微波技术基础实验二
微波的技术实验
微波技术实验微波技术是近代发展起来的一门尖端技术，以其高效、均匀、节能、环保等诸多优点受到普遍关注，在科学研究中也是一种重要的观测手段，并广泛应用于国防军事、科学研究、医疗卫生等领域。
随着社会向信息化、数字化的迈进，作为无线传输信息的主要手段，微波技术将发挥更为重要的作用。
本实验旨在通过观测微波的产生和传播的特性，使同学们了解微波的基本知识，掌握常用微波元器件的原理和使用方法，学习若干种微波测量方法，并理解微波通信的基本原理，为从事与微波有关的工作打下基础。
一、微波的性质微波是无线电波中波长最短的电磁波，其波长在1mm～1m范围，频率范围处于光波和广播电视所采用的无线电波之间，为300MHz～300GHz。
微波又分为分米波、厘米波和毫米波。
微波具有电磁波的一切特性，但因其波长的特殊性，微波在产生、传输、接收和应用等方面跟其他波段很不相同，具有下述几个独特的性质，主要表现在：（1）波长短。
其波长比地球上一般物体的几何尺寸小得多或在同一数量级上，具有直线传播的特性。
利用这个特点能在微波波段制成方向性极强的无线系统，也可以接收到地面和宇宙空间各种物体发射回来的微弱回波，从而确定物体的方位和距离，广泛用于通信、雷达、导航等领域。
（2）频率高。
微波的频率很高，电磁振荡周期（10-9~10-12s）很短，与电子在电真空器件中的渡越时间相似。
因此，低频的电子器件在微波阶段都不能使用，而必须采用原理上完全不同的微波电子管、微波固体器件和量子器件来代替。
在不太大的相对带宽下可用带宽很宽，所以信息容量大。
此外，作为能量，可用于微波加热、微波武器等。
（3）量子特性。
在微波波段，电磁波每个量子的能量范围大约是10-6～10-3eV，能被很多的原子分子吸收或发射，成为研究物质结构的重要手段，发展了微波波谱学和量子电子学等尖端学科，并研制了低噪音的量子放大器和极为准确的分子钟与原子钟。
（4）似光性，微波介于一般无线电波与光波之间，它不仅具有无线电波的性质，还具有光波的性质，以光速直线传播，有反射、衍射、干涉等现象。
北理工5系微波技术基础实验报告
从实验数据可以看出， 增益压缩点在输入约为 2.5dBm 处， 1dB 则接收机的动态范围为： -75dBm～2.5dBm
六、 实验问题探讨
(1)详细描述图像传输系统中发射机/接受机的各个组成部分及其功能。 答:摄像头采集的信号送入调制器进行频率调制，在经过一次变频后，滤波，放大，通过天 线发射出去。经过空间传播，接受甜心将信号接收进来，在经过低噪放大，滤波，下变频到 480MHZ，再经中频滤波，滤去谐波和杂波，经视频解调器，解调后输出到显示器还原图像 信号。 (2)该发射机的输入功率、接收机增益与接受机灵敏度？ 答：输入为中心频率为 2.2GHz 的微波信号，测量信号强度为-60dBm，测量仪器与测试点间 传输线损耗为-2.3dB，接收机中频放大后信号为中心频率 480MHz 的中频信号，测试信号强 度 为 -39dBm ， 传 输 线 损 耗 为 -1dB( 用 了 另 一 个 传 输 线 ) 。 则 接 收 机 增 益 为 ： -39-(-60)+2.3+1=23.3dB 。 测试接收机灵敏度为-88dBm，输入信号最小为-85dBm,此时传输线损耗为-3dB。 (3)若在接收机的低噪声放大器前加入衰减器，会明显改变图像质量，而在中频放大器前加
北京理工大学 5 系《微波技术基础》实验报告
入波导中， 听过没一根金属棒伸进波导内部长度的变化改变反射波的幅度和相位， 可以将传 输线从终端短路状态调整到终端匹配状态。
三、 实验步骤
1、首先按图 1 所示将测量系统安装好，然后接通电源和测量仪器的有关开关，观察微 波信号源有误输出只是。若有知识，当改变衰减量或移动测量闲谈整的位置是，测量放大器 的表头指示会有起伏的裱花， 这说明系统意在工作了。 但这并不一定是最佳工作状态。 例如， 若是反射式速调管信号源的话还应把它调到输出功率最大的震荡模式， 凭借和调节信号源处 的短路活塞，以使能量更有效地传向负载。若有必要，还可以调节测量线探头座内的短路活 塞，以获得较高地灵敏度，或者调节测量线探针深入波导的程度，以便较好地拾取信号的能 量（注意，深入太多会影响波导内的场分布） 。对于其他微波信号源也应根据说明书调到最 佳状态。有时信号源无输出，但测量放大器也有一定指示。这可能是热噪声或其他杂散场的 影响；弱信号原有输出，但测量放贷的指示不稳定或者当测量线探针移动式，岂止是不便， 均属不正常情况，应检查原因，使之正常工作。系统正常工作时，可调节测量放大器的有关 旋钮或可变衰减器的衰减量（衰减量不能为零，否则会烧坏晶体二极管，最低调到 5） ，是 测量放大器的指示便于读数。 2、 波导中横向场分布测量。 将图 1 中横向场分布测量线检波器输出连接至测量放大器， 将横向电场探针一直波导宽边中心位置， 调整测量放大器灵敏度和可变衰减器是测量放大器 表头读书处于 50~80 范围内（注意：切不要使表头满刻度，满刻度时会使指示针变形） 。 波导中 TE10 模横向场分布为预先函数，移动横向场分布测量线中电场探针从波导宽边 中心至边缘等间距都 5 个测量放大器读书 3、测量波导波长。将图 1 中纵向场分布测量线检波器输出连接至测量放贷，调整测量 放大器灵敏度和可变衰减器是测量放贷表头读书处于 50~80 范围内 （注意： 切不要使表头满 刻度，满刻度时会使指示针变形） 。 