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》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、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：U2013姓名：2016年3月31日17一实验目的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。它定义为其中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

2、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17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（2-1）式（2-1）中为谐振腔的谐振频率，、是传输功率自最大值下降到一半

3、时的“半功率点”的频率。与之间的差值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）。17图2-3定向耦合器方框图定向耦合器有四个端口，其作用可由图2-3所示的四端口网络说明。设图中1、3

4、为主线，2、4为副线。若波由端口1输入，则一部分直通端口3输出，另一部分经耦合到端口2输出，端口4无输出；或端口4输出，端口2无输出。端口3称为输出端口，端口2称为耦合端口，端口4称为隔离端口。在一定条件下，1、2两端口彼此隔离，3、4两端口也彼此隔离。在各端口均接匹配负载的条件下，可以定义描述定向耦合器的特性参量，主要包括耦合度、方向性、输入驻波比和工作频带等。2.2微带线定向耦合器微带线定向耦合器是由两条等宽的平行耦合微带线所构成，线长是奇模和偶模波长平均值的1/4，线的各端口都接以匹配负载，如图2-4所示。若信号从端口1输入，则端口2和端口3将有输出，端口

5、4没有输出。由于耦合信号（端口2的输出）的传输方向与输入信号方向相反，故这种定向耦合器称为反向定向耦合器。图2-4耦合微带线定向耦合器定向耦合器为什么会有方向性呢？要具有方向性必须要有两种以上的耦合因素起作用，使耦合到副线某一端口的能量能够互相抵消。我们来看一段如图2-5所示的平行耦合传输线。当导线1-3中有交变电流流过时，由于2-4线和1-3线互相靠近，故2-417线中便耦合有能量，此能量是既通过电场（以耦合电容表示）又通过磁场（以耦合电感表示）耦合过来的。通过的耦合，在传输线2-4中引起的电流为及；同时由于的交变磁场的作用，在2-4线上感应有电流。根据电磁感

6、应定律，感应电流的方向与的方向相反，如图上所示。因此，若能量由端口1输入，则耦合端口是2端口。而在4端口因为电耦合电流与磁耦合电流的作用相反而能量互相抵消，故4端口是隔离端口。这样，我们就定性地了解了耦合微带线定向耦合器具有方向性的原理。图2-5耦合线方向性的解释3微波功率分配器3.1工作原理在实际应用中，有时需要将信号源的功率分别馈送给若干个分支电路（负载），就是说，进行功率分配，实现这种功能的射频器件就称为功率分配器。由于功率分配器一般为满足互易定理的无源网络，所以功率分配器与合成器是等价的。根据输出功率的比例，微波功率分配器有等分功率与不等分功率两类。当一

7、个微波功率平均分成n路时，称为n路等分功率分配器，反之，称为n路不等分功率分配器。微波功率分配器在微波天线的馈线中和微波仪表中都得到了应用。大功率微波功率分配器采用同轴线结构，中小功率微波功率分配器采用带状线或微带线结构。功率分配器的具体结构型式很多，最常用的是采用阻抗变换段的功率分配器，一般来说功率分配器都是相等的，图2-6所示的是两路微带功率分配器的结构。两个分支臂长都为17，是完全对称的结构，对称性保证输入功率将平均分配于两个输出端，得到同相同模的输出。图2-6两路微带功率分配器的结构原理图两分支臂之间接有隔离电阻R，是为了保证两个输出端口的隔离。当两个输

8、出端口均为良好匹配时，对