北邮电磁场实验_阻抗测量及匹配技术

1/7北京邮电大学电磁场与微波测量实验实验五阻抗测量及匹配技术学院：电子工程学院班级：2011211207组员：邹夫、马睿、李贝贝执笔：邹夫2/71.实验内容1.1实验目的1.掌握利用驻波测量线测量阻抗的原理和方法；2.熟悉利用螺钉调配器匹配的方法；3.熟悉Smith圆图的应用；4.掌握用网络分析仪测量阻抗及调匹配的方法。1.2实验设备1.DH1121C型微波信号源2.DH364A00型3cm测量线3.单螺钉调配器1.3实验装置示意图1.4实验步骤1.按原理图接好设备，开启信号源电源，使信号源工作于最佳方波、点频状态；2.移动测量线探针，测量两相邻的电压最小值之间的距离，以测出传输线中的波长，即3/7波导波长；3.短路片安置在测量线的输出端上，并记下探针指示器标尺上对应于电压最小值位置的读书，即为“等效参考面”；4.测量线的终端移去短路片，并把被测器接在它的位置上；5.测量、得到驻波比；6.利用交叉读数法测出左侧第一个驻波节点位置，并计算出，应用公式就可以求出阻抗值；7.利用滑动单螺调配器调配晶体检波器，使驻波比小与1.05。4/72.实验原理2.1阻抗参数由传输线理论可知，传输线的的输入阻抗与其终端负载阻抗关系为：设传输线上第一个电压驻波最小点离终端负载距离为，电压驻波最小点处的输入阻抗在数值上等于，即将及代入式中，整理得：所以，负载阻抗的测量实质上归结为电压驻波系数及驻波相位值的测量，当测量出，及后，就能由上式计算负载阻抗。由于测量线的结构限制，直接测量终端负载端面到第一个驻波最小点的距离是比较困难的。因此实际测量中常用“等效截面法”；首先将测量线终端短路，用测量线测得某一驻波节点位置，将次位置定位终端负载的等效位置。然后去掉短路片，改接被测负载（本实验为开路），用测量线测得左边第一个驻波最小点的位置及，则5/72.2单螺钉调配器负载和传输系统的匹配，就是要消除负载的反射，实际上，调匹配的过程就是调节匹配负载器，使之产生一个反射波，其幅度和“失配元件”产生的反射波幅度相等，相位相反，从微波电路的角度，调配器起到了阻抗变换的作用。调配器使不匹配的元件，经变换器变化到传输线的特性阻抗，从而达到匹配的目的。单螺钉调配器在波导宽屏中伸入一个金属螺钉，引入一个并联在传输线上适当大小的电纳，当螺钉伸入较少时，相当于在波导传输线上并联了一个正的容性电纳，它的大小随着深度的增加而增加。当深度达到谐振时，电纳将增加到无限大；继续增加深度，电纳值将由正变负，呈感性。3实验数据与分析3.1阻抗测量值3.1.1波导波长测量电压最小值电压最小值波导波长(mm)(mm-1)153.3123.2460.120.1045由之前的实验公式可的波导波长.3.1.2等效位置测量(mm)(mm)(mm)146.5129.9716.536/7由数据和公式可以计算出，.3.1.3驻波比测量20631.775由上表可知，3.1.4阻抗计算由公式可以计算得到，1.68+j0.31Ω7/73.1.5史密斯园图3.2误差分析本实验度数要求较为精确，度数误差对实验有较大影响；仪器工作不是很稳定，容易导致波导波长不稳定。4.思考题1.匹配元件应连接在测量系统中什么地方？为什么？答：应接在最右边。因为匹配元件几乎能吸收全部入射功率，那么如果有元件连在后面就没有电流流过，不能正常工作。2.通过实验，总结匹配技巧答：在调节匹配过程中，我们先移动测量线探针找到并记下波节点位置，然后继续调节测量线调到波腹点，此时调节调配器位置，驻波波腹点有所下降，波节点有所上升，直至波节点和波腹点相差不大时，调节螺钉深度，同时用测量线跟踪驻波大小，直至实现匹配。3.在各项测量中，通常采用驻波图形的波节点为基准进行测量，是否可以采用波腹点做基准测量？为什么？答：一般不适用波腹点做基准测量。因为波腹点变化不明显，测量波腹点容易引入较大的人为度数误差，而是用波节点作为基准测量则会减少这样的误差，所以一般不采用波腹点作为基准测量。8/75.实验心得与体会电磁场与微波测量实验是由三个人组队的实验，通过本次试验，我们知道了同学之间互相合作的重要性。我们组三个成员通过分工合作完成任务，实验的期间不断探讨问题，使得较为复杂的问题很快的得到了解决。本次实验不是很难，我们首先对实验课本上的东西进行预习，上课的时候认真听老师讲解，对实验有基本概念后小心仔细的进行了实验。本次实验的难点就在于重复的读数，一不留神就容易读错数，所以我们要细心对待实验。本次试验需要测的数据比较多，需要耐心的记录数据。