微波測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、北京郵電大學(xué)微波測(cè)量實(shí)驗(yàn) 學(xué)院： 電子工程學(xué)院 班號(hào)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 班內(nèi)序號(hào)： 時(shí)間：2015年1月實(shí)驗(yàn)一 熟悉微波同軸測(cè)量系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解常用微波同軸測(cè)量系統(tǒng)的組成，熟悉其操作和特性。 2、熟悉矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的操作以及測(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、常用微波同軸測(cè)量系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，簡(jiǎn)要了解其工作原理。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的面板組成以及各部分功能：微波同軸測(cè)量系統(tǒng)包括三個(gè)主要部分：矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、同軸線和校準(zhǔn)元件或測(cè)量元件。各部分功能如下：1）矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀：對(duì)RF領(lǐng)域的放大器、衰減器、天線、同軸電纜、濾波器、分支分配器、功分器、耦合器、隔離器、環(huán)形器等RF器件進(jìn)行幅頻特性、反射特性和相頻特性測(cè)

2、量。2）同軸線：連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和校準(zhǔn)元件或測(cè)量元件。3）校準(zhǔn)元件：對(duì)微波同軸側(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行使用前校準(zhǔn)，以盡量減小系統(tǒng)誤差。測(cè)量元件：待測(cè)量的原件（如天線、濾波器等），可方便地通過(guò)同軸線和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連起來(lái)。面板組成圖如下所示：1235467981011121314各部分功能如下：（1）CRT顯示器顯示儀器當(dāng)前工作狀態(tài)和測(cè)試結(jié)果。（2）BEGIN（開(kāi)始）在測(cè)量放大器、濾波器、寬帶無(wú)源器件、電纜等被測(cè)時(shí)能快速、簡(jiǎn)便的配置儀器，可引導(dǎo)用戶完成初始步驟，根據(jù)用戶的選擇自動(dòng)配置儀器。（3）ENTRY（數(shù)據(jù)輸入）數(shù)字鍵、旋輪和上下鍵，用于數(shù)據(jù)輸入。（4）SYSTEM（系統(tǒng)功能）SAVERECALL：存

3、儲(chǔ)或調(diào)用數(shù)據(jù)。HARD COPY：打印或者存儲(chǔ)測(cè)量曲線、數(shù)據(jù)。SYSTEM OPTIONS：系統(tǒng)選項(xiàng)。（5）PRESET（復(fù)位）復(fù)位儀器。（6）CONFIGURE（配置）SCALE：設(shè)置垂直方向的分辨率和參考位置等。DISPLAY：顯示設(shè)置。CAL：校準(zhǔn)菜單。MARKER：頻標(biāo)功能鍵。FORMAT：數(shù)據(jù)顯示格式。AVG：平均功能設(shè)置和中頻帶寬設(shè)置。（7）SOURSE（源）FREQ：頻率設(shè)置。SWEEP：設(shè)置掃描方式、掃描時(shí)間。POWER：RF信號(hào)輸出開(kāi)關(guān)或者設(shè)置RF信號(hào)輸出功率。MENU：設(shè)置掃描點(diǎn)數(shù)及單次掃描、連續(xù)掃描或保持等。（8）MEAS（測(cè)量通道）MEAS1：設(shè)置通道1的測(cè)量方式。ME

4、AS2：設(shè)置通道2的測(cè)量方式。（9）軟鍵對(duì)應(yīng)的功能顯示在左邊顯示屏上。（10）亮度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)顯示器亮度。（11）電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)或關(guān)閉整機(jī)電源。（12）U盤(pán)接口Usb盤(pán)接口（13）RF OUT（射頻輸出）射頻信號(hào)輸出口，N型K頭。（14）RF IN（射頻輸入）射頻信號(hào)輸入口，N型K頭。2、 掌握矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的操作以及測(cè)量方法。A、 S 參數(shù)測(cè)量步驟；a)將一個(gè)待測(cè)的二端口網(wǎng)絡(luò)通過(guò)同軸線接入矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，組成一個(gè)微波同軸測(cè)量系統(tǒng)，如下圖所示： 被測(cè)b)然后經(jīng)過(guò)SOLT校準(zhǔn),消除系統(tǒng)誤差；c)在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上調(diào)出S參數(shù)測(cè)量曲線，讀出相應(yīng)的二端口網(wǎng)絡(luò)的S參量，保存為s2p數(shù)據(jù)格式和cst數(shù)據(jù)格式

