微波实验报告

1 / 9 微波实验报告 微波技术与计算机仿真实验报告 实验一 史密斯圆图与传输线理论的关系 不同负载阻抗所对应的传输线工作状态及其在史密斯圆图上对应的区域； 实验步骤： 1.连接负载、传输线和微波端口 ,传输线长度 电路连接如图所示： 2.进一步将负载阻抗设置为 50欧姆，传输线阻抗设置为 50欧姆，传输线长度为 0，衰减为 0，微波端口阻抗也设置为 50欧姆。 3.分析计算后，在阻抗圆图上观察反射系数的位置，将结果填入实验记录； 4. 将负载阻抗 实部设置为小于 50欧姆，虚部为零，其余设置不变， 分析后，在阻抗圆图上观察反射系数的位置，将结果填入实验记录； 5.将负载阻抗实部设置为大于 50 欧姆，虚部为零，其余设置不变，分析后，在阻抗圆图上观察反射系数的位置，将结果填入实验记录； 6.负载阻抗的实部不变，将负载阻抗的虚部设置为大于 0，其余条件不变，分析后，在阻抗圆图上观察反射系数的位置，将结果填入实验记录； 7.负载阻抗的实部不变，将负载阻抗的虚部设置为小于 0，其余条件不变，分析后，在阻抗圆图上观察反射系2 / 9 数的位置，将结果填入实验记 录； 8.将负载阻抗的实部设置为 0，虚部为分别设置为 0、大于 0，小于 0 和 10000，其余条件不变，分析后，在阻抗圆图上观察反射系数的位置，将结果填入实验记录； 反射系数沿传输线变化在阻抗圆图上的轨迹的观察研究 1.如图 1 示连接负载、传输线和微波端口，将频率设置为固定频率。 2.将负载阻抗设置为复数，其余参数不变； 3.改变传输线的长度，从 0 到 /2 变化，观察反射系数随传输线长度改变在阻抗圆图上位置的变化，填入实验报告 4.将传输线的衰减值设置为有 限值，其余参数不变，重复步骤 3，观察反射系数随传输线长度改变在圆图上的变化，将结果填入实验报告。 5.对步骤和的结果进行分析和比较，总结反射系数幅度和相位随参考面变化的规律并写入实验报告 Harbin Institute of Technology 电磁场与微波技术实验报告 课程名称： 电磁场与微波技术 设计题目： 功分器的设计与仿真 院 系： 测控技术与仪器系 3 / 9 班 级： 设 计 者： 学 号 ： 指导教师： 实验时间： 哈尔滨工业大学 功分器的设计与仿真 一、 实验目的 1、了解功率分配器电路的原理 2、学习使用 ADS 软件进行微波电路的设计，优化，仿真 3、掌握功率分配器的设计及仿真、调试方法 二、 设计与仿真 下图是一个等功率分配器，它由两段不同特性阻抗的微带线组成，两臂是对称的，实验中我们以这种结构的功分器为例，进行设计和仿真。 一）、实验一 1、 设计指标 工作频率 工作频率内 S11小于 -20dB 工作频率内 S21大于 - 工作频率内 S22和 S23小于 4 / 9 -10dB 微带线基板的厚度为 微带线基板的相对介电常数为 各个端口传输线的特性阻抗采用 50? 在进行设计时，主要是以功分器的 S 参数作为优化目标进行优化仿真。 2、 原理图的生成 在 ADS软件的原理图设计窗口中选择元器件、连线、设定参数，得到如下图型： 3、 微带线参数的计算 功分器的两边引出线是特性阻抗为 50欧姆的微 带线，它的宽度 W 由微带线计算工具得到： 有图可知： W= L= 计算特性阻抗为 50?的微带线宽度，参数设置为Z0=50Ohm其余与前面一样，计算结果如下： 由图可知： W= L= 4、 变量控件 VAR 的设置 添加 W和 L 的相关范围后得到如下图形： 5、 参数的优化 优化后得到的优化结果如下： 5 / 9 6、 仿真曲线 得到的 S,S,S,S 图形如下： 微波测量实验报告 指导老师： * 专 业：班 级： 学 号： 姓 名： 实验一 微波测试系统的认识与调试 一、实验目的 1. 了解微波测试系统。 2. 三厘米波导系统的安装与调试。 二、实验原理 1. 微波测试系统 微波测试系统常用的有同轴和波导两种系统。