微波技术实验指导书(1)
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按 [菜单]， 把光标移到 [驻波]， 按 [执行]即可， 有四档可选读 数范围， 读出数据， 列表并画图 。
（2）测量同轴可变衰减器的插入损耗 a)按图 3所示连接好 。
输出
输入 A
输入 B
10dB衰减器
待测器件
10dB衰减器
图 3待测器件连接框图
b)在主菜单上按“ ”键光标移到《测： A、B》下， 按[→]或[←]键 使 A为《插损》， B下为空白 。
将测量线终端分别换接匹配负载（行波状态）和开口波导（行驻波 状态）， 同样用上述方法进行测量 。
测量传输线终端为开口波导时的 和 值， 用式（2）计算驻波比 。
5． 实验报告
根据实验数据， 画出传输线在三种工作状态时的电场幅度分布曲线 。 根据测量的 和 值计算开口波导的驻波比 。 由测试数据求得矩形波导的波导波长， 并与理论计算结果比较 。
不会对人体造成任何伤害 。但是， 在实验期间， 请注意以下事项: a.不要用眼睛往任何连接其他设备的开路传输线里面看; b.不要把身体的任何部位放在传输线的开口端; c.在拆/装微波元器件时， 请关掉微波信号源 。
在实验中一般为小信号检波， 可以取 n=2， 即平方律检波， 则上式
（1）可表示为
(2) 式中 和 分别为波腹点和波节点的检波电流值 。
4.实验步骤 实验所用原理框图如图 3所示 。
信号源
选频放大器
同轴-波导 隔离器 波长计 变换
衰减器
波导测量线
图 3实验框图
待测负载
首先将测量线终端接短路负载，这时在传输线上形成全驻波，然后将 探针移到测量线左端的一个波节点， 记下探针位置 D（mm）和检波 电流 I（ ）值， 以后每向右移动探针 2mm， 记录一个 D和 I值， 直到测出两个完整的驻波 。
因此网络输入端电压反射系数的模
， 故输入驻波比为：
（2）
回波损耗(returnloss)L：r 回波损耗用来描述反射系数的幅度,有时
又称为失配损耗 。它与负载反射系数大小有关,其绝对值越大， 则表明负 载匹配越好，反射越小 。引入回波损耗以后，反射系数的大小就可用 dB
形式来表示 。 (3)
插入损耗 (Insertionloss)IL： 插入损耗定义为网络输出端接匹配
z
0
图 1传输线行波状态电压（电流）幅度沿传播方向的分布
当终端接与短路， 开路或纯电抗负载时， 终端将发生全反射， 传输 线工作在纯驻波状态 。纯驻波状态下传输线上的电压（电流）幅度 沿传输方向的分布如图 2所示（以终端短路为例）。
图 2传输线纯驻波状态（终端短路）电压（电流）幅度沿传播方向 的分布
实验报告提纲包括以下内容： 实验名称 实验目的 实验步骤（包括使用设备， 实验框架图， 实验原理等） 实验结果（实验数据， 相关数据处理） 讨论（对实验结果和实验中碰到的一些问题的解释） 结论（实验的收获， 或者某些建议等等）
6．思考题 a.波导测量线上的槽缝为何开在波导宽边的中间？ b.信号源为何选用方波调制？ c.测量线的探针插入波导太深是否会影响测试结果？ d.为什么所测开口波导的驻波比不是无穷大？ 如何实现波导的理
两个相邻波节点的间距等于 ，因此有测出的波节点的位置可以求 得矩形波导的波导波长g。
电压驻波比计算 电压驻波比描述了负载的匹配特性，是反映传输线上不匹配情况的量， 驻波比的定义为：
(1)
即传输线中的电场幅度的最大值与最小值之比 。因为测得的是检波电
流， 而检波电流与电场的关系是
