微波电路S参数测量实验报告

微波电路S参数测量实验报告

一、实验目的

掌握微波电路S参数的基本概念、测试的原理和方法。

二、实验内容

用矢量网络分析仪测试微波滤波器的二端口S参数。

三、基本原理

网络分析仪中最常用的应用是矢量网络分析仪，它是用来测量、分析各种微波器件和组件S参数的高精度仪器，在整个行业中使用率极高，作为重要仪器很多从事产品研发和测试的电子工程师都有可能需要使用。矢量网络分析仪的原理如图1所示。

图1 矢量网络分析仪的原理图

上图中各部分的功能如下：

A、信号源：提供被测件激励输入信号，被测器件通过传输和反射对激励波作出响应，被测器件的频率响应可以通过信号源扫频来获取，由于测试结构需要考虑多种不同的信号源参数对系统造成的影响，故一般我们采用合成扫频信号源。

B、信号分离装置：含功分器和定向耦合器，分别提取被测件输入和反射信号，从而测量出它们各自的相位和幅度大小，测试装置可以单独也可以集成到分析仪的内部。

C、接收机：对被测件的反射、传输和输入信号进行测试；采用调谐接收机可以提供最好的灵敏度和动态范围，还能抑制谐波和寄生信号。

D、处理显示单元：对测试结果进行处理和显示，它作为多通道一起，需要有基准通道和测试通道，通过二者的比较才能知道测试的精准度，它的显示功能很强大并且灵活，如多种标记功能、极限线功能等，给系统和元器件的性能和参数测试带来很大的便利性。

矢量网络分析仪本身自带了一个信号发生器，可以对一个频段进行频率扫描. 如果是单端口测量的话，将激励信号加在端口上，通过测量反射回来信号的幅度和相位，就可以判断出阻抗或者反射情况。而对于双端口测量，则还可以测量传输参数。

图2 利用网络分析仪测微波电路的S参数

微波滤波器可看作是一个二端口网络，具有选频的功能，可以分离阻隔频率，使得信号在规定的频带内通过或被抑制。

滤波器按其插入衰减的频率特征来分有四种类型：（1）低通滤波器：使直流与某一上限角频率ωC（截至频率）之间的信号通过，而抑制频率高于截至频率ωC的所有信号；（2）高通滤波器：使下限频率ωC以上的所有信号通过，抑制频率在ωC以下的所有信号；（3）带通滤波器：使ω1至ω2频率范围内的信号通过，而抑制这个频率范围外的所有信号。（4）带阻滤波器：抑制ω1至ω2频率范围内的信号，而此频率范围外的信号可以通过。

测试前需要特别注意的一点是，如果待测件是有源器件，连接待测件前一定先将网络分析仪的两个端口的输出功率降到-25dBm以下。否则不但不会得到正确的测试结果，而且还有可能将网络分析仪损坏。这一点是测量有源器件时需要特别注意的一点。

四、微波滤波器技术指标

工作频率：9.36GHz；

电压驻波比：<1.3；

插入损耗：< 1dB。

五、实验步骤

1、矢量网络分析仪开机；

2、矢量网络分析仪校准；

3、连接矢量网络分析仪与被测器件；

4、按下“PRESET”键，准备进行设置，并设置监视的频率范围：按下“FREQ”键，按下“CENTER”软键，使用数字键输入扫频段的中心频率，例如9360，然后按下“MHz”软键。同时按下“SPAN”软键，输入测量带宽，使用数字键输入“500”，然后按下“MHz”软键。

5、S参数测试：将电缆接好后，在网络分析仪屏幕上观察S参数曲线。

6、改换频点测量，记录到数据表格。

六、实验报告内容

1、简述微波电路测量原理；

通过给被测件一个激励产生了传输信号和反射信号，通过定向耦合器将两者分开，再通过仪器内部的信号处理模块最后可以测得原件的S参数。

2、简述微波电路S测量系统组成和测量步骤；

组成：源，功分器，开关，定向耦合器，接收机和传输线

1）对矢量网络分析仪进行参数设置

2）对矢量网络分析仪进行校准单端口校准双端口校准

3）接上滤波器，进行测试。

原件图

3、测量结果；

S11

S21

S22

七、心得体会

通过这次实验，让我对微波网络的S参数以及测量方法有了更深一步的了解，了解了定向耦合器以及功分器，并且学会了仪器的简单操作。