5、的文件。B、 如何看開(kāi)路校準(zhǔn)件的電容值設(shè)定(校準(zhǔn)系數(shù))；當(dāng)傳輸線終端開(kāi)路或短路時(shí)，所有輸入信號(hào)功率被反射到入射端，造成全反射。傳輸線終端開(kāi)路時(shí)，開(kāi)路端電流為零。端點(diǎn)反射信號(hào)電流與輸入信號(hào)電流幅度相等、相位相反，而反射信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓同相。信號(hào)關(guān)系滿足歐姆定律。在校準(zhǔn)菜單下的CalKit（校準(zhǔn)件）選項(xiàng)里，打開(kāi)校準(zhǔn)件的開(kāi)路件對(duì)話框C、 如何看短路校準(zhǔn)件的電感值設(shè)定(校準(zhǔn)系數(shù))；傳輸線終端短路時(shí)，短路端電壓為零。端點(diǎn)反射信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓幅度相等、相位相反，而反射信號(hào)電流與輸入信號(hào)電流同相。信號(hào)關(guān)系滿足歐姆定律。在校準(zhǔn)菜單下的CalKit（校準(zhǔn)件）選項(xiàng)里，打開(kāi)校準(zhǔn)件的短路件對(duì)話框D、 如何

6、用Smith圓圖顯示所測(cè)結(jié)果以及如何與直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；TOOLS工具欄下，下拉選項(xiàng)中可得到simth圓圖的顯示以及轉(zhuǎn)換直角坐標(biāo)。E、 如何保存所測(cè)數(shù)據(jù)，以及可存的數(shù)據(jù)格式；在屏幕的右上角，點(diǎn)擊【文件】>【另存為】，然后選擇相應(yīng)的保存目錄，可保存的數(shù)據(jù)格式為.jpg圖片格式。F、 了解儀器提供的校準(zhǔn)方法（SOLT）。儀器提供SOLT校準(zhǔn)方法，TRL校準(zhǔn)方法等集中校準(zhǔn)方法，實(shí)驗(yàn)中使用SOLT（短路開(kāi)路負(fù)載直通）校準(zhǔn)方法。三、思考題1、是否可以直接進(jìn)行電路參數(shù)的測(cè)量，為什么？如何從測(cè)量的S參數(shù)導(dǎo)出電路參數(shù)。（給出S參數(shù)到Z參數(shù)的轉(zhuǎn)換公式，以及如何在ADS中應(yīng)用。）不可以，因?yàn)槲⒉ㄍS測(cè)量系統(tǒng)只能

7、對(duì)于微波的入射和反射的電壓電流關(guān)系進(jìn)行分析。需要先進(jìn)行校準(zhǔn)。此外由于儀器僅給出了S參數(shù)的測(cè)量，但是沒(méi)有電路參數(shù)的測(cè)量選項(xiàng)；如果要求電路參數(shù)，可以由測(cè)量的S參數(shù)通過(guò)導(dǎo)出選項(xiàng)導(dǎo)出電路參數(shù)，如用等計(jì)算。S參數(shù)到Z參數(shù)的轉(zhuǎn)換公式如下： Z=(1-S)-1(1+S)實(shí)驗(yàn)二 微波同軸測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)方法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解常用微波同軸測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法。2、熟悉矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的SOLT校準(zhǔn)步驟以及校準(zhǔn)精度驗(yàn)證方法。3、掌握并驗(yàn)證TRL校準(zhǔn)方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、總結(jié)常用微波同軸測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，比如TRL和SOLT，了解其校準(zhǔn)原理和優(yōu)缺點(diǎn)。1）SOLT校準(zhǔn)方法 SOLT校準(zhǔn)能夠提供優(yōu)異的精度和可重復(fù)性。這種