， n为检波二极管的检波律 。
实验二 微波网络散射参量测试 1． 实验目的
通过用矢量网络分析仪测量负载的阻抗、回波损耗、驻波， 以及同
轴可变衰减器的插入损耗， 掌握矢量网络分析仪的基本使用方法， 加深对网络散射参量的认识和理解 。
2． 实验内容 （1） 测量负载的阻抗、回波损耗及驻波 （2） 测量同轴可变衰减器的插入损耗
3． 实验原理 a)所使用的实验仪器及元器件 矢量网络分析仪 PNA3623（扫频范围： 30-3200MHz,双测试通
3． 实验原理 a)所使用的实验仪器及元器件 信号源 同轴-波导变换 铁氧体隔离器 频率计 衰减器 波导测量线 选频放大器 负载（短路负载， 开路负载， 匹配负载和任意负载）
b)原理
传输线的工作状态（电场幅度分布）
在无耗传输线的终端连接不同的负载时，传输线将呈现不同的工作状 态 。当终端接与传输线特性阻抗相等的匹配负载时，只有入射波，没 有反射波，传输线工作在行波状态 。行波状态下传输线上的电压（电 流）幅度沿传输方向的分布如图 1所示 。
讨论（对实验结果和实验中碰到的一些问题的解释） 结论（实验的收获， 或者某些建议等等）
6．思考题 a.实验前为什么要进行校准？ b.经过校准后在测试端口接上匹配和短路负载， 史密斯圆图上的光 标应落在何处？ c.参考面移动对测试结果是否有影响？
7．安全说明 在本实验室中所使用的微波源都在国际安全标准以内 10mW/cm2），
测量传输线的工作状态（电场分布）是采用测量线技术 。测量线的
主体是一段在波导宽边中间开槽的矩形波导，有一根探针通过波导的 槽缝伸进波导内， 并可以沿传输线移动 。当探针位于某一个位置时， 与所在位置的电场发生耦合，在探针上产生感应电动势，由检波二极 管转换为检波电流，并通过选频放大器指示出来 。当探针沿波导移动 时，放大器读数就间接地反映了波导内电场大小的分布 。将探针位置 D与检波电流 I的测量值绘制成曲线，即为传输线上的电场幅度分布 曲线， 由此也就知道了传输线的工作状态 。
输出
输入 A
输入 B
电桥
图 2负载反射特性测试框图
c)开路校准： 把开路器接上， 按 [执行],光标在 Smith圆图上右端 闪烁 。 短路校准：把短路器接上，按 [执行],光标在 Smith圆图上左端 闪烁 。
d)测负载： 接上待测负载， 可用 Smith圆图看出变化趋势 。 e)测回波损耗
按 [菜单]选择“对数，” 再按 [执行]， 即可出现回波损耗曲线， 读出数据,列表并画图 。 f) 测驻波
负载时， 网络输入端入射波功率 Pi与负载吸收功率 PL之比， 即： (4)
用分贝表示， 为： (5)
Байду номын сангаас
4． 实验步骤 （1）测量负载的阻抗、回波损耗及驻波 a)开机（按照说明书要求）， 把频率范围设为 1.8GHz～3.2GHz。 设定 BF： 1800MHz;△F： 20MHz;EF： 3200MHz;N=71。 b)按图 2所示把电桥连接好， 并选择测试 B端口回损 。
“微波技术” 课内实验指导书
车文荃 编写
南京理工大学通信工程系 二 00六年十二月
实验一 传输线的工作状态及驻波比测量
1． 实验目的 了解无耗传输线（矩形波导）在终端接不同负载时的工作状态 。
2． 实验内容 a)测量传输线终端接不同负载时传输线中的电场幅度沿传播方向的 分布， 判定传输线的工作状态 b)求出波导波长和驻波比
5． 实验报告 a.根据实验数据，画出待测负载在 1.8GHz～3.2GHz的范围内的回 波损耗及 驻波曲线 。 b.根据实验数据， 画出待测同轴可变衰减器在 1.8GHz～3.2GHz 的范围内插入损耗曲线 。