测量g 时应将系统终端短路（将终端三螺调配器的每一根金属棒推出波导，此时利用 三螺调配器的终端短路片实现终端短路） ，则系统呈纯驻波状态（理论上） ，其波导中场强的 纵向幅度如图 3 所示。当测量线的探针处于 Z1 和 Z2 位置时，测量放大器的指示为最小（理 论上为零） ，此时从测量线的刻度上即可求出波导波长g =2|Z2-Z1|。在实际测量中，由于受 设备的精度、灵敏度的限制，以及其他因素的影响，很难精确的确定 Z2 和 Z1 的位置。为提 高测试精度，可采用“平均法”测定它们的位置，如图 3 所示。为了确定 Z1，使在 Z1 两侧 （尽量地靠近 Z1）d1 和 d2 处测量放大器有相同的指示数，则 Z1=（d1+d2）/2,同理可得 Z2= （d3+d4）/2.这比直接去测 Z1 和 Z2 要精确些。
微波技术实验报告
微波技术实验报告姓名：***学院：电光学院班级：09042102学号：**********二0一二年六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。
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）。
I 0I 0Z 0||U||I/4λ/2λ3/4λλ5/4λ3/2λ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z VI分布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。
两个相邻波节点的间距等于2gλ，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λg 。
微波实验报告
微波实验报告微波实验报告引言：微波是一种电磁波，波长在1mm到1m之间，频率范围为300MHz到300GHz。
微波在通信、雷达、医学、食品加热等领域有着广泛的应用。
本实验旨在通过实际操作和观察，了解微波的特性和应用。
实验一：微波传播特性实验目的：观察微波在不同介质中的传播特性。
实验器材：微波发生器、微波接收器、不同介质样品（如玻璃、木头、金属等）。
实验步骤：1. 将微波发生器和接收器连接好，并设置合适的频率和功率。
2. 将不同介质样品放置在微波传播路径上，观察微波的传播情况。
实验结果：观察到微波在不同介质中的传播情况不同。
在玻璃中，微波能够较好地传播，而在金属中，微波会被完全反射或吸收。
实验二：微波反射和折射实验目的：观察微波在不同介质间的反射和折射现象。
实验器材：微波发生器、微波接收器、反射板、折射板。
实验步骤：1. 将微波发生器和接收器连接好，并设置合适的频率和功率。
2. 将反射板放置在微波传播路径上，观察微波的反射情况。
3. 将折射板放置在微波传播路径上，观察微波的折射情况。
实验结果：观察到微波在反射板上会发生反射，反射角等于入射角。
在折射板上，微波会发生折射，根据折射定律，入射角和折射角之间存在一定的关系。
实验三：微波干涉实验目的：观察微波的干涉现象。
实验器材：微波发生器、微波接收器、干涉板。
实验步骤：1. 将微波发生器和接收器连接好，并设置合适的频率和功率。
2. 将干涉板放置在微波传播路径上，观察微波的干涉情况。
实验结果：观察到微波在干涉板上会出现明暗相间的干涉条纹。
根据干涉现象的特点，可以推测微波是一种具有波动性质的电磁波。
实验四：微波加热实验目的：观察微波对物体的加热效果。
实验器材：微波发生器、微波接收器、食物样品。
实验步骤：1. 将微波发生器和接收器连接好，并设置合适的频率和功率。
2. 将食物样品放置在微波传播路径上，观察微波对食物的加热效果。
实验结果：观察到微波对食物样品有较好的加热效果，食物在微波的作用下能够迅速加热。
微波技术基础实验报告
微波技术基础实验报告一、实验目的1.掌握微波信号的基本特性和参数的测量方法；2.了解微波器件的性能指标和测试方法；3.加深对微波传输线和网络理论的理解和实践。
二、实验设备和原理实验设备：微波信号源、功率计、波导固有模发生器、波间仪、反射器等。
实验原理：微波技术是指在高频范围内进行电磁波的传输、控制和处理的一套技术体系，其频率范围通常为0.3GHz至300GHz。
微波技术具有频率高、信息容量大和传输距离远等优点，广泛应用于通信、雷达、航空航天等领域。
三、实验步骤和内容1.根据实验要求，搭建实验电路；2.测量微波信号源输出功率，通过功率计测量微波信号源输出功率；3.测量波导波导的传输特性，通过波间仪测量微波信号通过波导时的传输特性；4.测量波导器件的特性，通过波间仪测量波导器件的特性；5.测量波导管中的固有模，通过固有模发生器和反射器测量波导管中的固有模。
四、实验结果和数据分析1.根据实验条件，测量到微波信号源输出功率为10dBm；2.根据测量结果，绘制出波导波导的传输特性曲线，分析其传输性能；3.根据实验条件，测量到波导器件的插入损耗为3dB；4.根据实验条件和测量数据，计算出波导管中的固有模的频率范围和衰减值，并进行数据分析。
五、实验结论1.微波信号源输出功率为10dBm；2.波导波导的传输特性曲线显示了其良好的传输性能；3.波导器件的插入损耗为3dB，插入损耗越小，器件性能越好；4.波导管中的固有模的频率范围为0.3GHz至3GHz，衰减值为-10dB。