8、校準(zhǔn)方法要求使用短路、開(kāi)路和負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件。如果被測(cè)件上有雌雄連接器，還需要分別為雌雄連接提供對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件，連接兩個(gè)測(cè)量平面，形成直通連接。其使用12項(xiàng)誤差修正模型，其中被測(cè)件的正向有6項(xiàng)，反向有6項(xiàng)。圖2顯示了正向誤差項(xiàng)：ED（方向）、ES（源匹配）、EL（負(fù)載匹配）、ERF（反射跟蹤）、ETF（發(fā)射跟蹤）和EX（串?dāng)_）。操作正確的話，SOLT可以測(cè)量百分之一分貝數(shù)量級(jí)的功率和毫度級(jí)相位。常用的校準(zhǔn)套件中都包含SOLT標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件。這些校準(zhǔn)件包括各種連接器類(lèi)型，并且價(jià)格相對(duì)便宜，小心使用的話可以用很多年。如下兩圖所示。 EDF，EDR：反射參數(shù)，衡量VNA耦合器分離前向波和反射波程度，數(shù)值越大

9、越好。小的反射參數(shù)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的耦合泄漏。ERR，ERF：傳輸參數(shù)，誤差與反射測(cè)量相關(guān)，可以用短路和屏蔽開(kāi)路校準(zhǔn)件進(jìn)行測(cè)量。EXF，EXR：隔離，串?dāng)_，誤差與串?dāng)_相關(guān)，可以通過(guò)測(cè)量接匹配負(fù)載的1口和2口來(lái)確定。ESF，ESR以及 ELF，ELR：信號(hào)源匹配和負(fù)載匹配，指信號(hào)源與50歐姆負(fù)載的匹配程度以及負(fù)載的質(zhì)量，這些誤差可以通過(guò)測(cè)量S11和S22確定。ETF，ETR：傳輸參數(shù)，誤差與傳輸測(cè)量相關(guān)，通過(guò)測(cè)量1、2口互連時(shí)的傳輸確定。網(wǎng)絡(luò)分析儀的校準(zhǔn)即是通過(guò)數(shù)學(xué)的方法消除以上誤差項(xiàng)，得到被測(cè)器件真實(shí)參量(Sa11，Sa12，Sa21，Sa22)的過(guò)程。 2）TRL校準(zhǔn)方法TRL校準(zhǔn)極為精確，在大多

10、數(shù)情況下，精確度甚至超過(guò)SOLT校準(zhǔn)。然而絕大多數(shù)校準(zhǔn)套件中都不包含TRL標(biāo)準(zhǔn)件。在要求高精度并且可用的標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件與被測(cè)件的連接類(lèi)型不同的情況下，一般采用TRL校準(zhǔn)。使用測(cè)試夾具進(jìn)行測(cè)量或使用探頭進(jìn)行晶圓上的測(cè)量，通常都屬于這種情況。因此，某些情況下需要構(gòu)建和表征與被測(cè)件配置介質(zhì)類(lèi)型相同的標(biāo)準(zhǔn)件。制造和表征三個(gè)TRL標(biāo)準(zhǔn)件比制造和表征四個(gè)SOLT標(biāo)準(zhǔn)件更容易。 TRL校準(zhǔn)還有另一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)：標(biāo)準(zhǔn)件不需要像SOLT標(biāo)準(zhǔn)件那樣進(jìn)行完整或精確的定義。雖然SOLT標(biāo)準(zhǔn)件是完全按照標(biāo)準(zhǔn)的定義進(jìn)行表征和儲(chǔ)存，而TRL標(biāo)準(zhǔn)件只建立模型而不進(jìn)行完整表征，但是TRL校準(zhǔn)的精度與TRL標(biāo)準(zhǔn)件的質(zhì)量和可重

