微波测量实验报告.docx

微波测量实验报告.docx

《微波测量实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微波测量实验报告.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

微波测量实验报告

微波测量实验报告

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。

2、掌握矢量网络分析仪的操作以及测量方法。

三.实验步骤及结果：

首先介绍实验仪器：

AV36589A型矢量网络分析仪：

AV36580A矢量网络分析仪采用业界领先的射频实现技术和灵活的操作设计，具有强大的测量功能，能够在无线通信，有线电视，教育及汽车电子等领域完成矢量网络分析。

极快的测试速度和高可靠性有力提高了用户的测试效率和生产能力。

AV36580A矢量网络分析仪可广泛应用于射频产品研发、生产制造及测试计量等多种领域，对滤波器，放大器，天线，电缆，有线电视分接头等射频元件的性能进行多参数测量，并具备对数幅度、线性幅度、驻波、相位、群延时、Smith圆图、极坐标等多种显示格式；提供频响、单端口、响应隔离、增强型响应、全双二端口校准等多种校准方式。

多种外设接口-USB接口、LAN网口、GPIB接口、标准并口和VGA接口提供了强大的系统互联能力。

下面介绍实验任务：

a）矢量网络分析仪的面板组成以及各部分功能：

试验中用到的主要为游标添加以及游标移动旋钮，其他功能用鼠标即可完成。

b）S参数测量步骤：

实验中测量S参数使用dB图和史密斯原图两种显示方式测量。

预制参数模式为S11参数模式，并接上器件后直接读取S11矩阵。

c）如何用Smith圆图显示所测结果以及如何与直角坐标转换：

TOOLS工具栏下，下拉选项中可得到simth圆图的显示以及转换直角坐标。

d）如何保存所测数据，以及可存的数据格式：

文件菜单下保存功能，将画面保存为jpeg图片格式方便后续分析。

e）开路校准件的电容值设定（校准系数）

f）短路校准件的电感值设定（校准系数）

g）仪器提供什么样的校准方法：

仪器提供SOLT校准方法，TRL校准方法等集中校准方法，实验中使用SOLT校准方法。

短接校准，开路校准。

实验二微波同轴测量系统校准方法

一.实验目的：

1、了解常用微波同轴测量系统的校准方法以及精度。

2、熟悉矢量网络分析仪的SOLT校准步骤以及校准精度验证方法。

二.实验内容：

1、总结常用微波同轴测量系统的TRL和SOLT校准方法，了解其校准原理和优缺点。

OLT校准能够提供优异的精度和可重复性。

这种校准方法要求使用短路、开路和负载标准校准件。

如果被测件上有雌雄连接器，还需要分别为雌雄连接提供对应的标准件，连接两个测量平面，形成直通连接。

SOLT校准方法使用12项误差修正模型，其中被测件的正向有6项，反向有6项。

图正向误差项：

ED（方向）、ES（源匹配）、EL（负载匹配）、ERF（反射跟踪）、ETF（发射跟踪）和EX（串扰）。

操作正确的话，SOLT可以测量百分之一分贝数量级的功率和毫度级相位。

常用的校准套件中都包含SOLT标准校准件。

TRL校准极为精确，在大多数情况下，精确度甚至超过SOLT校准。

然而绝大多数校准套件中都不包含TRL标准件。

在要求高精度并且可用的标准校准件与被测件的连接类型不同的情况下，一般采用TRL校准。

使用测试夹具进行测量或使用探头进行晶圆上的测量，通常都属于这种情况。

因此，某些情况下需要构建和表征与被测件配置介质类型相同的标准件。

制造和表征三个TRL标准件比制造和表征四个SOLT标准件更容易。

TRL校准还有另一个重要优势：

标准件不需要像SOLT标准件那样进行完整或精确的定义。

虽然SOLT标准件是完全按照标准的定义进行表征和储存，而TRL标准件只建立模型而不进行完整表征，但是TRL校准的精度与TRL标准件的质量和可重复性成正比。

物理中断（例如传输线路弯曲和同轴结构中的焊缝）将会降低TRL校准的精度。

接口必须保持清洁并允许可重复的连接。

2、掌握矢量网络分析仪的SOLT校准步骤以及校准精度验证方法。

方法如下：

（1）按CAL键激活校准菜单

（2）按‘StartCal’键进入下一级校准菜单

（3）按‘Two-PortP1P2’键选择2端口校准，并进入下一级菜单

（4）按‘TOSM’键选择TOSM校准方式，选择正确的接头形式（Connector），注意这里的接头指的是测试电缆的接头形式，不是标准件的接头形式，以及正确的校准件（CalibrationKit）的型号。

