输参量（如S参数）。 测量的方法有：点频测量、扫频测量和时域测量三大类。所谓点频测量是信号只能工作在单一频点逐一进行测量；扫频测量是在较宽的频带内测得被测量的频响特性，如加上自动网络分析仪，则可实现微波参数的自动测量与分析；时域测量是利用超高速脉冲发生器、采样示波器、时域自动网络分析仪等在时域进行 测量，从而得到瞬态电磁特性。 图 1-1 是典型的微波测量系统。它由微波信号源、频率计、 衰减器（隔离器） 、测量线、检波器、选频放大器及小功率计、矩形波导、终端负载等组成。 YS1124 信号源：单频 9.37

7、GHz，输出功率50m，有连续波信号和 1kHz方波调制信号两种工作方式。该信号源输出端口为 FD-100 标准波导法兰。 PX16 频率计：是利用微波圆柱谐振腔体制作而成的一种谐振吸收式波长表。当吸收式波长表与信号源产生的微波信号频率共振时，将从电路中吸收最大的量，系统中选频放大器的指示达最小，此时在频率计上圆柱谐振腔的固有频率与系统的工作频率相同，从频率计上直接读出频率 f0 值即为信号源的工作频率。该频率计测量频率范围为 8.212.4GHz、测量精度可达0.3% 。 SHK-4 可变衰减器：用作信号源输出功率的控制、调节。 TC26 测量线：该波导型测量线，是利用波导宽边正中间壁电流分

8、布的特点沿纵向开槽外加探针通过开槽插入波导中提取能量，从而进行各种测量。在测量 线上有确定探针位置的刻度尺。进行测量时，旋动旋钮，移动探针座，探针从波导中提取的能量通过微波检波器进行检波，从 学生姓名：学 号：专业班级：通常测量线探针深度及调谐装置均已调好，不宜轻易变动！ 晶体检波器：为了提高对微弱信号检测的灵敏度，需对微波等幅信号或方波调制信号进行检波。未经调制的微波信号经检波后变成直流电流，此时可用直流仪表(如微安表、检流计等)直接指示；经方波调制的微波信号经检波后变成检波电流，在检波电流中，除了直流分量还有方波分量，此时可用选频放大器进行检测与指示。 选频放大器：选频放大器是用来放大和测

9、量微弱低频交流信号的低噪声精密测量仪器，一般接收来自检波器检波后的 1kHz 方波信号。可对电流或电压进行直读测量，还具有分贝读数、1-4(或 3.2-10)驻波刻度线，可以方便地直读小反射器件的驻波比。通常将输入量程衰减器置于50dB(或 60dB)档，用以确保检波器工作于平方律检波。该仪器的频率微调旋钮是用于调节仪器内选放电路的谐振频率，以使其与信号源调制频率相同，此时可获得输出最大并利用显示。 功率计：用来测量连续波或调制微波信号的平均功率。 短路板：在微波测量系统中用于实现终端短路的微波标准器件。 匹配负载：在微波测量系统中用于实现与系统匹配的微波终端标准器件。 2.常用微波元器件简介

10、 微波元器件的种类很多，下面主要介绍实验室里常见的几种元器件：(1) E-T 接头 (2) H-T 接头 (3)双 T 接头 (4)波导弯曲 (5)波导开关 (6)可变短路器 (7)吸收式衰减器 (8)向耦合器 (9)隔离器 3.功率测量 按图 1-1 所示连接微波测量系统，在终端处接上微波小功率计探头，接通电源开关，调整衰减器，观察微波功率计指示并作相应记录，可记入表 1-1。 三、实验数据及数据处理 1. 实验数据如图表 1-1 2.衰减器指示与功率指示的关系曲线 学生姓名：学 号：专业班级：四、思考：1、微波小功率计探头的工作原理简述。 微波小功率计功率探头的主体是一个铋、锑热电堆，这是

11、将金属铋和锑用 真空喷镀法镀在介质片上（介质基片可用云母、涤纶、聚烯亚胺等材料）形成热 电堆后， 放在波导或同轴电场最强处， 它即是终端吸收负载， 又是热电转换元件。 所以作为终端负载，它的阻值必须与传输线的等效阻抗相匹配。当微波功率输出 时，热电耦吸收微波功率使热电堆的热节点温度升高，这就与冷节点产生温差而 形成温差电动势，它产生的直流电动势与输入微波功率是成正比的。热电堆输出 的直流讯号是很薄弱的，指示器经直流放大后再作功率指示。 微波频率计（PX16） 微波频率计是由传输波导与圆柱形谐振腔和直读显示机构构成。它利用长方形孔磁耦合来激励，谐振腔的活塞为抗流形式。此频率计是吸收直读式频率计。