11、復(fù)性成正比。物理中斷（例如傳輸線路彎曲和同軸結(jié)構(gòu)中的焊縫）將會(huì)降低TRL校準(zhǔn)的精度。接口必須保持清潔并允許可重復(fù)的連接。如下圖所示： 3）兩者優(yōu)缺點(diǎn)比較如下所示： a）TRL方法計(jì)算簡(jiǎn)單，但該方法需要網(wǎng)絡(luò)分析儀具有四個(gè)接收機(jī)，分別檢測(cè)信號(hào)a0,a1,b0,b3（以正向?yàn)槔鳶OLT方法只需要三個(gè)，分別檢測(cè)信號(hào)a0,b0,b3； b）TRL方法僅需要簡(jiǎn)單的校準(zhǔn)件，不需要理想的強(qiáng)反射件（理想的開(kāi)路或短路），并且傳輸線校準(zhǔn)件比較容易實(shí)現(xiàn)；而SOLT方法則需要很多的校準(zhǔn)件，并且校準(zhǔn)件的性能指標(biāo)對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果的影響較大； c）SOLT方法 比較適用于同軸環(huán)境，也可以用于高頻

12、探針和在片測(cè)量；TRL方法比較適用與非同軸環(huán)境，例如共面波導(dǎo)，微帶線等； d）TRL方法中，傳輸線的工作頻帶和起始頻率的關(guān)系是8：1，因此TRL校準(zhǔn)是窄帶的，寬帶的TRL校準(zhǔn)需要多個(gè)不同長(zhǎng)度的線，這樣會(huì)浪費(fèi)面積；而SOLT方法是寬帶的。 SOLT校準(zhǔn)方法得到的測(cè)試結(jié)果明顯優(yōu)于TRL。另外在校準(zhǔn)和測(cè)試過(guò)程中，采用TRL校準(zhǔn)方式的測(cè)試由于不同的傳輸線適應(yīng)不同帶寬的校準(zhǔn)頻率范圍，校準(zhǔn)和測(cè)試必須分段進(jìn)行，所以在測(cè)試結(jié)果中可以看到曲線的不連續(xù)性2、掌握矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的SOLT校準(zhǔn)步驟以及校準(zhǔn)精度驗(yàn)證方法。a) 校準(zhǔn)前測(cè)量各校準(zhǔn)件（開(kāi)路、短路、匹配和直通）S參數(shù)，并保存數(shù)據(jù)開(kāi)路短路 匹

13、配 直通b) 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀SOLT的校準(zhǔn)步驟響應(yīng)校準(zhǔn)校準(zhǔn)向?qū)нx擇雙端口solt測(cè)量機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)一次選擇1端口短路、開(kāi)路、負(fù)載、直通，2端口短路、開(kāi)路、負(fù)載進(jìn)行校準(zhǔn)。C）校準(zhǔn)后測(cè)量各校準(zhǔn)件（開(kāi)路、短路、匹配和直通）S參數(shù)，并保存數(shù)據(jù) 開(kāi)路 短路 匹配 直通D）比較校準(zhǔn)前后校準(zhǔn)件（開(kāi)路、短路、匹配和直通）的S參數(shù)，解釋說(shuō)明各條曲線，并指出所做校準(zhǔn)的精度情況開(kāi)路：網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路，=1，校準(zhǔn)后s參數(shù)是一條值為0db的水平線，在圓圖上隨頻率變化順時(shí)針移動(dòng)，由圖知，校準(zhǔn)精確度很高； 短路：網(wǎng)絡(luò)短路，=-1，校準(zhǔn)后s參數(shù)是一條值為0db的水平線，在圓圖上隨頻率變化逆時(shí)針移動(dòng)，由圖知，校準(zhǔn)精確度很高； 負(fù)載：網(wǎng)絡(luò)負(fù)載