六、实验总结通过本次实验，我深入理解了微波技术的基本特性和参数的测量方法，掌握了微波器件的性能指标和测试方法，并加深了对微波传输线和网络理论的理解和实践。
通过实验数据的测量和分析，我对微波技术的应用和性能有了更深入的认识，实验收获颇丰。
微波技术基础实验讲义
五、实验报告
实验目的、内容、系统简图； 步骤简述，记录有关数据； 数据处理，根据有关公式算出各测量值。 完成思考题
实验二 微波元件特性参数测量
一、实验目的
掌握利用矢量网络分析仪扫频测量微带谐振器 Q值的方法。 学会使用矢量网络分析仪测量微波定向耦合器 的特性参数。 掌握使用矢量网络分析仪测试微波功率分配器 传输特性的方法。
目 录
实验一 矢量网络分析仪的使用及传输线的测量 实验二 微波元件特性参数测量
实验一 矢量网络分析仪的使用 及传输线的测量
一、实验目的
学习矢量网络分析仪的基本工作原理； 初步掌握AV3620矢量网络分析仪的操作使用 方法； 掌握使用矢量网络分析仪测量微带传输线不同 工作状态下的S参数； 通过测量认知1/4波长传输线阻抗变换特性。
2 j tan( * ) ZL Z0 2 Z 0 4 Z in (d / 4) Z 0 2 ZL Z 0 j Z L tan( * ) 4
实验内容
1. 矢量网络分析仪操作实验
初步运用矢量网络分析仪AV3620，熟悉各按键功能和 使用方法 以RF带通滤波器模块为例，学会使用矢量网络分析仪 AV3620测量微波电路的S参数。 使用网络分析仪观察和测量微带传输线的特性参数。 测量1/4波长传输线在开路、短路、匹配负载情况下的 频率、输入阻抗、驻波比、反射系数。 观察1/4波长传输线的阻抗变换特性。
矢量网络分析仪的构成
矢量网络分析仪主要组成部分包括合成信号源、S 参数测试装置、 幅相接收机和显示部分。
(DUT－－Device under test)
微波实验报告
实验2 微带分支线匹配器一．实验目的：1．熟悉支节匹配的匹配原理2．了解微带线的工作原理和实际应用3．掌握Smith图解法设计微带线匹配网络二．实验原理：1．支节匹配器随着工作频率的提高及相应波长的减小，分立元件的寄生参数效应就变得更加明显，当波长变得明显小于典型的电路元件长度时，分布参数元件替代分立元件而得到广泛应用。
因此，在频率高达以上时，在负载和传输线之间并联或串联分支短截线，代替分立的电抗元件，实现阻抗匹配网络。
常用的匹配电路有：支节匹配器，四分之一波长阻抗变换器，指数线匹配器等。
支节匹配器分单支节、双支节和三支节匹配。
这类匹配器是在主传输线并联适当的电纳（或串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。
此电纳或电抗元件常用一终端短路或开路段构成。
2. 微带线从微波制造的观点看，这种调谐电路是方便的，因为不需要集总元件，而且并联调谐短截线特别容易制成微带线或带状线形式。
微带线由于其结构小巧，可用印刷的方法做成平面电路，易于与其它无源和有源微波器件集成等特点，被广泛应用于实际微波电路中。
三．实验内容：已知：输入阻抗Z in=75Ω负载阻抗Zl=（64+j75）Ω特性阻抗Z0=75Ω介质基片面性εr=2.55 ,H=1mm假定负载在2GHz时实现匹配，利用图解法设计微带线单支节和双支节匹配网络，假设双支节网络分支线与负载的距离d1=λ/4,两分支线之间的距离为d2=λ/8。
画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅值从1.8GHz至2.2GHz的变化。
四．实验步骤：1．建立新项目，确定项目频率，步骤同实验1的1-3步。
2．将归一化输入阻抗和负载阻抗所在位置分别标在Y-Smith导纳图上，步骤类似实验1的4-6步。
3．设计单支节匹配网络，在圆图上确定分支z一与负载的距离d以及分支线的长度1，根据给定的介质基片、特性阻抗和频率用TXLINE计算微带线物理长度和宽度。
微波实验二预习报告
式中的λg为矩形波导中传播的色散波的“临界波长”，只有当自由空间的工作波长λ小于临界波长λg时，电磁波才能在矩形波导中得到传播。对于波导传播的TEmn波或TMmn波的临界波长公式为
λ=
提高测量的精度，通常采用交叉读数法确定波节点位置，并测出几个波导波长求其平均值。所谓交叉读数法，是指在波节点附近两旁找出指示电表读数相等的两个对应位置d11、d12、d21、d22„„然后分别以其平均值确定波节点的位置，如图2-3所示。
图2-3交叉读数法测量驻波比节点位置
（3）晶体检波特性的测量
在微波测量系统中，送至指示器的微波能量通常是经过晶体二极管检波后的直流或低频电流，指示电表的读数是检波电流的有效值。晶体二极管为非线性元件，其检波电流与两端电压之间的关系为 ，式中，n表征晶体管的检波规律：如n=1，则I与U成正比，称为线性检波；当n=2时，I与U2成正比，称为平方检波。晶体二极管的检波特性是随其端电压的变化而变化的，当端电压较小时，呈现平方律；当端电压较大时，呈现线性规律。如图6所示，在U>U1范围内，近似为线性；U<U2时平方规律；U2<U< U1而在的范围内，检波律n不是常数。因此，加在晶体管两端的电压变化幅度较大时，n就是不常数。所以在精密测量中必须对晶体的检波律进行定标。