同轴系统频带宽，一般用在较低 的微波频段；波导系统损耗低、功率容量大， 一般用在较高频段。 微波测试系统通常由三部分组成，如图 1 1 所示。 图 1 1 微波测试系统 等效电源部分 这部分包括微波信号源，隔离器，功率、频率监视单元。 信号源是微波测试系统的心脏。测量技术要求具有足够功率电平和一定频率的 微波信号，同时要求一定的功率和频率稳定度。功率和频率监视单元是由定向耦合 器取6 / 9 出一小部分微波能量，经过检测指示来观察源的稳定情况，以便及时调整。为 了减小负载对信号源的影响，电路中采用了隔离器。 测量装置部分 包括测量线、调配元 件、待测元件、辅助器件，以及 电磁能量检测器。 指示器部分 指示器是显示测量信号特性的仪表，如直流电流表、测量放大器、功率计、示波器、数字频率计等。 当 对 微 波 信号 的 功 率 和频 率 稳 定 度要 求 不 太 高时 ， 测 量 系统 可 简 化 如图 1 1 所示，微波信号源直接与测量装置连接，其工作频率可由波长计测得。 2. 微波信号源 通常，微波信号源有电真空和固态的两种。 3. 测量指示器 常用指示器有指示等幅波的直流微安表、光点检流计、 微瓦功率计，有指示调 制波的测量放大器、选频放大器。此外，还可用示波器、数字电压表等作指示器。 实验室常用测量放大器和选频放大器作指示器，因为这类仪表灵敏度高，能对 微弱信号进行宽带或选频放大，接在测量线、晶体检波器、热敏电阻架及其它测试 设备的输出端可进行各类测量。 三、实验内容和步骤 了解微波测试系统： 1. 观看按图 1 1 装置的微波测试系统。 7 / 9 2. 观看常用微波元件的形状、结构，并了解其作用、主要性能及使用方法。常 用元件如：铁氧体隔离器、衰减器、频率计、定 向耦合器、晶体检 波器、全匹配负载、波导同轴转换器等。 四、注意事项 测试过程中，若指示电表偏转超过满刻度或无指示，可调整可变衰减器衰减量 或指示器灵敏度。 实 验 二 测量线调整与晶体检波器校准 一、实验目的 1. 熟悉测量线的使用方法。 2. 掌握校准晶体检波器特性的方法。 二、实验原理 1 测量系统的连接与调整 进行微波测量，首先必须正确连接与调整微波测试系统。图 2 1 示出实验室常 用的微波测试 系统，信号源通常位于左侧，待测元件接在右侧，以便于操作。连接 系统平稳，各元件接头对准。晶体检波器输出引线应远离电源和输入线路，以免干 扰。如果系统连接不当，将会影响测量精度，产生误差。 图 2 1 微波测试系统 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。信号源的调整 包括振荡频率、功率电平及调8 / 9 制方式等。本实验讨论驻波测量线的调整和晶体检波 器的校准。 2 测量线的调整及波长测量 驻波测量线的调整 驻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，如测驻波、阻抗、相位、波长等。 测量线通常由一段开槽传输线，探头、 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。为了减小其影响，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选择合适的探针穿伸度、调谐探头和测定晶体检波特性。 探针电路的调谐方法：先使探针的穿伸度适当，通常取 。然后测量线终端接匹配负载，移动探针至测量线中间部位，调节探头活塞，直到输出指示最 大。 波长测量 测量波长常见的方法有谐振法和驻波分布法。 a. 用谐振式波长计测量。调谐波长计，使得指示器指针达到最大值，记录此时 的波长计刻度，查表，确定波长计谐振频率，再根据 =c/f，计算出信号源工作波长。 b. 用驻波测量线测量，当测量线终端短路时，传输线上形成纯驻波，移动测量 线探针，测出两个相邻驻波最小点之间的距离，即可求得波导波长，再根据公式计算出工9 / 9 作波长。 c. 将精密可调短路器接在测