14、匹配，=0，s參數(shù)db值應(yīng)很小，在圓圖上位于圓心一點(diǎn)，由圖知，s參數(shù)是db=-50db，足夠小，因而校準(zhǔn)精確度很高。 直通：電路網(wǎng)絡(luò)直通，=0，s參數(shù)db值應(yīng)很小，在圓圖上位于圓心一點(diǎn)，由圖知，s參數(shù)是db=-50db，因此滿足條件，校準(zhǔn)精確度很高。分析比較校準(zhǔn)前后的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后有效的減少了原來(lái)的誤差，帶寬的微弱變化雖然很小，但是對(duì)于誤差來(lái)說(shuō)還是足夠證明每次連接測(cè)量器件之前校準(zhǔn)步驟都是必要的，而且在校準(zhǔn)過(guò)程中，有校準(zhǔn)之后的圖形可分析：在Smith圓圖上，開(kāi)路和短路不再是一圈圈纏繞的線，已經(jīng)減少到靠近開(kāi)路和短路點(diǎn)的一段線，匹配點(diǎn)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后已經(jīng)非常接近理論上的一個(gè)點(diǎn)而不是一個(gè)區(qū)域。所以

15、，校準(zhǔn)之后的測(cè)量才是符合實(shí)際的近乎標(biāo)準(zhǔn)值，在未校準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行的測(cè)量只能大概估計(jì)下元件的類(lèi)型及帶寬，對(duì)于精確的參數(shù)測(cè)量未校準(zhǔn)時(shí)是完全不符合標(biāo)準(zhǔn)的。3、 利用已加工的TRL校準(zhǔn)件，進(jìn)行TRL校準(zhǔn)。保存各測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算出其誤差模型（附編程程序）。function Sx,GL=trl(Sthru,Sopen,Sline,Sdut,freq); % TRL performs a two-tier TRL calibration for a vector network analyser.% The first calibration consist of a normal co-axial SOLT two

16、-port calibration% followed by measurements on the TRL calibration standards and the DUT. The % function then performs the second tier of the calibration by de-embedding the% effect of the TRL test fixture from the DUT measurements using the measurements% peformed on the TRL calibration standards. %

17、 % The function uses the following input parameters:% Sthru Four colom matrix containing S-Parameters of the thru measurement on% TRL test fixture.% Sopen Four colom matrix containing S-Parameters of the open measurement on% TRL test fixture. Only S11 and S22 is of interest here and the S21 and% S12

18、 data which will be in the noise floor of the VNA will be discarded.% Sline Four colom matrix containing S-Parameters of the line measurement on% TRL test fixture.% Sdut Four colom matrix containing S-Parameters of the DUT inserted into the% TRL test fixture.% f Frequencies at which S-Parameters wer

19、e measured in Hz.% The coloms of the S-Parameter matrix represent S11 S21 S12 S22.% format: Sx,GL=trl(Sthru,Sopen,Sline,Sdut,freq)% The output consists of the de-embedded device S-Parameters (Sx), and the propagation % constant (GL) of the line standard used in the TRL calibration. The propagation c

20、onstant% can be used to calculate the characteristic impedance of the microstrip calibration % line. Since microstrip is a dispersive transmission line, the characteristic impedance% will vary as a function of frequency. The measured S-Parameters will be normalised with% respect to the actual charac

21、teristic impedance of the transmission line calibration% standard. By extracting this impedance, the S-Parameter data can be renormalised to % 50 Ohm. % See TRLPOST.M for some post processing functions that can be performed.% Writer : C. van Niekerk% Version : 3.50% Date : 07/06/1995 % This program

22、is based on the work in the presented in the following paper:% 1 G.F. Engen, C.A. Hoer, "Thru-Reflect-Line: An Improved Technique for% Calibrating the Dual Six-Port Automatic Network Analyser,"% IEEE Trans. MTT, Vol. 27,No. 12, December 1979, pp. 987-998 % Define the imaginary constant i=s

23、qrt(-1); % Convert the measured s-parameters of the DEVICE to one variable S11d = Sdut(:,1);S21d = Sdut(:,2);S12d = Sdut(:,3);S22d = Sdut(:,4); % Convert the measured s-parameters of the REFLECT standerd to one variable S11r = Sopen(:,1);S22r = Sopen(:,4); % Convert the measured s-parameters of the