2）、测量线的调整及波长的测量
（1）驻波测量线的调整
为了分析方便，通常把探针等效为导纳与传输线的并联等效电路如图2-2所示
图2-2探针等效电路
其中Gu为探针等效电导，反映探针吸取功率的大小，Bu为探针等效电纳，表示探针在波导中产生反射的影响。当终端接任意阻抗时，由于Gu的分流作用，驻波腹点的电场强度要比真实值小，而Bu的存在将使驻波腹点和节点的位置发生偏移。当测量线终端短路时，如果探针放在驻波的波节点B上，由于此点处的输入导纳yin→∞故Yu的影响很小，驻波节点的位置不会发生偏移。如果探针放在驻波的波腹点，由于此点上的输入导纳yin→0，故Yu对驻波腹点的影响就特别明显，探针呈容性电纳时将使驻波腹点向负载方向偏移，所以探针引入的不均匀性，将导致场的图形畸变，使测得的驻波波腹值下降而波节点略有增高，造成测量误差。欲使探针导纳影响变小探针愈浅愈好，但这时在探针上的感应电动势也变小了。通常我们选用的原则是在指示仪表上有足够指示下，尽量减小探针深度，一般采用的深度应小于波导高度的10％～15%。
微波技术基础实验指导书解析
微波技术基础实验指导书电子信息工程学院微波技术基础实验课程组编2013.02实验一 微波测量系统的认识与调试一、实验目的与要求应用所学微波技术的有关理论知识，理解微波测量系统的工作原理，掌握调整和使用微波信号源的方法，学会使用微波测量系统测量微波信号电场的振幅。
了解有关微波仪器仪表，微波元器件的结构、原理和使用方法。
二、实验内容1．掌握下列仪器仪表的工作原理和使用方法三厘米标准信号发生器（YM1123）、三厘米波导测量线（TC26）、选频放大器（YM3892）。
2．了解下列微波元器件的原理、结构和使用方法波导同轴转换器（BD20-9）、E-H 面阻抗双路调配器（BD20-8）、测量线（TC26）和可变短路器（BD20-6）等。
三、实验原理本实验的微波测试系统的组成框图如图一所示图 1它主要由微波信号源、波导同轴转换器、E-H 面阻抗双路调配器、测量线和选频放大器主要部分组成。
下面分别叙述各部分的功能和工作原理，其它一些微波元器件我们将在以后的实验中一一介绍。
1．微波信号源（YM1123）1.1基本功能1.1.1提供频率在7.5～12.5GHz 范围连续可调的微波信号。
1.1.2该信号源可提供“等幅”的微波信号，也可工作在“脉冲”调制状态。
本系统实验中指示器为选频放大器时，信号源工作在1KHz “”方波调制输出方式。
信号源波导同轴转换器 单螺钉调配器 功率探头数字功率计 微波频率计 E-H 面调配器魔T定向耦合器 H 面弯波导 晶体检波器 测量线 选频放大器 可变衰减器1.2工作原理1.2.1本信号源采用体效应振荡器作为微波振荡源。
体效应振荡器采用砷化镓体效应二极管作为微波振荡管。
振荡系统是一个同轴型的单回路谐振腔。
微波振荡频率的范围变化是通过调谐S型非接触抗流式活塞的位置来实现的，是由电容耦合引出的功率输出。
1.2.2本信号源采用截止式衰减器调节信号源输出功率的强弱。
截止式衰减器用截止波导组成，其电场源沿轴线方向的幅度是按指数规律衰减。
重庆大学微波技术基础实验学习课件
微波实验所需软件的简介 1)电路设计所需要的软件 (microwave office、ADS 、ansoft Designer) 2)ADS基本功能的简介
(包括：S参数仿真、smith圆图工具、Linecalc工具)
实验一、传输线理论
一、实验目的
• 1、了解基本传输线、微带线的特性。 • 2、利用实验模组实际测量以了解微带线的特性。 • 3、利用ADS软件进行基本传输线和微带线的电路设计 和仿真。
四、硬件测量
• 1、MOD-3A的S11测量：设定频段：BAND-3;针对模组P1 端子做S11测量，并将测量结果纪录于表（3-1）中。 • 2、MOD-3A的S21测量：设定频段：BAND-3;针对模组P1 及P2端子做S21测量，并将测量结果纪录于表（3-2） 中。 • 3、MOD-3B的S11测量：设定频段：BAND-3;针对模组P3 端子做S11测量，并将测量结果纪录于表（3-3）中。 • 4、MOD-3B的S21测量：设定频段:BAND-3;针对模组P3 及P4端子做S21测量，并将测量结果纪录于表（3-4） 中。
RF2KM2-1A (mod-2A,mod微波电路设计软 件
MICROWAVE 软 1套 件
4
5
1MΩ BNC 连 接 2条 线 50Ω BNC 连接线 2条
CA-3、CA-4（黑 色） CA-1 、 CA-2 ( 粉 红色)
三、理论分析（见书上） (1)集总元件实现的L型匹配网络 (2)分布参数实现的L型匹配网络 (3)双枝节线匹配 四、软件的使用 (1)打开软件的Smith圆图工具 (2)确定工作频率、负载的归一化阻抗值 (3)利用L－C网络实现匹配 (4)同一个负载阻抗值采用分布参数实现匹配 (5)对匹配网络进行S参数仿真
微波技术基础实验
微波技术基础实验微波技术基础实验柯珺雄电信1305班U201313587实验一矢量网络分析仪的使用及传输线的测量一.实验目的1.学习矢量网络分析仪的基本工作原理；2.初步掌握AV36580矢量网络分析仪的操作使用方法；3.掌握使用矢量网络分析仪测量微带传输线不同工作状态下的S参数；4.通过测量认知1/4波长传输线阻抗变换特性。
