北郵電磁場與微波測量實驗實驗五阻抗測量及匹配技術

電磁場與微波測量實驗實驗五阻抗測量及匹配技術

學院：電子工程學院班號：2011211204組員：執(zhí)筆人：

學號：2011210986實驗目的掌握利用駐波測量線測量阻抗的原理和方法熟悉利用螺釘調配器匹配的方法熟悉Smith圓圖的應用實驗內容在測量線給定器件的阻抗和電壓駐波系數(shù)，并觀察其Smith圓圖。在測量線系統(tǒng)中測量給定器件的ZL，并應用三螺調配器對其進行匹配，使駐波系數(shù)小于1.1。實驗原理阻抗測量原理微波元件的阻抗參數(shù)或者天線的輸入阻抗等是微波工程中的主要參數(shù)，因而阻抗測量也是重要測量內容之一。一般情況下，測量的對象可以是膜片、螺釘、濾波器、諧振腔及其它不均勻性等。在阻抗測量的方法中常采用測量線法。本實驗著重應用測量線技術測量終端型（等效二端網絡）微波元件的阻抗。由傳輸線理論可知，傳輸線上任一點的輸入阻抗Zin與其終端負載阻抗ZL關系為： （2.1） 其中，為傳輸線的特性阻抗，為相移常數(shù)，為至終端負載的距離。設傳輸線上第一個電壓駐波最小點離終端負載的距離為電壓駐波最小點處的輸入阻抗在數(shù)值上等于1/ρ即 （2.2）使用調配器調匹配的實驗裝置示意圖實驗步驟，（1）按原理圖接好設備，開啟信號源電源，使信號源工作于最佳方波、掃頻狀態(tài)。（2）移動測量線探針，測量相鄰的電壓最小值之間的距離，以測出傳輸線中的波長，即波導波長。（3）短路片安置在測量線的輸出端上，并記下探針指示器標尺上對應于電壓最小值位置的讀數(shù)DT，即為“等效參考面”。（4）測量線的終端移去短路片，并把被測器接在它的位置上。（5）測量得到駐波比。（6）利用交叉度數(shù)法測出DT左側第一個駐波節(jié)點位置DA，并計算出Imin=|DT-DA|，應用公式就可求出阻抗值。（7）利用滑動單螺調配晶體檢波器，使駐波比小于1.05。六、實驗結果及分析

1、lmin的測量如下：

探針電壓最小值位置的讀數(shù)：DT=127.0mm

DT左側第一個駐波節(jié)點位置：DA=101.1mm

則由以上兩值，可得：lmin=|DT—DA|=25.9mm

2、由兩點法測得的波長如下：λg=2*|T’min—Tmin|=2X26.7=57.4mm

則有β=2π/λg=0.1095

3、由等指示度法測得ρ如下：

其中，

W=|l2-l’2|=136.9-119.6=17.3mm

λg=2*|T’min—Tmin|=2X26.7=57.4mm代入可得：ρ=1.587

4、由以上數(shù)據代入ZL表達式可以得到阻抗值：

=（1+j0.5）/（1.587+j0.31548）≈0.666+j0.183Ω5、總結用同軸調配器的調匹配步驟在調節(jié)匹配過程中，我們先移動測量線探針找到并記下波節(jié)點位置，然后繼續(xù)調節(jié)測量線調到波腹點，此時調節(jié)調配器位置，駐波波腹點有所下降，波節(jié)點有所上升，直至波節(jié)點和波腹點相差不大時，調節(jié)螺釘深度，同時用測量線跟蹤駐波大小，直至實現(xiàn)匹配。七、誤差分析

實驗中可能存在儀器儀表誤差，人為誤差以及各組互相影響造成的誤差等。為了減小誤差，在測量波導波長時采用兩點法，測量駐波比時則用等指示度法，同時增加重復測量次數(shù)取平均值進行記錄，盡量減少人為誤差。

八、思考題1、匹配元件應連接在測量系統(tǒng)中什么地方？為什么？應接在最右邊。因為匹配元件幾乎能吸收全部入射功率，那么如果有元件連在后面就沒有電流流過，不能正常工作。2、通過實驗，總結匹配技巧。在調節(jié)匹配過程中，我們先移動測量線探針找到并記下波節(jié)點位置，然后繼續(xù)調節(jié)測量線調到波腹點，此時調節(jié)調配器位置，駐波波腹點有所下降，波節(jié)點有所上升，直至波節(jié)點和波腹點相差不大時，調節(jié)螺釘深度，同時用測量線跟蹤駐波大小，直至實現(xiàn)匹配。3、在各項測量中，通常采用駐波圖形的波節(jié)點為基準進行測量，是否可以采用波腹點做基準測量？為什么？可以采用波腹點做基準測量。因為駐波的波節(jié)點與波腹點接連出現(xiàn)，相鄰波節(jié)點與相鄰波腹點之間距離相等，所以采用波節(jié)點和波腹點為基準項等價。八、實驗總結通過本次實驗我們了解了阻抗調配原理及調配方法，熟悉了單枝節(jié)匹配器的匹配原理，掌握Smith圖解法設計微帶線匹配網絡，鞏固了之前所學的ADS仿真，學會了利用螺釘調配器匹配的方法。由于之前預習充足，我們組的實驗進行的還算順利，按照基本原理逐步地對各個需求量進行測量。調節(jié)匹配負載時