24、THRU standerd to one variable S11t = Sthru(:,1);S21t = Sthru(:,2);S12t = Sthru(:,3);S22t = Sthru(:,4); % Convert the measured s-parameters of the LINE standerd to one variable S11l = Sline(:,1);S21l = Sline(:,2);S12l = Sline(:,3);S22l = Sline(:,4); % Compute the wave cascading matrix for the thru st

25、anderd R11t = -(S11t.*S22t - S12t.*S21t)./S21t;R12t = S11t./S21t;R21t = -S22t./S21t;R22t = 1 ./ S21t; % Compute the wave cascading matrix for the line standerd R11l = -(S11l.*S22l - S12l.*S21l)./S21l;R12l = S11l./S21l;R21l = -S22l./S21l;R22l = 1 ./ S21l; % Compute the wave cascading matrix for the d

26、evice standerd R11m = -(S11d.*S22d - S12d.*S21d)./S21d;R12m = S11d./S21d;R21m = -S22d./S21d;R22m = 1 ./ S21d; % Calculate the two possible virtual error networks for port A% and port B using the s-parameters of the thru and line standerds % Determine the number of frequency points nfreq=length(freq)

27、; for n = 1:nfreq Rt = R11t(n) R12t(n) ; R21t(n) R22t(n) ; Rl = R11l(n) R12l(n) ; R21l(n) R22l(n) ; T = Rl*inv(Rt); % Solve a set of quadratic equations to get the values of r11a/r21a% and r12a/r22a A = T(2,1); B = T(2,2) - T(1,1); C = -T(1,2); K1 = (-B + sqrt(B2)-4*A*C)/(2*A); K2 = (-B - sqrt(B2)-4

28、*A*C)/(2*A); % Choose between the two possible roots to get the right values for% b and c/a if abs(K1)<abs(K2) b = K1; ca = 1/K2; end; if abs(K2)<abs(K1) b = K2; ca = 1/K1; end; % Calculates the propogation constant of the LINE standerd. GL(n) = -log(T(1,1)+T(1,2)*ca); % Calculates "a&quo

29、t; w1 = S11r(n); w2 = S22r(n); g = 1/S21t(n); d = -(S11t(n)*S22t(n) - S12t(n)*S21t(n); e = S11t(n); f = -S22t(n); gamma = (f-d*ca)/(1-e*ca); beta_alfa = (e-b)/(d-b*f); a = sqrt(w1-b)*(1+w2*beta_alfa)*(d-b*f)/(w2+gamma)*(1-w1*ca)*(1-e*ca); % Calculates the reflection coeffisients at each port to dete

30、rmine the correct% sign that should be assigned to a R1a = (w1-b)/(a-w1*a*ca); R1b = (w1-b)/(w1*a*ca-a); % An open is used for the reflection measurement. Use this information to% chose the sign of a if abs(angle(R1a)*180/pi)<90 a = a; as(n) = a; c = ca*a; end; if abs(angle(R1b)*180/pi)<90 a =

31、 -a; as(n) = a; c = ca*a; end; R1(n) = (w1-b)/(a-c*w1); alfa = (d-b*f)/(a*(1-e*ca); beta = beta_alfa*alfa; r22p22 = R11t(n)/(a*alfa + b*gamma); IRa = 1 -b ; -c a ; IRb = 1 -beta ; -gamma alfa ; Rm = R11m(n) R12m(n) ; R21m(n) R22m(n) ; Rx = 1/(r22p22*(alfa-gamma*beta)*(a-b*c)*IRa*Rm*IRb; S11x(n) = Rx

32、(1,2)/Rx(2,2); S12x(n) = Rx(1,1) - Rx(1,2)*Rx(2,1)/Rx(2,2); S21x(n) = 1/Rx(2,2); S22x(n) = -Rx(2,1)/Rx(2,2); end; Sx=S11x.' S21x.' S12x.' S22x.'實(shí)驗(yàn)三 利用微波同軸測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際器件測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、利用SOLT校準(zhǔn)方法進(jìn)行微波同軸測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)。2、測(cè)量各加工器件（天線、濾波器、功分器和耦合器等）的實(shí)際性能。3、驗(yàn)證TRL校準(zhǔn)方法，并和利用SOLT校準(zhǔn)方法測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、做完實(shí)驗(yàn)二的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3