二.实验内容1.矢量网络分析仪操作实验（1）初步运用矢量网络分析仪AV36580，熟悉各按键功能和使用方法（2）以RF带通滤波器模块为例，学会使用矢量网络分析仪AV36580测量微波电路的S参数。
2.微带传输线测量实验（1）使用网络分析仪观察和测量微带传输线的特性参数。
（2）测量1/4波长传输线在开路、短路、匹配负载情况下的频率、输入阻抗、驻波比、反射系数。
（3）观察1/4波长传输线的阻抗变换特性。
三.系统简图1.矢量网络分析仪的构成2.矢量网络分析仪的基本操作3.微波传输线的工作特性四.实验步骤及现象1.矢量网络分析仪操作实验步骤一：调用误差校准后的系统状态步骤二：选择测量频率与功率参数（起始频率600 MHz、终止频率1800 MHz、功率电平设置为-10dBm）步骤三：连接待测件并测量其S参数步骤四：设置显示方式步骤五：设置光标的使用2.微带传输线测量实验步骤一调用误差校准后的系统状态步骤二选择测量频率与功率参数（起始频率100 MHz、终止频率400 MHz、功率电平设置为-25dBm）步骤三连接待测件并测量其S参数①按照装置图将微带传输线模块连接到网络分析仪上；②将传输线模块另一端接上转接头并空载，此时，传输线终端呈开路。
选择测量S11，将显示格式设置为SMITH CHART，调出光标，调节光标位置，使光标落在在圆图的短路点。
③记录此时的频率和输入阻抗。
然后将显示格式设置为SWR，记录下此时的驻波比值。
将显示格式设置为LOG MAG，记录下此时的（反射系数）值。
（记录数据时保持光标位置始终不变）④将短路/匹配负载模块接在转接头上，将拨码开关的拨码2拨到“ON”端（拨码1不起控制作用，在任意一端都可以），此时，短路/匹配负载模块处于短路状态，因此传输线终端呈短路。
微波技术基础实验指导书
.微波技术基础实验指导书郭伟陈柯编华中科技大学电信系前言与更早时期定位在波导与场论相比，现代微波工程中占支配地位的内容是分布电路分析。
当今大多数微波工程师从事平面结构元件和集成电路设计，无需直接求助于电磁场分析。
当今微波工程师所使用的基本工具是微波CAD（计算机辅助设计）软件和网络分析仪，而微波技术的教学必须对此给出回应，把重点转移到网络分析、平面电路和元器件以及有源电路设计方面。
微波技术仍总离不开电磁学（许多较为复杂的CAD软件包要使用严格的电磁场理论求解），而学生仍将从揭示事物的本质中受益（诸如波导模式和通过小孔耦合），但是把重点改变到微波电路分析和设计上这一点是不容置疑的。
微波与射频（RF）技术已蔓延到了各个方面。
在商业等领域，更是如此，其现代应用包括蜂窝电话、个人通信系统、无线局域数据网、车载毫米波防撞雷达、用于广播和电视的直播卫星、全球定位系统（GPS）、射频识别标识（identification tagging）、超宽频带无线通信和雷达系统以及微波环境遥感系统。
防卫系统继续大量地依靠微波技术用于无源和有源测向、通信以及武器操控系统。
这样的业务发展态势意味着，在可预见的将来，在射频和微波工程方面不存在缺少挑战性的课题；同时对于工程师们，显然需要领悟微波技术的基本原理，同样需要把这些知识应用于实际感兴趣问题的创造能力。
本微波技术基础教学实验的设置，就是为了使学生通过实验更多地获得有关微波器件的基本构成、工作原理、模拟分析、测试仪器和测量技能方面的理性和感性认识，真正掌握时域和频域、传输线、微波电路等基本的概念，并学会使用重要的微波测试仪器。
实验一矢量网络分析仪的使用及传输线的测量一实验目的1．学习矢量网络分析仪的基本工作原理；2．初步掌握AV3620矢量网络分析仪的操作使用方法；3．掌握使用矢量网络分析仪测量微带传输线不同工作状态下的S参数；4．通过测量认知1/4波长传输线阻抗变换特性。
微波技术实验
微波技术实验微波技术是近代发展起来的一门尖端技术，以其高效、均匀、节能、环保等诸多优点受到普遍关注，在科学研究中也是一种重要的观测手段，并广泛应用于国防军事、科学研究、医疗卫生等领域。
随着社会向信息化、数字化的迈进，作为无线传输信息的主要手段，微波技术将发挥更为重要的作用。
本实验旨在通过观测微波的产生和传播的特性，使同学们了解微波的基本知识，掌握常用微波元器件的原理和使用方法，学习若干种微波测量方法，并理解微波通信的基本原理，为从事与微波有关的工作打下基础。
一、微波的性质微波是无线电波中波长最短的电磁波，其波长在1mm～1m范围，频率范围处于光波和广播电视所采用的无线电波之间，为300MHz～300GHz。
微波又分为分米波、厘米波和毫米波。
微波具有电磁波的一切特性，但因其波长的特殊性，微波在产生、传输、接收和应用等方面跟其他波段很不相同，具有下述几个独特的性质，主要表现在：（1）波长短。
其波长比地球上一般物体的几何尺寸小得多或在同一数量级上，具有直线传播的特性。
利用这个特点能在微波波段制成方向性极强的无线系统，也可以接收到地面和宇宙空间各种物体发射回来的微弱回波，从而确定物体的方位和距离，广泛用于通信、雷达、导航等领域。
（2）频率高。
微波的频率很高，电磁振荡周期（10-9~10-12s）很短，与电子在电真空器件中的渡越时间相似。
因此，低频的电子器件在微波阶段都不能使用，而必须采用原理上完全不同的微波电子管、微波固体器件和量子器件来代替。
在不太大的相对带宽下可用带宽很宽，所以信息容量大。
此外，作为能量，可用于微波加热、微波武器等。
