實驗三散射參數(shù)的測量

1、一、 實驗?zāi)康暮鸵饬x雙口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的測量是在單口網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進行的，同時雙口網(wǎng)絡(luò)測量又是多口網(wǎng)絡(luò)測量的基礎(chǔ)，具有承上啟下的作用。實驗要求掌握用三點法測量微波網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)的方法，為進一步學習微波網(wǎng)絡(luò)測量打好基礎(chǔ)。二、實驗原理和方法微波網(wǎng)絡(luò)與參量的求法可以用計算法亦可用實驗法，但計算法僅限于解決簡單網(wǎng)絡(luò)，對于復雜的網(wǎng)絡(luò)，其S參數(shù)的確定要用實驗法。所謂三點法是指必須的測量為3次，由3次測得的數(shù)據(jù)便可求得雙口網(wǎng)絡(luò)的全部參數(shù)。這是因為互易雙口網(wǎng)絡(luò)只有三個參數(shù)是獨立的。對于一個互易的雙口網(wǎng)絡(luò)，其S參數(shù)如圖一所示。在輸入端 a1是入射波，b1是反射波。在輸出端，b2是入射波，a2 是反射波。對于線性網(wǎng)絡(luò)，可

2、用線性代數(shù)方程表示 b1=S11 a1+S12 a2 (1)b2=S21 a1+S22 a2 (2)式中S參數(shù)的物理意義分別為：2端匹配，1端的反射系數(shù)：2端匹配，1端至2端的傳輸系數(shù)：1端匹配，2端至1端的傳輸系數(shù)：1端匹配，2端的反射系數(shù)設(shè) 為1端的反射系數(shù)，為2端的反射系數(shù)。由（1）、（2）式及對于互易網(wǎng)絡(luò) S 12=S 21由此得到 （3）在（3）式中有三個未知數(shù)S11、S22 和S12。如果能分別測出網(wǎng)絡(luò)輸出端短路、開路和匹配時，網(wǎng)絡(luò)輸入端的反射系數(shù)1S、10和可由（3）式求得三個未知數(shù)。2端開路時 1端的反射系數(shù) （4）2端短路時 1端的反射系數(shù) （5）2端匹配時 1端的反射系數(shù)

3、（6）由（4）、（5）、（6）式得 （7）由（5）式得 （8）如果網(wǎng)絡(luò)是對稱的，則S11=S22，只要進行兩次測量，例如一次短路，一次開路。則 （9） （10）網(wǎng)絡(luò)輸入端面反射系數(shù)的測量方法：本實驗實際上是對網(wǎng)絡(luò)輸入端的反射系數(shù)進行三次測量。操作步驟與單端網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗測量相同。需要說明的是網(wǎng)絡(luò)輸出端開路負載如何獲得。對于微波電路，輸出端空載并不意味著開路，因為有輻射存在，不能得到反射系數(shù)為+1的開路條件。獲得開路的方法是這樣的，測量線輸出端用短路片短路。測得一駐波節(jié)點DT，用可調(diào)短路活塞代替短路片，測量線探針保持DT位置上不動，移動可調(diào)短路器的短路活塞，使探頭在DT位置上仍為最小顯示（如圖二所

4、示），并按交叉讀數(shù)法（即等指示度法）確定可調(diào)短路器短路活塞位置，記下此位置的讀數(shù)LT1，LT1就是這個可調(diào)短路器的輸入端為等效短路時長度，同時也是把它接在網(wǎng)絡(luò)輸出端時，網(wǎng)絡(luò)輸出端獲得等效短路的端面。繼續(xù)移動短路活塞，使探針在DT位置再次出現(xiàn)駐波節(jié)點，并按交叉讀數(shù)法確定該相鄰波節(jié)點在可調(diào)短路器上的刻度值LT2，根據(jù)這兩個相鄰節(jié)點的距離，可計算在短路器中波導波長。由此可得可調(diào)短路器輸入端等效開路的長度應(yīng)為就是說把可調(diào)短路器短路活塞位置放在讀數(shù)LT上，短路活塞的輸入端等效為開路阻抗（ZL = ），把它接到待測網(wǎng)絡(luò)的輸出端就是待測網(wǎng)絡(luò)的等效開路負載。三點法只需要測出最少的實驗數(shù)據(jù)便可求出全部的參數(shù)。但

5、是，每一個單次測量數(shù)據(jù)的誤差都直接影響各S參數(shù)的結(jié)果。因此應(yīng)注意在駐波及阻抗測量中減少誤差的各項措施。三、實驗儀器及裝置圖微波信號源 選頻放大器 測量線 可調(diào)短路活塞實驗裝置圖（一） （二）四、實驗內(nèi)容 測量所給雙口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)S11、S22、S12步驟如下：1、 調(diào)節(jié)波源及測量線使之正常工作。2、 按圖二所示，確定DT、LT1、LT2、LT。3、 接入待測雙口網(wǎng)絡(luò)，測量 。(1).待測雙口網(wǎng)絡(luò)后面分別接可調(diào)短路活塞、短路片和匹配負載作為終端負載；(2).根據(jù)，以及、,因此測反射系數(shù)就變?yōu)閭鬏斁€中駐波比的測量和距負載最近一個電壓駐波節(jié)點的測量4、 按（6）、（7）、（8）式計算所需S參數(shù)。五、思考題1、雙口微波網(wǎng)絡(luò)的散射參量的測量在微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測量中有何重要意義？2、本實驗中同一信號源發(fā)出的微波信號，為何在測量線中和可調(diào)短路活塞中有 與之分？3、能否用三點法測量鐵氧體隔離器的散射參數(shù)？為