微波测量报告_北邮

北京邮电大学微波测量实验报告学校：北京邮电大学学院：电子工程学院班级：姓名：学号：班内序号：《微波射频测量技术基础》课程实验实验一微波同轴测量系统的熟悉一、实验目的1、了解常用微波同轴测量系统的组成，熟悉各部分构件的工作原理，熟悉其操作和特性。2、熟悉矢量网络分析仪的操作以及测量方法。二、实验内容1、常用微波同轴测量系统的认识，简要了解其工作原理。微波同轴测量系统实物图如图所示：微波同轴测量系统包括三个主要部分：矢量网络分析仪、同轴线和校准元件或测量元件。各部分功能如下：1）矢量网络分析仪：对RF领域的放大器、衰减器、天线、同轴电缆、滤波器、分支分配器、功分器、耦合器、隔离器、环形器等RF器件进行幅频特性、反射特性和相频特性测量。2）同轴线：连接矢量网络分析仪和校准元件或测量元件。3）校准元件：对微波同轴侧量系统进行使用前校准，以尽量减小系统误差。测量元件：待测量的原件（如天线、滤波器等），可方便地通过同轴线和矢量网络分析仪连起来。2、掌握矢量网络分析仪的操作以及测量方法。1）矢量网络分析仪的面板组成以及各部分功能面板组成图如下所示：各部分功能如下：（1）CRT显示器显示仪器当前工作状态和测试结果。（2）BEGIN（开始）在测量放大器、滤波器、宽带无源器件、电缆等被测时能快速、简便的配置仪器，可引导用户完成初始步骤，根据用户的选择自动配置仪器。（3）ENTRY（数据输入）数字键、旋轮和上下键，用于数据输入。（4）SYSTEM（系统功能）SAVERECALL：存储或调用数据。HARDCOPY：打印或者存储测量曲线、数据。SYSTEMOPTIONS：系统选项。（5）PRESET（复位）复位仪器。（6）CONFIGURE（配置）SCALE：设置垂直方向的分辨率和参考位置等。DISPLAY：显示设置。CAL：校准菜单。MARKER：频标功能键。FORMAT：数据显示格式。AVG：平均功能设置和中频带宽设置。（7）SOURSE（源）FREQ：频率设置。SWEEP：设置扫描方式、扫描时间。POWER：RF信号输出开关或者设置RF信号输出功率。MENU：设置扫描点数及单次扫描、连续扫描或保持等。（8）MEAS（测量通道）MEAS1：设置通道1的测量方式。MEAS2：设置通道2的测量方式。（9）软键对应的功能显示在左边显示屏上。（10）亮度调节旋钮调节显示器亮度。（11）电源开关打开或关闭整机电源。（12）U盘接口Usb盘接口（13）RFOUT（射频输出）射频信号输出口，N型K头。（14）RFIN（射频输入）射频信号输入口，N型K头。12354679810111213142）S参数测量步骤a)将一个待测的二端口网络通过同轴线接入矢量网络分析仪，组成一个微波同轴测量系统，如下图所示：b)然后经过SOLT校准,消除系统误差；c)在矢量网络分析仪上调处S参数测量曲线，读出相应的二端口网络的S参量，保存为s2p数据格式和cst数据格式的文件。三、思考题1、是否可以直接进行电路参数的测量，为什么？如何从测量的S参数导出电路参数。（给出S参数到Z参数的转换公式，以及如何在ADS中应用。）答：不可以，因为微波同轴测量系统只能对于微波的入射和反射的电压电流关系进行分析。S参数到Z参数的转换公式如下：[]=z0[][]-1实验二微波同轴测量系统校准方法一、实验目的1、了解常用微波同轴测量系统的校准方法以及精度。2、熟悉矢量网络分析仪的SOLT校准步骤以及校准精度验证方法。二、实验内容1、总结常用微波同轴测量系统的校准方法，比如TRL和SOLT，了解其校准原理和优缺点。2、掌握矢量网络分析仪的SOLT校准步骤以及校准精度验证方法。三、实验原理、步骤及分析在网络测量中出现的系统误差与信号泄露、信号反射和频率响应有关。因此前向系统误差包括定向耦合器方向性、串扰、源失配、负载失配、传输跟踪和反射跟踪共6项误差，同理反向系统误差也包括6项。通过使用已知的标准校准件进行校准，以减少和消除这些系统误差。标准校准件包括开路器、短路器、匹配负载和直通线，它们的电特性都保存在网络仪内部。网络仪对这些已知的标准校准件进行测量，将测量结果与标准校准件的已知数据比较，产生误差修正系数存储在网络仪内部，这一过程称作校准。