實驗五阻抗測量及匹配技術(shù)

北京郵電大學(xué)電磁場與微波測量實驗報告學(xué)院：電子工程學(xué)院班級：2011211206組員：報告撰寫人：學(xué)號：阻抗的測量和匹配技術(shù)一實驗?zāi)康?.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(diào)配器匹配的方法3.熟悉Smith圓圖的應(yīng)用4.初步了解諧振腔、波導(dǎo)魔T的特性。二實驗內(nèi)容測量給定期間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)中測量給定器件的阻抗,并應(yīng)用三螺調(diào)配器對其進行調(diào)匹配，使駐波系數(shù)ρ<1.1。三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(nèi)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(yīng)用測量線技術(shù)測量終端型（等效二端網(wǎng)絡(luò)）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(guān)系為： （2.1） 設(shè)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即使用調(diào)配器調(diào)匹配的實驗裝置示意圖按原理圖接好設(shè)備調(diào)整系統(tǒng)，可測得波導(dǎo)中（測量線）電場沿線的幅值分布。在各種微波網(wǎng)絡(luò)中，二端口微波網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)。傳播主模式的波導(dǎo)所接的終端結(jié)構(gòu)的電性質(zhì)可由單點測量求得，如果采用測量線，應(yīng)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(jù)公式求得阻抗值?？捎蓽y得的波腹與波節(jié)值，計算出系統(tǒng)的駐波比及反射系數(shù)模值：反射系數(shù)與同一點處線的輸入阻抗有如下關(guān)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）?；蛘咧苯永们蟪?。五實驗步驟按原理圖接好設(shè)備，開啟信號源，使信號源工作于最佳方波，掃頻狀態(tài)。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(dǎo)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(biāo)尺上對應(yīng)于電壓最小值位置的讀數(shù)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(cè)第一個駐波節(jié)點位置DA，并計算Imin=|DT-DA|，應(yīng)用公式求出阻抗值。利用滑動單螺旋調(diào)配器調(diào)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(diào)配器位置，用測量線分別跟蹤駐波腹點（或波節(jié)點），直至螺釘在某一位置時，駐波腹點有下降、而波節(jié)點有上升趨勢。反復(fù)調(diào)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(diào)配過程中，駐波的相位也會隨著改變。因此，每當(dāng)用測量線觀察波腹點和波節(jié)點電平時，要移動探針位置，使其真正位于波節(jié)點和波腹點六數(shù)據(jù)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(xù)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?biāo)谖恢?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(dǎo)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(shù)法測出左側(cè)第一個駐波節(jié)點位置，并計算出，應(yīng)用公式就可求出阻抗值。測得左側(cè)第一個駐波節(jié)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(jié)用單螺調(diào)配器的調(diào)配步驟：調(diào)配的時候首先找到波節(jié)點和波腹點，調(diào)節(jié)調(diào)配器位置，保證波節(jié)點上升，波腹點下降，然后微調(diào)螺釘深度，逐漸實現(xiàn)匹配。過程中保證調(diào)整要精確要緩慢，以免過調(diào)。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(nèi)。可以說實驗的現(xiàn)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(shù)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(huán)境因數(shù)：儀器的干擾，有的設(shè)備不太靈敏，我們有時會找兩個一樣的設(shè)備進行試驗測數(shù)發(fā)現(xiàn)也會不一樣，這跟儀器自身有關(guān)。人為因素：我們的操作是一起配合的進行，所以讀數(shù)的時候難免會有誤差，加之指針有時不穩(wěn)，也會給數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(yīng)連接在測量系統(tǒng)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(jié)匹配技巧。在調(diào)節(jié)匹配過程中，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(diào)節(jié)測量線找到波腹點，此時調(diào)節(jié)調(diào)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(diào)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。調(diào)節(jié)的過程中，注意跟蹤波節(jié)點（或波腹點）的位置。調(diào)節(jié)的時候保證螺釘穿透深度是微調(diào)，另外一個是粗調(diào)，不要調(diào)節(jié)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(jié)點作為基準(zhǔn)進行測量，是否可以采用波腹點做基準(zhǔn)測量？為什么？可以采用波腹點做基準(zhǔn)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(zhǔn)想等價。一般實驗中，波節(jié)點相比于波腹點更穩(wěn)定更易觀察到。八實驗總結(jié)本次試驗最后一步調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)的時候沒有完全掌握方法，一味盲目的去試，導(dǎo)致偏差越來越大，沒有減小的趨勢。后來經(jīng)過我們小組討論，請教其他組員，改變了調(diào)節(jié)的方法，從右邊向左邊一點點的調(diào)節(jié)，先粗調(diào)，發(fā)現(xiàn)過了某一個點，會出現(xiàn)反相變大的現(xiàn)象，這時我們選擇用微調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)很有用效果，最后記錄的數(shù)