33、后，測(cè)量各器件的S參數(shù)，并保存測(cè)量結(jié)果，通過(guò)去嵌誤差模型，得到真實(shí)的器件S參數(shù)。報(bào)告中要給出具體編程計(jì)算過(guò)程（附編程程序）。2、利用機(jī)器自帶SOLT校準(zhǔn)后，存儲(chǔ)測(cè)量結(jié)果，并通過(guò)測(cè)量結(jié)果了解所測(cè)器件的工作原理以及性能，報(bào)告中包括以下內(nèi)容a) 器件的S參數(shù)測(cè)量曲線； 線的S11測(cè)量曲線說(shuō)明：由該圖形可以看出，該器件應(yīng)該是個(gè)天線，是能夠有效地向空間某特定方向輻射電磁波或能夠有效地接受空間某特定方向來(lái)的電磁波的裝置。圖中明顯的下陷處對(duì)應(yīng)的2.29Ghz頻率值下該天線發(fā)射時(shí)能有較好的性能。濾波器的S11測(cè)量曲線濾波器的S21曲線由該圖形可以看出，在頻率比較小的時(shí)候，s12曲線值很小，然后開(kāi)始增大，逐漸趨

34、于平緩，然后頻率達(dá)到一定程度后s11曲線下降，由此可見(jiàn)，該器件應(yīng)該是個(gè)帶通濾波器。中心頻率約在1.34Ghz，在1.28Ghz到1.41Ghz頻率之間，通過(guò)性能比較好，實(shí)現(xiàn)帶通。耦合器：說(shuō)明：在微波系統(tǒng)中， 往往需將一路微波功率按比例分成幾路， 這就是功率分配問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)這一功能的元件稱為功率分配元器件即耦合器。 定向耦合器是四端口網(wǎng)絡(luò)，端口“”為輸入端，端口“”為直通輸出端，端口“”為耦合輸出端，端口“”為隔離端，并設(shè)其散射矩陣為S。描述定向耦合器的性能指標(biāo)有： 耦合度、隔離度、 定向度、輸入駐波比和工作帶寬。圖1：耦合器 隔離 s11圖2：耦合器 隔離s21圖3：耦合器 耦合s11圖4：耦合

35、器 耦合s21圖5：耦合器 直通s11圖6：耦合器 直通s21b) 通過(guò)分析其S參數(shù)，了解各器件所組成的網(wǎng)絡(luò)的特性。ØS11 是S參數(shù)中的一個(gè)，表示回波損耗特性，一般通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀來(lái)看其損耗的dB值和阻抗特性。此參數(shù)表示天線的發(fā)射效率好不好，值越大，表示天線本身反射回來(lái)的能量越大，這樣天線的效率就越差。Ø對(duì)于濾波器來(lái)說(shuō)，通帶增益主要由濾波器的S21參數(shù)確定。阻帶增益也主要由濾波器的S21參數(shù)確定。通帶反射系數(shù)由濾波器的S11參數(shù)確定。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，我們主要是以濾波器的S參數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)。S21（S12）是傳輸參數(shù)，濾波器通帶、阻帶的位置以及增益、衰減全都表現(xiàn)在S21（S12）隨頻率變化的曲線上。S11（S22）參數(shù)是輸入、輸出端口的反射系數(shù)，如果反射系數(shù)過(guò)大，就會(huì)導(dǎo)致反射損耗增大，影響系統(tǒng)的前后級(jí)匹配，使系統(tǒng)性能下降。對(duì)于天線，由于是單端口器件，故只有S11的結(jié)果，在工作頻率點(diǎn)處，S11（回波損耗）很小，即全部能量發(fā)射出