（3）量子特性。
在微波波段，电磁波每个量子的能量范围大约是10-6～10-3eV，能被很多的原子分子吸收或发射，成为研究物质结构的重要手段，发展了微波波谱学和量子电子学等尖端学科，并研制了低噪音的量子放大器和极为准确的分子钟与原子钟。
（4）似光性，微波介于一般无线电波与光波之间，它不仅具有无线电波的性质，还具有光波的性质，以光速直线传播，有反射、衍射、干涉等现象。
微波实验实验报告
微波实验实验报告微波实验实验报告引言：微波是一种电磁波，具有较高的频率和较短的波长。
在现代科技中，微波被广泛应用于通信、雷达、烹饪等领域。
本次实验旨在通过实际操作，探究微波的特性和应用。
一、实验目的本实验旨在通过实际操作，了解微波的特性和应用。
具体目标如下：1. 掌握微波的产生和传播原理；2. 研究微波在不同介质中的传播特性；3. 实践微波在烹饪中的应用。
二、实验器材和材料1. 微波发生器；2. 微波传输系统；3. 不同介质样品；4. 高频检波器；5. 微波炉。
三、实验步骤与结果1. 实验一：微波的产生和传播原理将微波发生器与微波传输系统连接，调节微波的频率和功率，观察微波在传输系统中的传播情况。
结果显示，微波在传输系统中呈直线传播，并且能够穿透一些非金属材料。
2. 实验二：微波在不同介质中的传播特性将不同介质样品分别放置在微波传输系统中，观察微波在不同介质中的传播情况。
实验结果显示，微波在不同介质中的传播速度和路径发生了变化。
在介质的界面处，微波会发生反射、折射等现象。
这些现象可以用光学中的折射定律和反射定律来解释。
3. 实验三：微波在烹饪中的应用将食物样品放置在微波炉中，设置适当的时间和功率，观察微波在烹饪中的应用效果。
实验结果显示，微波能够快速加热食物，并且能够均匀加热。
这是因为微波能够与食物中的水分子发生共振，使其产生热量。
四、实验讨论与分析1. 微波的产生和传播原理微波的产生和传播是基于电磁波的原理。
微波发生器通过电磁振荡产生微波，微波传输系统将微波传输到目标位置。
微波在传输系统中呈直线传播，这是因为微波具有较高的频率和较短的波长，能够穿透一些非金属材料。
2. 微波在不同介质中的传播特性微波在不同介质中的传播速度和路径会发生变化，这是因为介质的折射率不同。
当微波从一种介质传播到另一种介质时，会发生反射、折射等现象。
这些现象可以用光学中的折射定律和反射定律来解释。
3. 微波在烹饪中的应用微波在烹饪中的应用是基于微波与食物中的水分子发生共振的原理。
实验二_微波元件特性参数测量实验报告
实验⼆_微波元件特性参数测量实验报告微波技术基础实验实验名称：微波元件特性参数测量班级：通信学号：姓名：2016年3⽉31⽇⼀实验⽬的1、掌握利⽤⽮量⽹络分析仪扫频测量微带谐振器Q 值的⽅法。
2、学会使⽤⽮量⽹络分析仪测量微波定向耦合器的特性参数。
3、掌握使⽤⽮量⽹络分析仪测试微波功率分配器传输特性的⽅法。
⼆实验原理1. 微波谐振腔Q 值的测量品质因数Q 是表征微波谐振系统的⼀个重要的技术参量，品质因素Q 描述了谐振系统频率选择性的优劣及电磁能量损耗程度。
它定义为0022T ll W W W Q W PT P ππω=== 其中l P 为腔的平均损耗功率，W 为腔内的储能。
品质因素Q 的测量⽅法很多，例如：功率传输法、功率反射法、阻抗法等等，通常可根据待测谐振腔Q 值的⼤⼩、外界电路耦合的程度及要求的精度等，选⽤不同的测量⽅法。
本实验主要运⽤扫频功率传输法来测量微带谐振器的Q 值。
功率传输法是根据谐振腔的功率传输特性来确定它的Q 值。
图2-1表⽰测量谐振腔功率特性的⽅框图。
图2-1 测量谐振腔功率传输特性的⽅框图当微波振荡源的频率逐渐改变时，由于谐振腔的特性，传输到负载的功率将随着改变，它与频率的关系曲线如图2-2所⽰。
图2-2 谐振腔传输功率与频率的关系曲线根据功率传输法测量谐振腔的等效电路可推得，谐振腔两端同时接有匹配微波源和匹配负载时的有载品质因数为0021L f f Q f f f==-? （2-1）式（2-1）中0f 为谐振腔的谐振频率，1f 、2f 是传输功率2P ⾃最⼤值下降到⼀半时的“半功率点”的频率。
2f 与1f 之间的差值f ?为谐振频率的通频带。
2. 微波定向耦合器2.1 ⼯作原理与特性参数定向耦合器是⼀种有⽅向性的微波功率分配器件，通常有波导、同轴线、带状线及微带线等⼏种类型。
理想的定向耦合器⼀般为互易⽆损四⼝⽹络，如图2-3所⽰。
定向耦合器包含主线和副线两部分，在主线中传输的微波功率经过⼩孔或间隙等耦合机构，将⼀部分功率耦合到副线中去，由于波的⼲涉和叠加，使功率仅沿副线中的⼀个⽅向传输（称正⽅向），⽽在另⼀个⽅向⼏乎没有或极少功率传输（称反⽅向）。
微波技术基础实验指导书
微波技术基础实验指导书实验一微波测量系统的了解与使用实验性质：验证性实验级别：选做开课单位：信息与通信工程学院学时：2学时一、实验目的：1．了解微波测量线系统的组成，认识各种微波器件。
2．学会测量设备的使用。
二、实验器材：1．3厘米固态信号源2．隔离器3．可变衰减器4．测量线5．选频放大器6．各种微波器件三、实验内容：1．了解微波测试系统2．学习使用测量线四、基本原理：图1。
1 微波测试系统组成1．信号源信号源是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备，微波信号源是对各种相应测量设备或其它电子设备提供微波信号。
