電磁場與電磁波實(shí)驗(yàn)報(bào)告

廣東第二師范學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告院系名稱班級姓名專業(yè)名稱電子信息學(xué)號實(shí)驗(yàn)課程名稱電磁場與電磁波實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱定向耦合器的測試實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)實(shí)驗(yàn)成績指導(dǎo)教師簽名實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容包含：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與歸納（數(shù)據(jù)、圖表、計(jì)算等）、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、實(shí)驗(yàn)思考題、實(shí)驗(yàn)心得?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹苛私舛ㄏ蝰詈掀鞯幕驹怼?、用實(shí)驗(yàn)?zāi)＝M實(shí)際測量以了解定向耦合器的特性。【實(shí)驗(yàn)儀器】實(shí)驗(yàn)儀器名稱實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量HD-CB-V電磁場電磁波數(shù)字智能實(shí)訓(xùn)平臺(tái)1套定向耦合器1只【實(shí)驗(yàn)原理】定向耦合器是微波系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的一種微波器件，它的本質(zhì)是將微波信號按一定的比例進(jìn)行功率分配。定向耦合器一般由傳輸線構(gòu)成，同軸線，矩形波導(dǎo)，圓波導(dǎo)，帶狀線，微帶線都可以構(gòu)成定向耦合器，但從耦合器的機(jī)理來看，主要分為四種，小孔耦合，平行耦合，分支耦合及匹配雙T?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】分別測量定向耦合器兩個(gè)輸出端口的S11及S21,以了解功分電路的特性?！緦?shí)驗(yàn)步驟】分別測量定向耦合器兩個(gè)輸出端口的S11及S21,以了解功分電路的特性。2、測量步驟：首先進(jìn)行矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊的傳輸校正。用矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊分別測試定向耦合器兩個(gè)端口(J2,J3)的幅頻特性（圖1），并將測量結(jié)果記錄于表1中。進(jìn)行矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊的反射校正。（4）用矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊分別測試定向耦合器兩個(gè)端口(J2,J3)的駐波特性（圖2），并將測量結(jié)果記錄于表1中。3．實(shí)驗(yàn)記錄表為以下表：定向耦合器輸出端口插入損耗dB定向耦合器耦合端口插入損耗dB定向耦合器輸入端口回波損耗dB定向耦合器輸出端口回波損耗dB表1【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與歸納】（數(shù)據(jù)、圖表、計(jì)算等）dBHz短路-8.561216.366MHz0414.881MHz幅頻特性開路-3.951222.935MHz0497MHz50Ω負(fù)載-20.95713.795MHz0529.848MHz駐波特性短路-31.161870.036MHz0874.749MHz開路-23.421866.751MHz01321.479MHZ50Ω負(fù)載-11.311873.321MHz01498.856MHz圖形依次所示【實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析】定向耦合器是微薄系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的一種微波器件，它的本質(zhì)是將微波信號按一定的比例進(jìn)行功率分配。耦合器就是把信號分成兩路信號，一個(gè)輸入端，兩個(gè)輸出端（一個(gè)為直通端，一個(gè)為耦合端）如：10dB耦合器，輸入端功率為20dBm，則耦合端輸出功率為10dBm，直通端輸出功率為9.5dBm左右?！緦?shí)驗(yàn)思考題】定向耦合器的主要技術(shù)指標(biāo)是什么？【實(shí)驗(yàn)心得】經(jīng)過此次實(shí)驗(yàn)，我對定向耦合器也有了更深的認(rèn)識(shí)。作為一名學(xué)習(xí)電磁場與電磁波的學(xué)生，我深深體會(huì)到定向耦合器在應(yīng)用中的重要性，這也激勵(lì)我更加努力的學(xué)習(xí)。