北京邮电大学-微波测量实验报告.docx

简介：
本文档为《微波测量实验报告》，由北京邮电大学学生完成。内容涵盖微波测量的基本理论、实验方法及数据分析等，旨在培养学生的实践操作能力和科研素养。 ### 微波测量实验知识点概览 #### 实验一：熟悉微波同轴测量系统 ##### 实验目的： - 了解组成与操作：通过实验加深对微波同轴测量系统组成的理解，包括矢量网络分析仪、同轴线及校准元件的基本构成及其各自的功能。 - 熟悉矢量网络分析仪的操作方法和如何进行测量。 ##### 实验内容详解： **微波同轴测量系统组成：** - **矢量网络分析仪**: 用于测量RF领域内各种器件（如放大器、衰减器、天线等）的幅频特性、反射特性和相频特性。 - **同轴线**: 作为矢量网络分析仪与校准元件或测量元件之间的连接桥梁。 - **校准元件/测量元件**：前者用于系统校准减少误差；后者则是待测原件（例如天线、滤波器等）。 **矢量网络分析仪的操作及测量方法:** - **面板组成与功能**: 通常包括显示屏、按键区和旋钮控制，每部分都有特定的功能如设置参数读取数据。 - **S参数测量步骤**： 1. 将待测的二端口网络通过同轴线接入矢量网络分析仪。 2. 使用“Measure”键选择需要测量的S参数（如[S11]、[S12]、[S21]、[S22]）。 3. 使用光标读取测量结果：按下Marker键并在显示屏上显示光标，通过旋转旋钮调整光标位置并读取对应频率下的测量值。 4. 完成SOLT校准以减少系统误差。 5. 在分析仪上显示S参数测量曲线，并将数据保存为s2p或cst格式文件。 **校准系数设定:** - **开路校准件的电容值**: 当传输线终端开路时，输入信号功率全部被反射回入射端，电流在该点为零。 - **短路校准件的电感值**: 当传输线终端短路时，在该位置电压为零。 **Smith圆图显示及直角坐标转换:** 通过矢量网络分析仪工具栏中的选项进行Smith圆图的显示和与直角坐标的转换。 ##### 思考题解答： - **S参数到电路参数的转换**: 矢量网络分析仪直接测量的是S参数，但可通过数学变换将其转化为Z参数等其他形式。 \[ Z_{11} = \frac{1 + S_{11}}{1 - S_{11}},\quad Z_{22} = \frac{1 + S_{22}}{1 - S_{22}} \] \[ Z_{12} = \frac{S_{21}(1-S^{*}_{11})}{(1+S^{*}_{11})},\quad Z_{21} = \frac{S_{12}(1-S^{*}_{22})}{(1+S^{*}_{22})} \] 在软件如ADS中，可通过编程方式实现这一转换。 #### 实验二：微波同轴测量系统校准方法 ##### 实验目的： - 理解SOLT和TRL等校准方法的基本原理。 - 掌握矢量网络分析仪的SOLT校准流程及其精度验证方法。 - 掌握并验证TRL校准方法。 ##### 实验内容详解： **SOLT校准方法：** - **基本原理**: 使用短路、开路和负载标准件进行校准，适用于具有不同连接器类型的被测设备。 - **优点**: 提供优异的精度与可重复性。 - **适用范围**: 适合大多数RF领域的测量需求。 **TRL校准方法:** - **基本原理:** 利用通路（Thru）、反射（Reflect）和线性负载（Line）进行校准，用于减少连接器不匹配引起的误差。 - **优点:** 提高高频测量的精度。 - **适用场景**: 适用于需要高精度的情况。 通过这两个实验的学习与实践，学生可以全面了解微波同轴测量系统的组成及操作，并掌握矢量网络分析仪的基本使用技巧及其校准方法。这对于今后从事微波通信领域的研究和开发具有重要意义。