随后测量被测件并且用误差修正系数修正，因此网络仪最终显示的测试结果就消除了系统误差的影响。用矢量网络分析仪做高频测量时有几种常用的校准类型，全二端口校准、归一化校准和单口校准。全二端口校准包括修正上述全部前向及反向12项系统误差，归一化校准只修正系统频响误差(传输跟踪B／R和反射跟踪A／尺)，单口校准用于反射测量，修正方向性、源失配和反射跟踪3项系统误差，因此全二端口校准是最精确的校准。系统误差不仅与网络仪内部定向耦合器的方向性、接收机频响、信号源和负载的失配有关，而且与测试系统使用的连接电缆、转接头适配器以及测试夹具有关。被测被测被测在实际应用中被测件的接口形式复杂多变，根据被测件与网络仪端口连接方式的不同分为以下4种情况，矢量网络分析仪SOLT的校准步骤按照以下顺序依次进行：1、用开路器校准件校准网络仪端口一般都是N型50欧姆或75欧姆端口，如果被测件端口也是50欧姆或75欧姆，并且阴阳极性匹配，这时只需校准网络仪内部的系统误差。以下分析都假设被测件是二端口器件，系统误差模型采用全二端口模型。将已知标准校准件开路器的两端接入实际参考面PA1和PA2，即把开路校准件接入矢量网络分析仪。2、用短路器校准件校准与1原理相同，将已知标准校准件短路器的两端接入实际参考面PA1和PA2，即把短路校准件接入矢量网络分析仪。3、用匹配器校准件校准与1原理相同，将已知标准校准件匹配器的两端接入实际参考面PA1和PA2，即把匹配器校准件接入矢量网络分析仪。4、用匹配器校准件校准与1原理相同，将矢量网络分析仪的两个参考面PA1和PA2直接相连即可。实验三利用微波同轴测量系统进行实际器件测量一、实验目的1、利用SOLT校准方法进行微波同轴测量系统的校准.2、测量天线和滤波器的实际性能。二、实验内容1、掌握矢量网络分析仪的SOLT校准步骤以及校准精度验证方法。2、存储测量结果，并通过测量结果了解天线和滤波器的工作原理以及性能：a)天线和滤波器的S参数测量曲线b)通过分析其S参数，了解天线和滤波器所组成的网络的特性。三、实验结果截图及分析1、在校准时，分别使两端连接口分别开路、短路、接负载，各种情况都进行了校准。校准过程中截下来：Open校准前：校准后:Short校准前：校准后:Load校准前：校准后：2、校准前，测量某器件参数得到图形如下：功放校准前：校准后：滤波器校准前后：耦合校准前后：由该图形可以看出，在频率比较小的时候，s12曲线值很小，然后开始增大，逐渐趋于平缓，然后频率达到一定程度后s11曲线下降，由此可见，该器件应该是个带通滤波器。3、测量某器件参数得到图形如下：由该图形可以看出，在频率比较小的时候，s12曲线值很小，然后开始增大，逐渐趋于平缓，随着频率增大曲线没有下降趋势，由此可见，该器件应该是个高通滤波器。4、测量某器件参数得到图形如下：由该图形可以看出，该器件应该是个天线。图中明显的下陷处对应的频率值表示，在该频率下该天线发射时能有较好的性能。5、测量某器件参数得到图形如下：由该图形可以看出，随着频率的增大，该s12曲线差不多都是等于0，即其几乎没有发射分量，并不随频率的改变发生明显变化，由此可见，该器件应该是个连接线。6、测量某器件参数得到图形如下：由该图形可以看出，随着频率的增大，该s12曲线差不多等于一个固定值，并不随频率的改变发生明显变化，该值约为-14dB,由此可见，该器件应该是个全通滤波器。实验总结这次实验让我第一次接触到了矢量网络分析仪，我第一眼就觉得这个分析仪特别神奇，与平时接触到的示波器之类的测量仪器不同，它看起来更像一台电脑，但又可以进行测量，后来听助教说才知道原来我们学校只有这一台矢量网络分析仪。所以在实验的时候就更加小心。这次试验让我了解了矢量网络分析仪的操作以及测量方法，并学会了如何去进行操作及校准，并用它进行天线及示波器的性能测量。在进行仪器的测量的时候，一定要先进行校准，因为这个仪器比较精细，不进行校准就测量的话会造成较大误差，在测量的时候，可能测量线的移动都会造成测量曲线的变换，所以在测量的时候要注意保持尽量不移动测量线。用来测量的器件也比较脆弱，不小心的话容易使器件收到损坏，所以在实验过程中可以说是要处处小心。这次实验让我又多接触了一种测量仪器，多学习了一种测量方法，另外，由于仪器的短缺，我们是分组进行实验的，也增强了大家的团队合作能力。