实验三-复反射系数(共7页)

精选优质文档-倾情为你奉上实验三 复反射系数（复阻抗）测量1 实验目的1.了解测量线的基本结构和调谐方法，掌握微波晶体检波律的校准方法。2.了解驻波测量与阻抗测量的意义与相互关系，熟练掌握用测量线测量反射系数即复阻抗的基本方法。3.熟悉Smith阻抗园图的应用。二实验原理 3 实验步骤1. 测量线后接短路片。将信号调至最大，并用波长计测出工作频率f，由此计算导波长g。计算导波长时，需矩形波导宽边的长度，实验室所用的BD20系列波导的a=2.286cm。g=/1-(/c)2,c=2a。2. 在测量线后接短路片，用交叉读数法测出各最小点位置Dmin（需将系统灵敏度调至最佳状态，以提高最小点为止的测量精度），求导波长g。并与上面计算得的g相比较。3. 在测量线后接匹配负载，用直接法测出其驻波系数。4. 在测量线后接膜片+匹配负载，用直接法、二倍最小法、功率衰减法测量其驻波系数，并测出其最小点位置（均需用交叉度数法测量）。计算该负载的输入阻抗及输入导纳。功率衰减器的刻度通过查表得到衰减量（dB）。5. 取下负载，测量线开口，测一下此时的驻波系数及Dmin，计算终端开口时的等效阻抗值。6. 在测量线后接短路片，测量晶体检波律。4 实验数据和计算过程：1测量线后接短路片：螺旋测微计读数为8.46mm，经查表对应的频率为9.37GHZ。根据公式g=/1-(/c)2，=c/f，c=2a，经计算求出g=4.48cm2. 测量线后接短路片：3. 交叉读数法的数值分别为115mm、108.3mm和92.5mm、85.8mm。对应的Dmin1=111.65mm和Dmin2=89.15mm。Dmin=22.5mm，g=2Dmin=4.5cm。与上一组测得的结果4.48相比，相差不到0.5%。3. 测量线后接匹配负载：4. amax=1000，amin=920。在此默认晶体检波律为n=2，所以=amax/amin=1.0434.测量线后接膜片匹配负载： 直接法：=amax/amin=1000/36=5.27. 二倍最小法：=1+1/sin（piW/g）2,W=87.7-85=2.7mmg=4.5cm,计算得=5.43. 功率衰减法：=10(A/20),A=Amax-Amin=17.9-2.4=15.5dB,计算后得=5.96. 最小点位置为(87.7+85)/2=86.35mm.参考面位置为89.6mm，因此dmin=-3.25mm(因为最小点位置在参考面的负载段方向)。取平均值为5.53计算公式为：Z=1-jtan（dmin）/-jtan（dmin），=2pi/g经计算归一化阻抗Z=0.22+0.47j，归一化导纳Y=0.81-1.74j5.测量线开口：=10(A/20)，A=Amax-Amin=8.7-4.3=4.4dB，计算后得=1.66，Dmin=(104.4+87.2)/2=95.8mm.dmin=6.2mm计算公式为：Z=1-jtan（dmin）/-jtan（dmin），=2pi/g经计算终端开口的等效归一化阻抗值为Z=0.95-0.5j，归一化导纳Y=0.824+0.434j。6.测量线后接短路片：经计算，有：Dmin=89.6mm,d1=11.7mm,d2=9.7mm,d3=8.7mm,d4=7.8mm,d5=7mm,d6=6.3mm,d7=5.5mm,d8=4.8mm,d9=3.8mm,d10=1.8mm.a相对=1，E相对=0.998；a相对=0.9，E相对=0.977;a相对=0.8，E相对=0.937;a相对=0.7，E相对=0.886;a相对=0.6，E相对=0.829;a相对=0.5，E相对=0.771;a相对=0.4，E相对=0.695;a相对=0.3，E相对=0.621;a相对=0.2，E相对=0.506;a相对=0.1，E相对=0.249.a0.10.20.30.40.5E0.2490.5060.6210.6950.771n1.662.362.532.522.67a0.60.70.80.91E0.8290.8860.9370.9770.998n2.722.953.434.53-5 结果分析1.测量导波波长：经查表读出的频率为9.37GHZ，与信号源发出的频率9.37GHZ相吻合。两种测量方法相比较，第一种误差取决于波长计的精度和实验室中波速v与光速的误差程度，而第二种则从另外一个角度出发，直接在测量线上测量g，误差取决于读数的准确度。得出的结果为g=4.5cm（4.48cm）2.测量匹配负载的驻波系数：采用直接法测量，得出结果为=1.043，与理论值1基本吻合，负载的匹配程度很好。3.测量膜片+负载的阻抗：需要借助等效参考面进行计算，本实验中，采用的参考面为89.6mm。在计算dmin的时候会出现负值，原因是Dmin在参考面的偏负载一端。得出的数值为：=5.53，归一化阻抗Z=0.22+0.47j。4.测量开路时的阻抗：归一化阻抗Z=0.95-0.5j，与理论值差距很大，这里考虑空气本身是良好的微波介质，所以简单地不接负载并不能视为是理想开路条件。5.测量晶体检波律：选取了10个点，晶体检波律n取值从1.66到4.53变化，由表格可见，在信号偏小的时候晶体检波律可视为2，将检波律的偏差视为测量误差进行考虑，但在信号较大时便要读取a、E关系曲线上的数值进行计算了。6 思考题1. 用测量线测微波阻抗应注意什么问题？为什么能用测等效参考面阻抗的方法确定待测阻抗？确定等效参考面，测出驻波比导波波场g和最小点到负载距离dmin，即可测出微波阻抗。由于测量线的位置标尺并不是从测量线终端开始刻度的，因而无法直接测量dmin。在传输线上每隔ng/2处的阻抗值相等，故可以测等效参考面的阻抗确定待测阻抗。2. 能否从你所测得的数据中求出膜片本身的阻抗？你能否考虑出测量膜片阻抗的其他方法？可以，因为膜片+匹配负载的并联接入，可以将输入导纳的值减去归一化匹配负载导纳1，剩余值即为膜片的导纳，再经过运算即可得到膜片的阻抗。可以用自动测量线直接测量膜片+负载的导纳和负载的导纳，二者直接相减。可以减小由于负载并不完全匹配所带来的误差。3. 试比较实验中所用的三种驻波系数测量方法的特点。直接法：测试范围受限于检波晶体的噪声电平及平方律检波范围，通常3-5.功率衰减法：此种方法是一种简便准确的驻波测量方法，其测量精度与晶体检波律、测量放大器的线性无关，而主要取决于衰减器校准精度和测量电路的匹配情况。4. 测量线后不接负载，=吗？为什么？如何得到理想的开路条件？不等于，因为可视为接入了空气作为负载，由于电磁波可以在空气中很好地传播，故微波中的开路无法以不接负载的方法实现。可以通过阻抗变换的方法，接入短路片后再接/4阻抗变换器，即可得到理想的开路条件。专心-专注-专业