实验八--微波二端口网络参数的测量

实验八微波二端口网络参数的测量、分析和计算一、实验目的(1)理解可变短路器实现开路的原理；(2)学会不同负载下的反射系数的测量、分析和计算；(3)学会利用三点法测量、分析和计算微波网络的[S]参数。二、实验原理[S]参数是微波网络中重要的物理量，其中[S]参数的三点测量法是基本测量方法，其测量原理如下：对于互易双口网络有S12=S21，故只要测量求得S11、S12及S21三个量就可以了。被测网络连接如图8-1所示。图8-1[S]参数的测量设终端接负载阻抗Zl，令终端反射系数为Γl，则有:a2=Γlb2,代入[S]参数定义式得：于是输入端（参考面T1）处的反射系数为将待测网络依次换接终端短路负载(既有Γl=-1)、终端开路负载(即Γl=1)和终端匹配负载(即Γl=0)时，测得的输入端反射系数分别为Γs、Γo和Γm，代入式（8-1）并解出：由此得到[S]参数，这就是三点测量法原理。在实际测量中，由于波导开口并不是真正的开路，故一般用精密可移动短路器实现终端等效开路l0位置（或用波导开口近视等效为开路），如图8-2所示。图8-2用可变短路器测量[S]参数实验步骤三、实验内容和步骤(1)将匹配负载接在测量线终端，并将测量线测试系统调整到最佳工作状态；(2)将短路片接在测量线终端，从测量线终端向信源方向旋转探针座位置（测量线前的大旋钮），使选频放大器指示为零(或最小)，此时的位置即为等效短路面，记作zmin0；-1-(3)在终端将短路片取下，换接上可变短路器，在探针位置zmin0处，调节可变短路器使选频放大器指示为零(或最小)，记录此时可变短路器的位置l1；(4)继续调节可变短路器，使选频放大器指示再变为零，再记录此时可变短路器的位置l2；(5)在终端将可变短路器取下，换接上待测网络，并在待测网络的终端再接上匹配负载，按照实验五的方法测量和计算得到此时的反射系数Γm；(6)在待测网络的终端取下匹配负载，换接上可变短路器，并将可变短路器调到位置l1，按照实验五的方法测量和计算得到此时的反射系数Γs；(7)将可变短路器调到终端等效开路位置，即l0=(l1+l2)/2的位置，按实验五的方法测量和计算得到此时的反射系数Γo；(8)要求反复测量三次，并处理数据(即参考实验五方法，将根据测量得到的Imin、Imax、zmin1等数据计算相应的反射系数)；(9)再根据式（8-3）计算得到[S]参数。四、实验结果及数据处理zmin0=79.56mml1=12.760mml2=36.984mm匹配：直接法指示表读数(uA)测量位置IminImaxzmin113636599.4823837099.3233837899.42152.3383836378370365.min2min1minmax2max1maxminmaxnnIIIIIIUU518.011lm257.191min1min518.0257.194)12(440.99jjlllglgneenzzl短路：直接法指示表读数(uA)测量位置IminImaxzmin1140400100.18230450100.78345430100.12323.3453040400450420.min2min1minmax2max1maxminmaxnnIIIIIIUU537.011l-2-s534.191min1min537.0534.194)12(436.100jjlllglgneenzzl开路：直接法指示表读数测量位置Imin(uA)Imax(uA)zmin1(mm)19033599.0427032598.84310534099.12942.11057090335325340.min2min1minmax2max1maxminmaxnnIIIIIIUU320.011lo141.191min1min32.0141.194)12(499jjlllglgneenzzl458.1238.82127.2))((2518.0211222212257.1911SSSSeSsosmosomosmjm238.8458.1458.1518.0S五、思考及体会：为什么等效开路的位置取l0=(l1+l2)/2?等效开路的位置取l0=(l1+l2)/2可以减小误差，使实验结果更精确。小结：通过本次实验，我理解了可变短路器实现开路的原理，学会了不同负载下的反射系数的侧量、分析和计算方法，掌握了利用三点法侧量分析和计算微波网络的[S]参数。第一次测量匹配和开路情况时采用的是大驻波比方法，计算过程中发现驻波比小于6，于是重新使用直接法测量。