12、 2、微波频率计的工作原理。 微波频率计是由传输波导与圆柱形谐振腔和直读显示机构构成。它利用长方形孔磁耦合来激励，谐振腔的活塞为抗流形式。此频率计是吸收直读式频率计。当频率计的腔体谐振频率与被测频率一致时，由指示器可明显看出传输功率有一个明显的跌落。 学生姓名：学 号：专业班级：一、实验目的 （1） 学会微波测量线的使用； （2） 学会测量微波波导波长和微波信号源频率； （3） 分析和计算波导波长及微波频率。 二、实验原理 图1-1 示出了实验室常用的微波测试系统。进行微波测量时，首先要正确连接与调整微波测量系统。微波测量系统的调整主要指微波信号源、微波测量线的调整、晶体检波器的校准。 信号源

13、的调整包括振荡频率、功率电平及调制方式等。本实验主要讨论微波测量线的调整和晶体检波器的校准。 1微波测量线的调整 微波测量线是微波系统的一种常用测量仪器，它在微波测量中用途很广，可测驻波、反射系数、阻抗、相位和波长等。 测量线通常由一段开槽传输线、探头座（耦合探针、探针的调谐腔体和输出指示）、传动装置三部分组成。由于耦合探针伸入传输线而引入不均匀性，其作用相当于在线上并联一个导纳， 从而影响系统的工作状态。为了减少其影响，测试前必须仔细调整测量线。实验中测量线的调整一般包括的探针深度调整和耦合输出匹配（即调谐装置）。通常测量线探针深度及调谐装置均已调好，不易轻易变动！ 2晶体检波器的工作原理

14、在微波测量系统中，送至指示器的微波能量通常是经过晶体二极管检波后的直流或低频电流，指示器的读数是检波电流的有效值。在测量线中，晶体检波电流与高频电压之间关系是非线性的，因此要准确测出驻波（行波）系数必须知道晶体检波器的检波特性曲线。 晶体二极管的电流I 与检波电压U 的一般关系为 I=CUn (2-1) 式中，C 为常数，n 为检波律，U为检波电压。 检波电压U 与探针的耦合电场成正比。晶体管的检波律 n 随检波电压U 改变。在弱信号工作(检波电流不大于10A)情况下，近似为平方律检波，即n=2，此时选频放大器的分贝量程一般置于50 dB (或60dB)档；在大信号范围，n 近似等于1，即直线

15、律。 测量晶体检波器校准曲线最简便的方法是将测量线输出端短路，此时测量线上为纯驻波， 其相对电压按正弦律分布，即：?2?d?U?sin?Umax?g? (2-2) 式中，d 为离波节点的距离，Umax为波腹点电压，g 为传输线上波长。 因此，传输线上晶体检波电流的表达式为 学生姓名：学 号：专业班级：?2?d?(2-3) I?C?sin? g? 根据式（2-3）就可以用实验的方法得到图2-1 所示的晶体检波器的校准曲线。 n 图2-1 校准曲线 3 波导波长的测量原理 方法一：测量线的基本测量原理是基于无耗均匀传输线理论，当负载与测量线匹配时测量线上是行波；当负载为短路或开路时，传输线上为纯驻

16、波，能量全部反射。因此通过测量线上的驻波比，然后换算出反射系数模值，再利用驻波最小点位置dmin 便可得到反射系数的幅角以及微波信号特性、网络特性等。根据这一原理，在测得一组驻波最小点位置d1，d2，d3，d4? 后， 由于相邻波节点的距离是波导波长的1/2，这样便可通过下式算出波导波长。 ? g?21?z4?zmin0z3?zmin0z2?zmin0?z1?zmin0?432? (2-4) 方法二：根据驻波分布的特性，在波导系统终端短路时，传输系统中会形成纯驻波分布状态，在这种情况下，两个驻波波节点之间的距离为波导波长的1/2 ，所以只要测量出两个驻波波节点之间的距离，就可以得到信号源工作频

