北京郵電大學電磁場與微波測量實驗報告學院：電子工程學院班級：2011211206組員：報告撰寫人：學號：阻抗的測量和匹配技術一實驗目的1.掌握利用駐波測量線測量阻抗的原理和方法。2.熟悉利用螺釘調配器匹配的方法3.熟悉Smith圓圖的應用4.初步了解諧振腔、波導魔T的特性。二實驗內容測量給定期間的阻抗和電壓駐波系數，并觀察其smith圓圖。在測量線系統中測量給定器件的阻抗,并應用三螺調配器對其進行調匹配，使駐波系數ρ<1.1。三實驗原理阻抗測量原理微波元件的阻抗參數或者天線的輸入阻抗等是微波工程中的主要參數，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） 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值上等于1/ρ即使用調配器調匹配的實驗裝置示意圖按原理圖接好設備調整系統，可測得波導中（測量線）電場沿線的幅值分布。在各種微波網絡中，二端口微波網絡是最基本的。例如：衰減器、相移器、阻抗變化器和濾波器等均屬于二端口微波網絡。傳播主模式的波導所接的終端結構的電性質可由單點測量求得，如果采用測量線，應測量電壓駐波比以及電壓最小值到輸入平面的距離，然后根據公式求得阻抗值。可由測得的波腹與波節值，計算出系統的駐波比及反射系數模值：反射系數與同一點處線的輸入阻抗有如下關系：而式中相波長可按本實驗第一項的方法求得。由測定的，即可計算出負載阻抗（歸一化值）。或者直接利用求出。五實驗步驟按原理圖接好設備，開啟信號源，使信號源工作于最佳方波，掃頻狀態。移動測量探針，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。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DT，即為“等效參考面”。測量線的終端移去短路片，并把被測器接在它的位置上。測量電壓最大值和電壓最小值UMAX和UMIN，得到駐波比；利用交叉讀書法測出DT左側第一個駐波節點位置DA，并計算Imin=|DT-DA|，應用公式求出阻抗值。利用滑動單螺旋調配器調配晶體檢波器，使駐波比小于1.05：實際測量中常采用逐步減小駐波比方法。移動調配器位置，用測量線分別跟蹤駐波腹點（或波節點），直至螺釘在某一位置時，駐波腹點有下降、而波節點有上升趨勢。反復調整螺釘穿深度，用測量線跟蹤駐波大小，直至駐波比小與1.05。需要注意的是，在每次調配過程中，駐波的相位也會隨著改變。因此，每當用測量線觀察波腹點和波節點電平時，要移動探針位置，使其真正位于波節點和波腹點六數據分析通過測量兩相鄰的電壓最小值之間的距離，以測出傳輸線中的波長，為了減小實驗誤差，我們連續測出了四個電壓最小值點，求其平均值：電壓最小值(uv)252423.524探針所在位置(mm)83108.4133.4157.5相鄰探針距離(mm)--25.42524.1所以相鄰電壓最小值間的距離為x=（25.4+25+24.1）/3=24.8mm波導波長為：測量得到駐波比。uV45454545uV252423.5241.3421.3691.3841.369平均駐波比為：利用交叉度數法測出左側第一個駐波節點位置，并計算出，應用公式就可求出阻抗值。測得左側第一個駐波節點位置為,則β=l理想狀況的參考圓匹配點歸一化阻抗理想狀況的參考圓匹配點歸一化阻抗總結用單螺調配器的調配步驟：調配的時候首先找到波節點和波腹點，調節調配器位置，保證波節點上升，波腹點下降，然后微調螺釘深度，逐漸實現匹配。過程中保證調整要精確要緩慢，以免過調。六誤差分析本次實驗操作起來并不難，但是還是有誤差存在，但是誤差也是在允許的范圍內。可以說實驗的現象有效合理。主要的原因有三個：實驗因素：指針會有輕微波動，給讀數造成誤差，計算公式均為理想傳輸線條件下的理論公式，與實際必然存在誤差。環境因數：儀器的干擾，有的設備不太靈敏，我們有時會找兩個一樣的設備進行試驗測數發現也會不一樣，這跟儀器自身有關。人為因素：我們的操作是一起配合的進行，所以讀數的時候難免會有誤差，加之指針有時不穩，也會給數據增加誤差。在今后的實驗中，我們需要考慮到誤差的來源，雖然不能夠完全消除誤差，但是我們要盡量減小誤差的影響，這樣我們的實驗數據就會接近理論值，實驗才會做的很成功。七思考題匹配元件應連接在測量系統中的什么地方？為什么？接在測量線末端，匹配元件會吸收全部的入射功率，后面不能連接其他元器件，否則不能正常工作。通過實驗，請總結匹配技巧。在調節匹配過程中，先移動測量線探針找到并記下波節點位置，然后繼續調節測量線找到波腹點，此時調節調配器位置，駐波波腹點有所下降，波節點有所上升，直至波節點和波腹點相差不大時，調節螺釘深度，同時用測量線跟蹤駐波大小，直至實現匹配。調節的過程中，注意跟蹤波節點（或波腹點）的位置。調節的時候保證螺釘穿透深度是微調，另外一個是粗調，不要調節過大，以免適得其反。在各項測量中，通常采用駐波圖形的波節點作為基準進行測量，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。因為駐波的波節點與波腹點接連出現，相鄰波節點與相鄰波腹點之間距離相等，所以采用波節點和波腹點為基準想等價。一般實驗中，波節點相比于波腹點更穩定更易觀察到。八實驗總結本次試驗最后一步調節匹配阻抗是最大的難點，很大程度上依賴于方法和耐心，最開始調節的時候沒有完全掌握方法，一味盲目的去試，導致偏差越來越大，沒有減小的趨勢。后來經過我們小組討論，請教其他組員，改變了調節的方法，從右邊向左邊一點點的調節，先粗調，發現過了某一個點，會出現反相變大的現象，這時我們選擇用微調節，發現很有用效果，最后記錄的數