常用微波信号源可分为：简易信号发生器、功率信号发生器、标准信号发生器和扫频信号发生器。
本实验采用DH1121A型3cm固态信号源。
2．选频放大器当信号源加有1000Hz左右的方波调幅时，用得最多的检波放大指示方案是“选频放大器”法。
它是将检波输出的方波经选频放大器选出1000Hz基波进行高倍数放大，然后再整为直流，用直流电表指示。
它具有极高的灵敏度和极低的噪声电平。
表头一般具有等刻度及分贝刻度。
要求有良好的接地和屏蔽。
选频放大器也叫测量放大器。
3．测量线3厘米波导测量线由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。
开槽波导中的场由不调谐探头取样，探头的移动靠滑架上的传动装置，探头的输出送到显示装置，就可以显示沿波导轴线的电磁场的变化信息。
4．可变衰减器为了固定传输系统内传输功率的功率电平，传输系统内必须接入衰减器，对微波产生一定的衰减，衰减量固定不变的称为固定衰减器，可在一定范围内调节的称为可变衰减器。
衰减器有吸收衰减器、截止衰减器和极化衰减器三种型式。
实验中采用的吸收式衰减器，是利用置入其中的吸收片所引起的通过波的损耗而得到衰减的。
一般可调吸收式衰减器的衰减量可在0到30-50分贝之间连续调节，其相应的衰减量可在调节机构的度盘上读出（直读式），或者从所附的校正曲线上查得。
五、实验步骤：1．了解微波测试系统1．1观看如图装置的的微波测试系统。
微波的技术实验指导书（二）
微波的技术实验指导书（⼆）实验⼀三厘⽶波导测量系统⼀、系统结构框图图1-1 三厘⽶波导测量系统备注：三厘⽶隔离器⽤在精密测量中，⽽在⼀般测量中可以不加，因为在YM1123中有⼀个隔离器。
本章后续的六个实验均是基于该结构展开的，下⾯将对结构中的仪器进⾏⼀⼀介绍。
⼆、仪器、器件介绍本套系统主要⽤于测量微波在波导中传输时的⼀些基本参数，如波导波长、反射系数、阻抗及功率等。
主要⽤到的仪器为：YM1123微波信号发⽣器、波导测量线、⼩功率计、频率计、选频放⼤器、波导功率探头以及各种波导元件。
下⾯分别进⾏介绍：（⼀）YM1123微波信号发⽣器YM1123微波信号发⽣器是⼀款固态信号源，主要基于某些半导体材料（如砷化镓）的体效应来实现振荡的，具有功率⼤、稳定可靠等特性。
整体结构由⾼频部分、调制器部分、功率显⽰部分（对100uW的功率作相对指⽰）、频率显⽰部分及衰减显⽰部分、⼯作状态控制部分、电源部分六⼤件组成，其中⾼频部分负责产⽣7.5GH z～12.4GHz的微波信号，调制部分负责产⽣⼀系列脉冲信号，采⽤PIN调制器来实现微波信号的脉冲幅度调制。
其⾯板调节控制机构如下所⽰：1. ⾯板调节控制机构（1）电源开关位置。
（2）⼯作状态开关：按移动键可改变⼯作状态，指⽰灯也相应改变。
⼯作状态有：等幅（=，⽤于测量校准衰减器在100uW时0dB定标）、内调制（分⽅波和脉冲两种）、外调制（外输⼊脉冲信号，具有极性变换功能）及外整步。
（3）“调谐”旋钮调节可改变输出频率。
（4）“调零”旋钮调节可改变电表电⽓调零。
（5）“衰减调节”旋钮可控制输出功率⼤⼩。
反时针调节，信号输出增⼤，衰减显⽰减⼩；顺时针调节，信号输出减⼩，衰减显⽰增⼤。
（6）“衰减调零”为100uW基准0dB校准。
（7）“×1、×10”开关：调制信号重复频率开关。
（8）“重复频率”旋钮调节可改变调制信号重复频率。
（9）“脉宽”旋钮调节可改变调制信号脉冲宽度。
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华中科技大学
《微波技术基础》实验报告
实验名称：微波元件特性参数测量
院（系）：电子信息与通信学院
专业班级：电信
姓名：
学号：
一、实验目的
1、掌握利用矢量网络分析仪扫频测量微带谐振器Q值的方法。
2、学会使用矢量网络分析仪测量微波定向耦合器的特性参数。
3、掌握使用矢量网络分析仪测试微波功率分配器传输特性的方法。
二、实验内容
1.微带谐振器品质因数的扫频测量实验
利用网络分析仪AV36580扫频测量微带谐振器的Q值
2.微波定向耦合器实验
使用矢量网络分析仪AV36580测量微带线定向耦合器的S参数。
3.微波功率分配器实验
利用网络分析仪AV36580测量功率分配器的传输频率响度特性。
根据测量所得的数据计算出功率分配器的插入损耗、各端口幅度偏差、各端口隔离度等技术参数。
三、系统简图
四、步骤简述
实验一：微带谐振器品质因数的扫频测量实验步骤一按【复位】调用误差校准后的系统状态
步骤二选择测量参数
设置网络分析仪的扫描频率范围为1GHz-2GHz ，将功率电平设置为-20dBm 。
步骤三 连接待测件进行测量
按照实验装置连接图2-7将微带谐振器模块与网络分析仪连接好。
测量设置选择为测量介电常数测量模块的参数21S 的幅度的对数值，记下21S 幅度的对数值最大的那个点的频率，这个点的频率即为微带谐振器的谐振频率0f 。
还要记下在该谐振频率点上的幅度的对数值，这个值即为微带谐振器在谐振频率上的衰减量0α。
然后将光标从谐振频率0f 开始向两边移动，记下衰减量比0α小3dB 点处的频率分别为1f 和2f 。
步骤四 进行计算
将测得的频率0f 、1f 和2f 代入到式（2-1）中，就可以计算出被测的微带谐振器的品质因素Q 的值。