17、率所对应的波导波长，可采用交叉读数法测量波导波长，如图3-1所示。 图2-2交叉读数法测量波节点位置 为了使测量波导波长的精度较高(接近实际的波导波长)，采用交叉读数法测量波导波长。在测试系统调整良好状态下，通过测定一个驻波波节点两侧相等的电流指示值I0 (可选取最大值的20%)所对应的两个位置d1、d2，则取d1、d2之和的平均值，得到对应驻波波节点的位置dmin1 。 用同样的方法测定另一个相邻波节点的位置 dmin2 ，如图3-1所示，则dmin1 、dmin2 与系统中波导波长之间的关系为：篇三：南昌大学微波实验报告1 实 验 报 告 实验课程：学生姓名：学 号：专业班级：微波技术与天

18、线 严旭 6100211127 卓越111班 201X年6月16日 目 录 实验一 微波测量系统的认识及功率测量 实验二 微波波导波长、频率的测量、分析和计算 实验一 微波测量系统的认识及功率测量一、实验目的 1. 熟悉基本微波测量仪器； 2. 了解各种常用微波元器件； 3. 学会功率的测量。 二、实验原理 1. 基本微波测量仪器 (1) 微波测量技术 主要包括微波信号特性测量和微波网络参数测量： 微波信号特性参量 包括微波信号的频率与波长、电平与功率、波形与频谱等； 微波网络参数 包括反射参量（如反射系数、驻波比）和传输参量（如S参数）。 (2) 微波测量方法 包括点频测量、扫频测量和时域测

19、量三大类： 点频测量：信号只能工作在单一频点逐一进行测量； 扫频测量：在较宽的频带内测得被测量的频响特性，如加上自动网络分析仪，则可实现微波参数的自动测量与分析； 时域测量：利用超高速脉冲发生器、采样示波器、时域自动网络分析仪等在时域进行测量，从而得到瞬态电磁特性。 (3) 微波测量系统 由微波信号源、调配器/ 衰减器/隔离器、波长/频率计、测量线、终端负载、选频放大器及小功率计等组成。 图 1微波测量系统 2. 常用微波元器件 实验室里常见的几种元器件：(1) 检波器 (2) E-T 接头 (3) H-T 接头 (4) 双T 接头 3. 功率测量 按图1所示连接微波测量系统，在终端处接上微波

20、小功率计探头，接通电源开关，调整衰减器，观察微波功率计指示并作相应记录。 (5) 波导弯曲 (6) 波导开关 (7) 可变短路器 (8) 匹配负载 (9) 吸收式衰减器 (10) 定向耦合器 (11) 隔离器 三、实验数据及处理 表格 1 篇四：微波技术与天线实验报告(航大) 电磁场、微波测量 实验报告 姓名：学号：学院：电子信息工程学院 实验1 电磁喇叭天线特性测量一、实验目的 研究电磁喇叭天线方向性图的测量方法以及天线的互易性原理。 二、实验仪器及装置图 1、三厘米固态信号源 2、喇叭天线 3、分度转台及支柱 4、微分表 三、实验原理 由于在通信、雷达等用途中，天线都处于它的远区，所以正确

21、的测试天线的远区场辐射特性非常重要。天线参量是描述天线辐射特性的量，可用实验的方法测定。天线参量的测量是设计天线和调整天线的重要手段，其中最重要的是测量其辐射场幅值分布的方向性，其表征量是天线的方向函数及方向图。 四、实验内容及步骤 1、按图连接好装置。 2、整机机械调整:首先旋转工作平台使0度刻线与固定臂上只针对正，在转动活动臂使活动臂上的指针对正在工作平台180度刻线上。 3、固定被测天线，而把辅助天线沿以被测天线为中心，距离r为半径的圆周运动转动平台记录工作平台角度及微安表度数。 Yz平面方向图的数据 逆时针转动 角度 微安 角度 微安 180 177 174 171 168 165 1

22、62 159 156 153 150 147 100 94 80 62 46 32 20 10 6 4 2 0 顺时针转动 -180 -177 -174 -171 -168 -165 -162 -159 -156 -153 -150 -147 100 96 92 80 60 44 26 18 10 6 4 2 逆时针转动 顺时针转动 Xz平面方向图数据 逆时针转动 角度 180 177 174 171 168 165 162 159 156 153 微安 100 92 80 56 36 20 8 2 0 0 顺时针转动 角度 -180 -177 -174 -171 -168 -165 -162

