北邮-微波测量实验报告

微波测量实验报告班级：xxx名称：xxxx学生编号：xxxx微波测量课程实验实验一熟悉微波同轴测量系统一、实验目的1、了解常用微波同轴测量系统的组成，熟悉其操作和特点。2.熟悉矢量网络分析仪的操作和测量方法。二、实验内容1.了解常见的微波同轴测量系统及其工作原理。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。每个部分的功能如下：1)矢量网络分析仪：测量射频设备的幅频特性、反射特性和相频特性，如放大器、衰减器、天线、同轴电缆、滤波器、分支分配器、功率分配器、耦合器、隔离器、循环器等。在射频领域。2)同轴线：将矢量网络分析仪与校准元件或测量元件连接。3)校准元件：在使用前校准微波同轴侧测量系统，以最小化系统误差。测量元件：待测原件(如天线、滤波器等)。)可以通过同轴线和矢量网络分析仪方便地连接。2、掌握矢量网络分析仪的操作和测量方法。请注意，实验报告中给出的仪器使用报告包括以下内容：a)矢量网络分析仪各部分的面板组成和功能(1)阴极射线管监视器显示仪器的当前工作状态和测试结果。(2)开始(开始)当测量放大器、滤波器、宽带无源器件、电缆等时，可以快速简单地配置仪器，可以引导用户完成初始步骤，并且可以根据用户的选择自动配置仪器。(3)ENTRY(数据输入)数字键、转轮和上下键用于数据输入。(4)系统(系统功能)SAVERECALL:存储或调用数据。硬拷贝：打印或存储测量曲线和数据。系统选项：系统选项。(5)PRESET(重置)重置仪器。(6)配置(配置)比例：设置垂直分辨率和参考位置等。DISPLAY:显示设置。校准菜单。标记：频率标准功能键。格式：数据显示格式。AVG:平均功能设置和中频带宽设置。(7)SOURSE(来源)FREQ:频率设置。扫描：设置扫描方法和扫描时间。功率：射频信号输出开关或设定射频信号输出功率。菜单：设置扫描点数、单次扫描、连续扫描或保持等。(8)多边环境协定(测量通道)测量1:设置通道1的测量方法。测量2:设置通道2的测量方法。(9)软键相应的功能显示在左侧显示屏上。(10)亮度等级旋钮调整显示器的亮度。(11)电源开关打开或关闭整个机器的电源。(12)U盘接口Usb磁盘接口(13)射频输出(射频输出)射频信号输出端口，n型k头。(14)射频输入(射频输入)Rf信号输入端口，n型k头。参数测量步骤1.将待测双端口网络通过同轴线连接到矢量网络分析仪，形成微波同轴测量系统，如下图所示：待测2.通过按矢量网络分析仪上的测量键选择测量参数。按下后显示屏上的软键菜单，显示要选择的四个测试参数S11，S12，S21，S22。按下相应的软键选择要测量的S参数。用光标读取测量结果：按标记键将光标显示在显示屏上的测试曲线上，光标编号1)、2)、3)、4)、5将显示在显示屏对应的软键菜单上。按下相应的软键，显示带有相应数字的光标，默认显示光标数字1。通过旋转旋钮键移动光标的位置，光标相应位置的频率和测量值将显示在显示屏的右上角。光标的位置也可以通过数字键输入频率值来确定。3.SOLT校准后，系统误差被消除。4.在矢量网络分析仪上调整S参数测量曲线，读出相应二端口网络的S参数，并以s2p数据格式和cst数据格式保存。c)如何查看的电容值设置(校准系数)当传输线的中间端开路或短路时，所有输入信号功率都被反射到入射端。引起全反射。当传输线中断开路时，开路端的电流为0，开路端的反射信号电流与输入信号电流幅值相等，相位相反，而反射信号电压与输入电压同相。信号关系满足欧姆定理。d)如何查看短路校准件的电感值设置(校准系数)当传输线的中间端短路时，开路端电压为0，该端的反射信号电压与输入信号电压幅值相等，相位相反，而反射信号电流与输入电流同相。信号关系满足欧姆定理。