廣東第二師范學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告院系名稱班級姓名專業(yè)名稱電子信息學(xué)驗(yàn)課程名稱《電磁場與電磁波》實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱天線的測試實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)實(shí)驗(yàn)成績指導(dǎo)教師簽名實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容包含：實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與歸納（數(shù)據(jù)、圖表、計(jì)算等）、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、實(shí)驗(yàn)思考題、實(shí)驗(yàn)心得?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹苛私馓炀€的基本原理。2、用實(shí)驗(yàn)?zāi)＝M實(shí)際測量以了解天線的特性?！緦?shí)驗(yàn)儀器】實(shí)驗(yàn)儀器名稱實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量HD-CB-V電磁場電磁波數(shù)字智能實(shí)訓(xùn)平臺(tái)1套微波天線1只【實(shí)驗(yàn)原理】1、駐波比測試測駐波比的連接與方法與測元件是一樣的，只是要注意幾個(gè)實(shí)際問題。（1）天線是有輻射的天線應(yīng)置于空曠場所（有條件的話，最好在暗室或暗箱內(nèi)測試），儀器應(yīng)置于無強(qiáng)輻射處。當(dāng)手摸電纜或儀器時(shí)，讀數(shù)會(huì)變即屬不正常。注意電纜外導(dǎo)體必須與連接器外殼接觸良好，必要時(shí)還要考慮儀器是否要加屏蔽。（2）注意防止電纜出問題·實(shí)際測量中要防止電纜出問題，不是實(shí)在必要，不宜通過電纜來進(jìn)行測試，否則電纜的不完善將影響測試精度，作為測試電纜必須經(jīng)過檢驗(yàn)，其回?fù)p優(yōu)于30dB為宜，隨便找一根電纜可能只有十幾個(gè)dB那是不行的?！る娎|不好能否進(jìn)行三項(xiàng)校正來提高精度呢？原則上是可以的，用雙陰加陽負(fù)載只適于1000MHz以下，而且老的PNA還要求電纜回?fù)p優(yōu)于24dB才能校零，否則出錯(cuò)?！ぜ词棺鳛檫B接電纜，也常因接觸不良與開短路現(xiàn)象造成儀器不能正常工作，通常以為是儀器故障，其實(shí)多半是電纜出了問題。（3）帶有長饋線的天饋系統(tǒng)在機(jī)房內(nèi)測饋線端口駐波即天饋系統(tǒng)駐波，此時(shí)一般饋線較長，少則幾米多則上百米，這其中有三種反射，一是天線入口的反射，常稱遠(yuǎn)端反射；另一種是饋線到儀器的轉(zhuǎn)接頭的反射，稱近端反射；還有就是最不好控制的饋線本身的反射。·為了便于觀測，現(xiàn)在多用駐波電橋來測試，它是一種差模器件，對共模50Hz有強(qiáng)的抑制，但是卻帶來了三種反射一起看的后果，造成反射的頻響曲線起伏很大，當(dāng)然最高點(diǎn)若也合格那是沒有矛盾的。但經(jīng)常有多點(diǎn)超出，此時(shí)用掃頻儀在0.01掃速檔是看不出來的（由于檢波濾波電路起了平滑作用，若用1秒掃速就看見了），所以人們寧愿用掃頻儀或標(biāo)網(wǎng)而不愿用PNA。一般說來天線輸入口的反射都是合格的，但由于另兩項(xiàng)的參與就出了問題，對于近端轉(zhuǎn)接一般在米波問題不大，更高頻段時(shí)就得注意，盡量要減少近端反射以減少它帶來的超差?！りP(guān)于主饋管的反射問題，好的主饋管會(huì)幫你忙，因?yàn)樗旧矸瓷湫。圆辉趺丛黾臃瓷?，而又引入了損耗，每1dB插損可增加2dB回?fù)p。但差的饋管就會(huì)造成某些頻點(diǎn)疊加而超限，這只有靠取平滑值（即只看曲線的中心線，但有的用戶是不會(huì)同意的，只好仍用掃頻儀）。饋線差的那怕接上最好的負(fù)載（1.01）也會(huì)出現(xiàn)某個(gè)頻率突跳的諧振現(xiàn)象，說明此饋管不宜在此頻段使用，只好在其他頻段試試。其實(shí)用時(shí)域來觀測這些反射，那是分得很清的，一般遠(yuǎn)端反射并不大。而饋管的分布反射并不很小，但這種檢查由于沒有條文規(guī)定，不能作為驗(yàn)收的依據(jù)，只是一種檢查故障的方法。主饋線入口駐波不合格多半是天線指標(biāo)不富余而后與饋線在某些頻點(diǎn)反射疊加造成的，因?yàn)殚L達(dá)百米的多個(gè)分布反射在某一頻點(diǎn)疊加起來的概率確實(shí)是存在的，大型饋管本身作到1.1就不錯(cuò)了，迫不得已饋管也得進(jìn)口。2、阻抗測量與匹配僅僅為了驗(yàn)收，測駐波比已是，但若為了試制定型，為了得到更好的阻抗匹配，就得要作阻抗測量，以便看看有無改進(jìn)余地。