23、 -159 -156 -153 微安 100 96 88 70 52 30 12 4 2 0 逆时针转动 150 147 0 0 -150 -147 0 0 顺时针转动 篇五：微波技术与天线实验报告 微波技术与天线实验报告 组长:王信 组员：熊慧美、杨光磊、宋阳一、 实验名称：测量微波通信系统各模块的特性参数 二、 实验目的与要求 ? 了解矢量网络分析仪的工作原理 ? 理解模块的频率特性、驻波比、反射系数、插损、S参数等概念 ? 测量并分析微波通信系统各模块的S参数 三、 实验设备：矢量网络分析仪、PNA 天线实验测量仪 四、 实验原理（共同部分） 1. 矢量网络分析仪的工作原理 矢量网络分析

24、仪器是一种电磁波能量的测试设备。 矢量网络分析仪的原理与使用力直接取决于系统的动态范围指标。 相位波动参数的测试是利用矢量网络分析仪的电子延迟(Electrical Delay)功能来实现的。直接观察插入相移通常不是很有用，这是因为器件的电长度相移相对于频率呈现负斜率(器件越长，斜率越大)。由于只有偏离线性相移才会引起失真，因此希望移去相位响应的线性部分。利用网络分析仪的电子延迟功能，能够抵消被测器件的电长度，结果得到与线性相移的偏差，即相位波动(失真)。 矢量网络分析仪既能测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值，又能测相位，矢量网络分析仪能用史密斯圆图显示测试数据。 2. 几个重要的概念

25、频率特性：系统频率响应与输入信号的复数比称为频率特性，频率特性表征了系统输入输出之间的关系，故可由频率特性来分析系统性能。 驻波比：驻波比全称为电压驻波比，又名VSR和SR，为英文Vltage Standing ave Rati的简写。 在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Vmax ，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅 Vmin ，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。驻波比是驻波波腹处的电压幅值Vmax与波节处的电压幅值Vmin之比。 驻波比就是一个数值，用来表示天线和电波发射台是否匹配。如果 SR 的值等

26、于1， 则表示发射传输给天线的电波没有任何反射，全部发射出去，这是最理想的情况。如果SR 值大于1， 则表示有一部分电波被反射回来，最终变成热量，使得馈线升温。被反射的电波在发射台输出口也可产生相当高的电压，有可能损坏发射台。 反射系数：反射电压/入射电压, 为标量。 插损：插入损耗指在传输系统的某处由于元件或器件的插入而发生的负载功率的损耗，它表示为该元件或器件插入前负载上所接收到的功率与插入后同一负载上所接收到的功率以分贝为单位的比值。 用频谱分析仪，或调频接收机或跟踪发生器，很容易测量插入损耗。不带滤波器是建一个零dB参考点。然后插入滤波器，记录在所需频率范围内提供的衰减。 S参数：S参

27、数就是建立在入射波、反射波关系基础上的网络参数，适于微波电路分析，以器件端口的反射信号以及从该端口传向另一端口的信号来描述电路网络。同N端口网络的阻抗和导纳矩阵那样，用散射矩阵亦能对N端口网络进行完善的描述。阻抗和导纳矩阵反映了端口的总电压和电流的关系，而散射矩阵是反映端口的入射电压波和反射电压波的关系。散射参量可以直接用网络分析仪测量得到，可以用网络分析技术来计算。只要知道网络的散射参量，就可以将它变换成其它矩阵参量。 下面以二端口网络为例说明各个S参数的含义，如上图所示。二端口网络有四个S参数，Sij代表的意思是能量从j口注入，在i口测得的能量，如S11定义为从 Prt1口反射的能量与输入能量比值的平方根，也经常被简化为等效反射电压和等效入射电压的比值，各参数的物理含义和特殊网络的特性如下：S11：端口2匹配时，端口1的反射系数； S22：端口1匹配时，端口2的反射系数； S12：端口1匹配时，端口2到端口1的反向传输系数； S21：端口2匹配时，端口1到端口2的正向传输系数。 五、 实验内容及步骤（共同部分） 实验结果及分析：1. 测阻抗 如图可见偏离圆心的黄点即为所示阻抗，四个档位中我们选取的是图像最为清晰的档位来呈像。 2. 测回损 回损的示数如图所示，其为四个档位中最清楚的一档。 实验结果及分析：