e)如何使用史密斯圆图显示测量结果，以及如何用直角坐标进行转换在TOOLS工具栏下，可以显示simth图表，并且可以在下拉选项中转换直角坐标。f)如何保存测量数据和可以保存的数据格式文件菜单下的另存为功能，以jpeg图像格式或S2P和S1P文件格式保存数据，以供后续分析。g)了解仪器提供的校准方法(SOLT)上述短路、开路、负载三种标准部件并通过校准的方法称为SOLT校准法，这是一种常用的校准方法。仪器提供集中校准方法，如SOLT校准法和TRL校准法。实验中采用了SOLT标定法。短路校准，开路校准。第三，思考问题1.有可能直接测量电路参数吗？为什么？如何从测量的S参数中导出电路参数。(给出了S参数到Z参数的转换公式以及如何在ADS中应用。)不需要，因为矢量网络分析仪用于处理来自网络的透射波和反射波的振幅和相位，并且可以直接测量S参数并通过S参数导出电路参数。实验二微波同轴测量系统的校准方法一、实验目的1.了解常用微波同轴测量系统的校准方法。2.熟悉矢量网络分析仪的SOLT校准程序和校准准确度验证方法。3.掌握并验证TRL校准方法。二、实验内容1.总结TRL和SOLT等常见微波同轴测量系统的校准方法，了解其校准原理和优缺点。短路、开路、负载三种标准部件并通过校准的方法称为SOLT校准法，这是一种常用的校准方法。大多数网络分析仪用户熟悉的第一种校准方法是SOLT。SOLT校准可以提供出色的准确度和可重复性。这种校准方法需要使用短路、开路和负载标准校准品。如果被测件上有公接头和母接头，还需要分别提供相应的公接头和母接头标准件，并将两个测量平面连接起来，形成直通连接。SOLT校准方法使用12个误差校正模型，包括6个正向项目和6个反向项目。如果操作正确，SOLT可以测量百分之分贝量级的功率和毫度量级的相位。常见的校准套件包括SOLT标准校准品。这些校准器包括各种类型的连接器，相对便宜，如果小心使用，可以使用很多年。一些SOLT校准套件包含滑动负载，因此可以改变路径的线路长度，同时保持恒定的负载阻抗(通常为50或75)。滑动负载在高频时尤其重要，因为在这种情况下很难实现良好的固定负载。线路长度的改变将直接成比例地改变电气长度，导致测量路径中的相移。通过在校准过程中使用几条不同长度的线和相应的相移，可以更精确地测量网络分析仪的方向性。双向通过SOL通常被称为“未知通过”。这种方法允许在校准过程中使用电缆、电路板走线或Ecal模块作为直通路径，同时遵守一些基本原则。当处理非插入式设备(同性或不兼容的连接器，需要适配器建立一个另一种双端口校准形式称为TRL校准(直通、反射和空气线)。TRL校准主要用于非同轴环境，如波导测试、使用测试夹具或探针的片上测量。TRL校准非常精确，在大多数情况下甚至超过了SOLT校准。然而，TRL标准零件不包括在大多数校准套件中。当要求高精度并且可用的标准校准件和被测件之间的连接类型不同时，通常使用TRL校准。当用测试夹具测量或用探针在晶片上测量时，通常就是这种情况。因此，在某些情况下，有必要构建和描述与被测零件配置介质相同类型的标准零件。三个TRL标准零件比四个SOLT标准零件更容易制造和表征。TRL校准还有另一个重要优势：标准零件不需要像SOLT标准零件那样完全或精确地定义。尽管SOLT标准零件完全按照标准的定义进行表征和存储，而TRL标准零件仅构建模型而没有完全表征，但TRL校准的准确度与TRL标准零件的质量和可重复性成正比。物理中断(如传输线弯曲和同轴结构中的焊接)将降低TRL校准的精度。接口必须保持干净，并允许可重复的连接。在同轴应用中，SOLT通常是首选的校准技术。虽然不常用的同轴TRL可以提供比SOLT更高的精度，但它只能在使用高质量同轴传输线(如空气线)时实现。对于SOLT法，相位测试精度主要取决于开路和短路的精度，幅度测试精度取决于所用的匹配负载。