北邮微波测量实验报告

北京邮电大学

微波技术基础实验

实验名称：《微波射频测量技术基础》课程实验姓名：刘梦颉

班级：2011211203

学号：2011210960

班内序号：11

日期：2012年12月20日

实验一微波同轴测量系统的熟悉

一、实验目的

1、了解常用微波同轴测量系统的组成，熟悉各部分构件的工作

原理，熟悉其操作和特性。

2、熟悉矢量网络分析仪的操作以及测量方法。

二、实验内容

1、常用微波同轴测量系统的认识，简要了解其工作原理。

注意在实验报告中需画出微波同轴测量系统图，并说明各元件和仪器在系统中作用

2、掌握矢量网络分析仪的操作以及测量方法。

注意在实验报告中给出仪器使用报告包括下列内容：

a)矢量网络分析仪的面板组成以及各部分功能

b)S 参数测量步骤

c)如何看开路校准件的电容值设定(校准系数)

d)如何看短路校准件的电感值设定(校准系数)

e)如何用Smith圆图显示所测结果以及如何与直角坐标转换

f)如何保存所测数据，以及可存的数据格式

g)了解仪器提供的校准方法（SOLT）

三、实验过程

（一）常用微波同轴测量系统的认识，简要了解其工作原理。

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（二厘米波段以下）；波导系统（常用矩形波导）损耗低、功率容量大，一般用在较高频段（厘米波段直至毫米波段）。

微波测试系统通常由三部分组成，如下图所示：

（1）等效电源部分（即发送端）

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。

（2）测量装置部分（即测量电路）

包括测量线、调配元件、待测元件、辅助器件（如短路器、匹配负载等），以及电磁能量检测器（如晶体检波架、功率计探头等）。

（3）指示器部分（即测量接收器）

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。

（4）同轴测量系统图：

各元件和仪器在系统中的作用：

（a）矢量网络分析仪：测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值，还能测相位，矢量网络分析仪能用史密斯圆图显示测试数据，可以很好地完成诸如滤波

器、放大器、混频器以及系统中有源和无源微波组合等的各种参数的调试。（b）同轴线：同轴线是常见的信号传输线，中心的铜芯是传送高电平的，被绝缘材料包覆，绝缘材料外面是与铜芯共轴的筒状金属薄层，传输低电平，同时起到屏蔽作用，这里用来连接矢量网络分析仪和校准元件或测量元件。

（c）校准元件：对微波同轴侧量系统进行使用前校准，以尽量减小系统误差。测量元件：待测量的原件（如天线、滤波器等），可方便地通过同轴线和矢量网络分析仪连起来，可以测量其端口的S矩阵等各种参数值，从而了解元件的性能。

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。

（二）掌握矢量网络分析仪的操作以及测量方法。

1、矢量网络分析仪的面板组成以及各部分功能

（1）前面板：

整个前面板主要分为3个板块，包括了显示区、按键区、信号输入输出接口。

显示区：显示区为CRT显示, 显示仪器当前工作状态和测试结果。

按键区：包括各种功能按键和旋轮。图中，9区对应有8个空白按键，没有字符，称为软键区，其对应的功能显示在左边显示屏上，在不同的

主功能下对有不同的功能。其余按键均有表示其功能的字符。

射频输入和输出接口：包括射频信号输入和输出接口，接口为N-50K型。

注意，射频输入端口的最大输入功率为+20dBm，最

大直流输入为25VDC，超过这个范围会导致仪器损

坏。

前面板上各个部分简介：

1-CRT显示器：显示仪器当前工作状态和测试结果。

2-BEGIN（开始）：在测量放大器、滤波器、宽带无源器件、电缆等被测时

能快速、简便的配置仪器，可引导用户完成初始步骤，根

据用户的选择自动配置仪器。

3-ENTRY（数据输入）：数字键、旋轮和上下键，用于数据输入。

4-SYSTEM（系统功能）：SAVE RECALL：存储或调用数据。

HARD COPY：打印或者存储测量曲线、数据。

SYSTEM OPTIONS：系统选项。

5-PRESET（复位）：复位仪器。

6-CONFIGURE（配置）：SCALE：设置垂直方向的分辨率和参考位置等。

DISPLAY：显示设置。

CAL：校准菜单。

MARKER：频标功能键。

FORMAT：数据显示格式。

AVG：平均功能设置和中频带宽设置。

7-SOURSE（源）：FREQ：频率设置。

SWEEP：设置扫描方式、扫描时间。

POWER：RF信号输出开关或者设置RF信号输出功率。

MENU：设置扫描点数及单次扫描、连续扫描或保持等。8-MEAS（测量通道）：MEAS1：设置通道1的测量方式。

MEAS2：设置通道2的测量方式。

9-软键：对应的功能显示在左边显示屏上。

10-亮度调节旋钮：调节显示器亮度。

11-电源开关：打开或关闭整机电源。

12-U盘接口：USB盘接口

13-RF OUT（射频输出）：射频信号输出口，N型K头。

14-RF IN（射频输入）：射频信号输入口，N型K头。