实验报告提纲包括以下内容： 实验名称 实验目的 实验步骤（包括使用设备， 实验框架图， 实验原理等） 实验结果（实验数据， 相关数据处理）
道） 3dB电桥 10dB衰减器 同轴可变衰减器（待测件）
b)原理 众所周知， 微波元器件的作用是用来控制电磁波的振幅， 相位等的 变化， 这些变化可以用输入驻波比， 回波损耗， 插入损耗等外部特性参 量来描述 。而外部特性参量又可以用微波网络参量来表示 。因此， 首先 用矢量网络分析仪测量待测元器件的散射参量， 然后得到反映元器件特 性的外部特性参量 。 图 1所示为微波二端口网络的示意图 。
图 1微波二端口网络示意图 散射参量 S的定义为：
(1)
散射参量矩阵[S]中各元素的意义分别为：
S11： 当输出端接匹配负载时， 输入端口的电压反射系数；
S22： 当输入端接匹配负载时， 输出端口的电压反射系数；
S12：当输入端接匹配负载时，输出端口到输入端口的电压传输系数；
S21：当输出端接匹配负载时，输入端口到输出端口的电压传输系数 。
c)直通校准 按“↓”使光标停在《校： 直通》下， 按“执行”键， 此时为直通状态， 测试系统（如电缆， 10dB的衰减器）的插入损耗即归零， 系统 转入测试状态 。
d)测同轴可变衰减器的插入损耗 将待测试的同轴可变衰减器接到两电缆之间， 按“主菜单，” 用“ ”
键把光标移到“对数，” 按“执行”即可出现插入损耗曲线， 读出数据， 列表并画图 。
想开路？
7．安全说明 在本实验室中所使用的微波源都在国际安全标准以内（10mW/cm2），
不会对人体造成任何伤害 。但是， 在实验期间， 请注意以下事项:
a)不要用眼睛往任何连接其他设备的开路传输线里面看; b)不要把身体的任何部位放在传输线的开口端; c)在拆/装微波元器件时， 请关掉微波信号源 。
（2）测量同轴可变衰减器的插入损耗 a)按图 3所示连接好 。
输出
输入 A
输入 B
10dB衰减器
待测器件
10dB衰减器
图 3待测器件连接框图
b)在主菜单上按“ ”键光标移到《测： A、B》下， 按[→]或[←]键 使 A为《插损》， B下为空白 。
将测量线终端分别换接匹配负载（行波状态）和开口波导（行驻波 状态）， 同样用上述方法进行测量 。
测量传输线终端为开口波导时的 和 值， 用式（2）计算驻波比 。
5． 实验报告
根据实验数据， 画出传输线在三种工作状态时的电场幅度分布曲线 。 根据测量的 和 值计算开口波导的驻波比 。 由测试数据求得矩形波导的波导波长， 并与理论计算结果比较 。
不会对人体造成任何伤害 。但是， 在实验期间， 请注意以下事项: a.不要用眼睛往任何连接其他设备的开路传输线里面看; b.不要把身体的任何部位放在传输线的开口端; c.在拆/装微波元器件时， 请关掉微波信号源 。
在实验中一般为小信号检波， 可以取 n=2， 即平方律检波， 则上式
（1）可表示为
(2) 式中 和 分别为波腹点和波节点的检波电流值 。
4.实验步骤 实验所用原理框图如图 3所示 。
信号源
选频放大器
同轴-波导 隔离器 波长计 变换
衰减器
波导测量线
图 3实验框图
待测负载
首先将测量线终端接短路负载，这时在传输线上形成全驻波，然后将 探针移到测量线左端的一个波节点， 记下探针位置 D（mm）和检波 电流 I（ ）值， 以后每向右移动探针 2mm， 记录一个 D和 I值， 直到测出两个完整的驻波 。
因此网络输入端电压反射系数的模