滑动载荷的SOLT法通过多次测量找到圆心，测量精度高于固定载荷的SOLT法。2.掌握矢量网络分析仪的SOLT校准程序和校准准确度验证方法。校准步骤：响应校准校准向导校准类型选择双端口SOLT测量机械标准依次选择1端口短路、开路、负载、直通、2端口短路、开路和负载进行校准。1.用开启校准器校准网络仪器的端口通常是50欧姆或75欧姆的N型端口。如果被测端口也为50欧姆或75欧姆，且阴阳极性匹配，则只需校准网络仪器内部的系统误差。以下分析假设被测器件是双端口器件，系统误差模型采用全双端口模型。已知标准校准器的开路装置的两端连接到实际参考平面PA1和PA2，也就是说，开路校准器连接到矢量网络分析仪。2.用短路校准器校准与原理1相同，将已知标准校准件的短路装置两端连接到实际参考平面PA1和PA2，即，将短路校准件连接到矢量网络分析仪。3.用火柴校准器校准与原则1相同，将已知标准校准器匹配器的两端连接到实际参考平面PA1和PA2，即，将匹配器校准器连接到矢量网络分析仪。4.匹配器校准仪的校准原理与1相同。矢量网络分析仪的两个参考平面PA1和PA2可以直接连接。请注意，实验报告包括以下内容：a)校准前，测量每个校准件的s参数(开路、短路、匹配和直通)并保存数据开路：短路：匹配：b)矢量网络分析仪SOLT校准步骤见实验2。c)校准后，测量每个校准件的s参数(开路、短路、匹配和直通)并保存数据开路：S参数最初位于位置1，并随着频率的变化沿边缘顺时针移动。校准后，曲线严格沿着边缘移动，曲线更加平滑。短路：S参数最初位于-1位置。随着频率的变化，它沿着边缘顺时针移动。校准后，曲线严格沿着边缘移动，曲线更加平滑。匹配：s参数始终位于史密斯作品的中心。校准后，参数不会发散，并且位于单位圆的中心。d)比较校准件的s参数(开路、sho通过对标定前后的数据进行分析比较，可以发现标定后原始误差得到了有效的减小。尽管带宽的微小变化很小，但在每次连接测量设备之前，误差足以证明校准步骤是必要的。在校准过程中，有校准后的图形可以分析：在史密斯图上，开路和短路不再是绕组线的线圈，而是被简化为开路和短路点附近的一段线。校准后，匹配点非常接近理论点，而不是区域。因此，校准后的测量值接近实际标准值。未校准时的测量值只能粗略估计下组件的类型和带宽，未校准时与标准完全不一致，无法进行准确的参数测量。3.TRL校准应使用经过处理的TRL校准件进行。保存每个测量数据并计算其误差模型(附带编程程序)。实验3使用微波同轴测量系统测量实际设备。一、实验目的1.用SOLT校准法校准微波同轴测量系统。2.测量每个处理设备(天线、滤波器、功率分配器、耦合器等)的实际性能。)。3.验证TRL校准方法，并与SOLT校准方法测量的结果进行比较。二、实验内容1.实验2的实验内容3完成后，测量各器件的S参数，并保存测量结果。通过解块误差模型，获得了器件的真实S参数。该报告应给出具体的编程和计算程序(附有编程程序)。2.在使用机器的SOLT校准之后，测量结果被存储，并且通过测量结果知道被测设备的工作原理和性能。该报告包括以下内容a)装置的参数测量曲线；b)通过分析其参数，可以了解每个设备形成的网络特征。2.分别给出了有无TRL和SOLT校准的各器件的测量性能，对两种测量结果进行了比较，并给出了实验报告，包括以下内容：a)未校准和TRL校准后各种装置的测量曲线的比较；b)未校准和SOLT校准后各种设备的测量曲线比较；c)比较和分析TRL和SOLT校准方法的测量精度。MATLAB代码：3335433543543354335433543333335 3333333335 35435 335435 335433535 335435 33543535 335435 335435 3433335 43335 4333435 4333333435 4333333435 43