阻抗測量采用矢網(wǎng)進(jìn)行，那是很方便的，儀器自動(dòng)點(diǎn)出阻抗在圓圖上的軌跡，這兒提一下阻抗匹配。對于某種器件或某種阻抗變換器，若有現(xiàn)成的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)與匹配的話，請盡量利用這些軟件，這兒只是談?wù)勔话愕暮唵蔚钠ヅ湓瓌t與措施。阻抗匹配應(yīng)在矢網(wǎng)上進(jìn)行，其它儀器不知道改進(jìn)方向，事倍功半甚至選錯(cuò)了對象。（1）選擇好參考面設(shè)計(jì)一個(gè)器件，應(yīng)當(dāng)在力所能及的范圍內(nèi)盡量設(shè)計(jì)正確，僅僅只留下一個(gè)不好交待的地方，讓調(diào)試去解決。因此我們只去對付一個(gè)反射點(diǎn)，假如一個(gè)器件或一個(gè)天線只有一個(gè)主要反射點(diǎn)的話，儀器的參考面就應(yīng)當(dāng)設(shè)在這里或盡量靠近，當(dāng)然一般測試時(shí)都選擇了器件的交界接插件上，譬如一個(gè)帶電纜的振子，此時(shí)參考面不能選在插頭上，而要選在電纜的末端焊接振子處。假如在圓圖上看見阻抗軌跡呈盤香狀，那就要看看參考面是否選對了。（2）調(diào)節(jié)器件能調(diào)的部位使各頻點(diǎn)的阻抗點(diǎn)跡能盡量集中在圓圖上成一小團(tuán)（先不急于匹配，先要將點(diǎn)子調(diào)集中），這樣匹配后帶寬能寬些，能調(diào)到又集中又匹配當(dāng)然最好。調(diào)匹配·假如點(diǎn)子集中，并且實(shí)數(shù)靠近50Ω，虛數(shù)呈感性，那末串入適當(dāng)容抗即可匹配。由于串電容不如并電容方便，因此可用一塊小銅皮并上去再滑滑看（參見下面4中第5點(diǎn)）；·假如實(shí)數(shù)對虛數(shù)偏容性，這時(shí)就要減窄或改細(xì)一些的引線試試看；·假如在實(shí)軸上，但阻值不對，這時(shí)就要用到單節(jié)或兩節(jié)λ/4變阻器。四節(jié)短階λ/16的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行匹配效果也很好，但須有機(jī)助軟件，手算困難。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】天線的測試【實(shí)驗(yàn)步驟】（1）首先進(jìn)行矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊的校正，用校準(zhǔn)件進(jìn)行歸一化校正。（2）DUT端口接上微波器件或者被測天線，進(jìn)行反射特性測試。（回波損耗是表示信號反射性能的參數(shù)?；夭〒p耗說明入射功率的一部分被反射回到信號源。例如，如果注入1mW(0dBm)功率給放大器其中10%被反射回來，回波損耗就是10dB。從數(shù)學(xué)角度看，回波損耗為-10log[(反射功率)/(入射功率)]。（3）從液晶屏上得到和計(jì)算帶寬、反射系數(shù)及駐波比SVWR的值?；夭〒p耗，反射系數(shù)，電壓駐波比,S11這幾個(gè)參數(shù)在射頻微波應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)碰到,他們各自的含義如下:●回波損耗(ReturnLoss):入射功率/反射功率,為dB數(shù)值?！穹瓷湎禂?shù)(Г):反射電壓/入射電壓,為標(biāo)量?！耠妷厚v波比(VoltageStandingWaveRation):波腹電壓/波節(jié)電壓?！馭參數(shù):S12為反向傳輸系數(shù)，也就是隔離。S21為正向傳輸系數(shù)，也就是增益。S11為輸入反射系數(shù)，也就是輸入回波損耗，S22為輸出反射系數(shù)，也就是輸出回波損耗。四者的關(guān)系：VSWR=(1+Г)/(1-Г)S11=20lg(Г)RL=—S11以上各參數(shù)的定義與測量都有一個(gè)前提，就是其它各端口都要匹配。這些參數(shù)的共同點(diǎn)：他們都是描述阻抗匹配好壞程度的參數(shù)。其中，S11實(shí)際上就是反射系數(shù)Г，只不過它特指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)1號端口的反射系數(shù)。反射系數(shù)描述的是入射電壓和反射電壓之間的比值，而回波損耗是從功率的角度來看待問題。而電壓駐波的原始定義與傳輸線有關(guān)，將兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，雖然我們能計(jì)算出連接之后的電壓駐波比的值，但實(shí)際上如果這里沒有傳輸線，根本不會(huì)存在駐波。我們實(shí)際上可以認(rèn)為電壓駐波比實(shí)際上是反射系數(shù)的另一種表達(dá)方式，至于用哪一個(gè)參數(shù)來進(jìn)行描述，取決于怎樣方便，以及習(xí)慣如何。（4）記錄液晶