， 故输入驻波比为：
（2）
回波损耗(returnloss)L：r 回波损耗用来描述反射系数的幅度,有时
又称为失配损耗 。它与负载反射系数大小有关,其绝对值越大， 则表明负 载匹配越好，反射越小 。引入回波损耗以后，反射系数的大小就可用 dB
形式来表示 。 (3)
插入损耗 (Insertionloss)IL： 插入损耗定义为网络输出端接匹配
z
0
图 1传输线行波状态电压（电流）幅度沿传播方向的分布
当终端接与短路， 开路或纯电抗负载时， 终端将发生全反射， 传输 线工作在纯驻波状态 。纯驻波状态下传输线上的电压（电流）幅度 沿传输方向的分布如图 2所示（以终端短路为例）。
图 2传输线纯驻波状态（终端短路）电压（电流）幅度沿传播方向 的分布
实验报告提纲包括以下内容： 实验名称 实验目的 实验步骤（包括使用设备， 实验框架图， 实验原理等） 实验结果（实验数据， 相关数据处理） 讨论（对实验结果和实验中碰到的一些问题的解释） 结论（实验的收获， 或者某些建议等等）
6．思考题 a.波导测量线上的槽缝为何开在波导宽边的中间？ b.信号源为何选用方波调制？ c.测量线的探针插入波导太深是否会影响测试结果？ d.为什么所测开口波导的驻波比不是无穷大？ 如何实现波导的理
两个相邻波节点的间距等于 ，因此有测出的波节点的位置可以求 得矩形波导的波导波长g。
电压驻波比计算 电压驻波比描述了负载的匹配特性，是反映传输线上不匹配情况的量， 驻波比的定义为：
(1)
即传输线中的电场幅度的最大值与最小值之比 。因为测得的是检波电
流， 而检波电流与电场的关系是
， n为检波二极管的检波律 。
实验二 微波网络散射参量测试 1． 实验目的
通过用矢量网络分析仪测量负载的阻抗、回波损耗、驻波， 以及同
轴可变衰减器的插入损耗， 掌握矢量网络分析仪的基本使用方法， 加深对网络散射参量的认识和理解 。
2． 实验内容 （1） 测量负载的阻抗、回波损耗及驻波 （2） 测量同轴可变衰减器的插入损耗
3． 实验原理 a)所使用的实验仪器及元器件 矢量网络分析仪 PNA3623（扫频范围： 30-3200MHz,双测试通
3． 实验原理 a)所使用的实验仪器及元器件 信号源 同轴-波导变换 铁氧体隔离器 频率计 衰减器 波导测量线 选频放大器 负载（短路负载， 开路负载， 匹配负载和任意负载）
b)原理
传输线的工作状态（电场幅度分布）
在无耗传输线的终端连接不同的负载时，传输线将呈现不同的工作状 态 。当终端接与传输线特性阻抗相等的匹配负载时，只有入射波，没 有反射波，传输线工作在行波状态 。行波状态下传输线上的电压（电 流）幅度沿传输方向的分布如图 1所示 。
讨论（对实验结果和实验中碰到的一些问题的解释） 结论（实验的收获， 或者某些建议等等）
6．思考题 a.实验前为什么要进行校准？ b.经过校准后在测试端口接上匹配和短路负载， 史密斯圆图上的光 标应落在何处？ c.参考面移动对测试结果是否有影响？
7．安全说明 在本实验室中所使用的微波源都在国际安全标准以内 10mW/cm2），
测量传输线的工作状态（电场分布）是采用测量线技术 。测量线的
主体是一段在波导宽边中间开槽的矩形波导，有一根探针通过波导的 槽缝伸进波导内， 并可以沿传输线移动 。当探针位于某一个位置时， 与所在位置的电场发生耦合，在探针上产生感应电动势，由检波二极 管转换为检波电流，并通过选频放大器指示出来 。当探针沿波导移动 时，放大器读数就间接地反映了波导内电场大小的分布 。将探针位置 D与检波电流 I的测量值绘制成曲线，即为传输线上的电场幅度分布 曲线， 由此也就知道了传输线的工作状态 。