步骤五 Q 值的自动测量
网络分析仪能自动计算显示带宽、中心频率、质量因子(定义为电路谐振频率与其带宽的比例)，和被测件在中心频率下的损耗。
这些值在光标数据读出区中显示。
1) 按【搜索】和[最大值]将光标放在微带谐振器谐振曲线中心的旁边。
2) 按[光标搜索]将访问光标搜索菜单。
3) 按【搜索】[带宽搜索][带宽]将计算中心激励值、带宽和测量轨迹上的质量因子Q 。
记录下此时的品质因素Q 值。
实验二：微波定向耦合器实验
步骤一按【复位】调用误差校准后的系统状态
步骤二选择测量参数
设置频率范围：起始频率为700 MHz，终止频率为1000 MHz
设置源功率：将功率电平设置为-20dBm
步骤三连接待测器件测量耦合特性
按照耦合特性测量装置图2-8连接待测器件；
采用对数幅度模式，观察数据S21的轨迹，找出其在设置频率范围内的最大对数幅度值，即为耦合器的耦合度，此时的频率值为耦合器的中心频率；选择S12测量，观察数据S12的轨迹及与S21的关系；选择S11和S22测量，采用对数幅度模式，其值分别为耦合器相应端口的反射系数。
步骤四连接待测器件测量传输特性
按照传输特性测量装置图2-9连接待测器件；
选择正向传输测量，采用对数幅度模式，观察S21的轨迹，读出其在中心频率处的对数幅度值，即为耦合器的插入损耗；选择S12测量，观察数据S12的轨迹及与S21的关系；选择S11和S22测量，采用对数幅度模式，其值分别为耦合器相应端口的反射系数
实验三：微波功率分配器实验
步骤一按【复位】调用误差校准后的系统状态
步骤二选择测量参数
设置网络分析仪的扫描频率范围为800MHz-1GHz，将功率电平设置为-20dBm。
步骤三连接待测件进行测量
①按照实验装置连接图2-10将功率分配器模块与网络分析仪连接好，
功率分配器的输入端口1接网络分析仪的1端口，功率分配器的一个输出端口2接网络分析仪的2端口，功率分配器的另一个输出端口3接匹配负载。
测量设置选择为测量功率分配器模块的参数21S 的幅度的对数值和相位值，记下其曲线。
在935MHz 上记下21S 幅值和相位，则插入损耗2120log ||IL S =-。
②将功率分配器的另输出一端口2接匹配负载，输出端口3接网络分析仪的端口2。
测量另一支路的21S 参数，记下其曲线。
同样在935MHz 上记下21S 幅度的对数值和相位值，则另一支路的插入损耗2120log ||IL S =-。
比较两次记录的21S 的幅度值和相位值，并将两者做差就可得出两端口的幅度偏差和相位偏差。
③将功率分配器的端口1接匹配负载，功率分配器的端口2和端口3分别接网络分析仪的端口1和端口2。
测量此时的21S 参数，记下其曲线。
同样在935MHz 上记下21S 幅值，则隔离度2120log ||S =-。
步骤四 进行参数计算
通过测量所得的数据计算出各端口之间的插入损耗、幅度偏差、隔离度等技术参数，计算公式在上面的步骤中已经介绍过。
五、实验结果
实验一结果
实验二结果
测量待测器件耦合特性
S21对数幅度
S12对数幅度
S11对数幅度
S22对数幅度
测量待测器件传输特性S21对数幅度
S12对数幅度
S11对数幅度
S22对数幅度
实验三结果
第一种情况：功率分配器的输入端口1接网络分析仪的1端口，功率分配器的一个输出端口2接网络分析仪的2端口，功率分配器的另一个输出端口3接匹配负载
S21对数幅度
S21相位
第二种情况：将功率分配器的另输出一端口2接匹配负载，输出端口3接网络分析仪的端口2。
S21对数幅度
S21相位
第三种情况：将功率分配器的端口1接匹配负载，功率分配器的端口2和端口3分别接网络分析仪的端口1和端口2。
S21对数幅度
S21相位
实验数据记录 实验一
网络分析仪自动测量Q 值为：32.415 根据实验数据和公式计算Q 值为：32.389 计算公式为0021L f f
Q f f f
=
=-∆
实验二
耦合特性频率为：899.5MHz 传输特性频率为：905.5MHz 耦合器的耦合度：-9.789dB 耦合器的插入损耗：-1.29dB
实验三
频率为：935MHz
A中功率分配器插入损耗为：-3.967dB
B中功率分配器插入损耗为：-3.970dB
端口二与端口三的幅度偏差为：0.003dB
端口二与端口三的相位偏差为：0.176°
隔离度为：-18.423dB
六、实验思考题
1.根据测量所得的数据计算出微带谐振器的Q值，并与网络分析仪自动测量得到结果进行
对比，分析两者之间产生误差的原因。
答：网络分析仪自动测量Q值为：32.415,根据实验数据和公式计算Q值为：32.389,可能是由于读数不够精确引起的微小偏差。
2.以图2-3为例，如果要用网络分析仪测量图中定向耦合器的方向性与隔离度，应该怎么
测量？
答：将输入波由端口1输入，则在端口2和端口4中有一个端口无输出，一个端口有输出，而端口三有输出，则端口2和4为隔离端口和耦合端口；同样将输入波由端口3输入，在端口2和4中有一个输出一个无输出，可以与之前端口1输入的情况比较，得出定向耦合器的方向和隔离度。
3. 比较功率分配器两个支路的传输特性，说明不一致性产生的原因。
答：传输特性有细微的误差，但是差别不大，不一致性可能是由于制造时不可能保证两个端口完全一致，以及后期使用时产生磨损，还有实验读数时会产生偏差等等因素。