（5）点击“Next”键，进入校准菜单，SOLT校准共有7个步骤：

①在1端口接开路校准件，用鼠标点击“开路open”。

②在1端口接短路校准件，用鼠标点击“短路Short”。

③在1端口接负载校准件，用鼠标点击“负载Load”。

④在2端口接开路校准件，用鼠标点击“开路Open”。

⑤在2端口接短路校准件，用鼠标点击“短路Short”。

⑥在2端口接负载校准件，用鼠标点击“负载Load”。

⑦在1端口和2端口之间接直通校准件,用鼠标点击“直通Through”,同时下方的”Apply”键也生效。

点击“Apply”，使校准数据生效。

三.实验步骤及结果：

a）校准前测量各校准件（开路、短路、匹配和直通）S参数，并保存数据:

以下参数均为未校准测量参数：

1.低通原件：

S11曲线图：

S21曲线图：

2.高通原件：

S11曲线图：

S21曲线图:

3.带通原件：

S11曲线图：

4.天线原件：

c）校准后测量各校准件（开路、短路、匹配和直通）S参数，并保存数据：

以下s参数均为校准后测量：

1.低通原件：

S11曲线图：

S21曲线图：

2.高通原件：

S11曲线图：

S21曲线图：

3.带通原件：

S11曲线图：

S21曲线图：

4.天线原件：

S11曲线：

d）比较校准前后校准件（开路、短路、匹配和直通）的S参数，解释说明各条曲线，并指出所做校准的精度情况:

分析比较校准前后的数据可以发现，经过校准后有效的减少了原来的误差，带宽的微弱变化虽然很小，但是对于误差来说还是足够证明每次连接测量器件之前校准步骤都是必要的，而且在校准过程中，有校准之后的图形可分析：

在Smith圆图上，开路和短路不再是一圈圈缠绕的线，已经减少到靠近开路和短路点的一段线，匹配点经过校准后已经非常接近理论上的一个点而不是一个区域。

所以，校准之后的测量才是符合实际的近乎标准值，在未校准时进行的测量只能大概估计下元件的类型及带宽，对于精确的参数测量未校准时是完全不符合标准的。

实验三利用微波同轴测量系统进行实际器件测量

一.实验目的：

1、利用SOLT校准方法进行微波同轴测量系统的校准；

2、测量滤波器和天线的实际性能。

二.实验内容：

1、存储测量结果，并通过测量结果了解功分器、耦合器和滤波器的工作原理以及性能，报告中包括以下内容：

a）功分器、耦合器和滤波器的S参数测量曲线；

b）通过分析其S参数，了解功分器、耦合器和滤波器所组成的网络的特性。

2、在分别经过校准和没有校准的情况下测量功分器、耦合器和滤波器的性能，比较两类测量结果，给出实验报告，包括以下内容：

a）未校准和校准后功分器、耦合器和滤波器测量曲线比较；

b）通过测量结果分析三个器件的工作原理。

三.实验步骤及结果：

1.滤波器和天线的S参数测量曲线：

滤波器1在未校准时的S11曲线：

滤波器1在未校准时的S12曲线：

校准后可得S11曲线：

可看出呈现比较好的通频带特性；

校准后S12曲线：

然后测量滤波器2的S11参数，同样未校准：

阻带波动比较明显；

再看看未校准时S21曲线：

然后对仪器进行校准测量滤波器2的S11和S21参数曲线：

阻带波动明显减少了，而且通带的图形更加尖锐了；

再看S21：

除了带宽微弱变化外，无明显变化，说明传输参数变化没有反射明显；

最后来测天线的参数曲线：

未校准S11曲线图：

校准后，测量天线S11曲线：

有以上两图可以看出天线的发射波段在校准前后大致一样，可是看不出校准后有什么明显变化。

通过数据曲线可知，两个滤波器均为带通滤波器，但工作频率不同。

经过校准之后，滤波曲线变得准确平滑，没有了毛刺。

在工作频率点处，S11即回波损耗非常小，几乎全部能量都通过了滤波器，S21非常大，表示全部能量都通过滤波器传播过来。

对于天线，由于是单端口器件，故只有S11的结果，在工作频率点处，S11（回波损耗）很小，即全部能量发射出去。

四.心得体会：

虽然本次微波测量实验就上了一次课，但是我还是从中学到了许多。

通过观察老师操作和自己实际测量，初步掌握了测试元件的s参数，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，同时了解了不同元器件的滤波特性，加深了我对微波这门课理论知识的理解，使我能更好学习微波这门课。

虽然这次微波测量实验非常短暂，但对我现在乃至将来都有很大的帮助，锻炼了自己的动手能力，也加深了自己对微波课程的兴趣。