输出
输入 A
输入 B
电桥
图 2负载反射特性测试框图
c)开路校准： 把开路器接上， 按 [执行],光标在 Smith圆图上右端 闪烁 。 短路校准：把短路器接上，按 [执行],光标在 Smith圆图上左端 闪烁 。
d)测负载： 接上待测负载， 可用 Smith圆图看出变化趋势 。 e)测回波损耗
按 [菜单]选择“对数，” 再按 [执行]， 即可出现回波损耗曲线， 读出数据,列表并画图 。 f) 测驻波
负载时， 网络输入端入射波功率 Pi与负载吸收功率 PL之比， 即： (4)
用分贝表示， 为： (5)
Байду номын сангаас
4． 实验步骤 （1）测量负载的阻抗、回波损耗及驻波 a)开机（按照说明书要求）， 把频率范围设为 1.8GHz～3.2GHz。 设定 BF： 1800MHz;△F： 20MHz;EF： 3200MHz;N=71。 b)按图 2所示把电桥连接好， 并选择测试 B端口回损 。
“微波技术” 课内实验指导书
车文荃 编写
南京理工大学通信工程系 二 00六年十二月
实验一 传输线的工作状态及驻波比测量
1． 实验目的 了解无耗传输线（矩形波导）在终端接不同负载时的工作状态 。
2． 实验内容 a)测量传输线终端接不同负载时传输线中的电场幅度沿传播方向的 分布， 判定传输线的工作状态 b)求出波导波长和驻波比
5． 实验报告 a.根据实验数据，画出待测负载在 1.8GHz～3.2GHz的范围内的回 波损耗及 驻波曲线 。 b.根据实验数据， 画出待测同轴可变衰减器在 1.8GHz～3.2GHz 的范围内插入损耗曲线 。
实验报告提纲包括以下内容： 实验名称 实验目的 实验步骤（包括使用设备， 实验框架图， 实验原理等） 实验结果（实验数据， 相关数据处理）
道） 3dB电桥 10dB衰减器 同轴可变衰减器（待测件）
b)原理 众所周知， 微波元器件的作用是用来控制电磁波的振幅， 相位等的 变化， 这些变化可以用输入驻波比， 回波损耗， 插入损耗等外部特性参 量来描述 。而外部特性参量又可以用微波网络参量来表示 。因此， 首先 用矢量网络分析仪测量待测元器件的散射参量， 然后得到反映元器件特 性的外部特性参量 。 图 1所示为微波二端口网络的示意图 。
图 1微波二端口网络示意图 散射参量 S的定义为：
(1)
散射参量矩阵[S]中各元素的意义分别为：
S11： 当输出端接匹配负载时， 输入端口的电压反射系数；
S22： 当输入端接匹配负载时， 输出端口的电压反射系数；
S12：当输入端接匹配负载时，输出端口到输入端口的电压传输系数；
S21：当输出端接匹配负载时，输入端口到输出端口的电压传输系数 。
c)直通校准 按“↓”使光标停在《校： 直通》下， 按“执行”键， 此时为直通状态， 测试系统（如电缆， 10dB的衰减器）的插入损耗即归零， 系统 转入测试状态 。
d)测同轴可变衰减器的插入损耗 将待测试的同轴可变衰减器接到两电缆之间， 按“主菜单，” 用“ ”
键把光标移到“对数，” 按“执行”即可出现插入损耗曲线， 读出数据， 列表并画图 。
想开路？
7．安全说明 在本实验室中所使用的微波源都在国际安全标准以内（10mW/cm2），
不会对人体造成任何伤害 。但是， 在实验期间， 请注意以下事项:
a)不要用眼睛往任何连接其他设备的开路传输线里面看; b)不要把身体的任何部位放在传输线的开口端; c)在拆/装微波元器件时， 请关掉微波信号源 。