海面风速微波散射测量与分析3
海面风速微波散射测量与分析3
逄爱梅 孙元福
国家海洋局第一海洋研究所 青岛
提要 为了深入研究海面风的微波散射特性 利用海洋石油平台和飞机作为仪器的工作平
台 对海面微波散射特性进行了测量 并应用统计分析方法 对测量数据作处理分析?结果表
明 海面微波后向散射系数 Ρβ 值与海面风速成线性关系 随风速增大而增大?同时 Ρβ值与
夹角及散射计天线入射角!极化方式有关?结合对海面微波散射算法中° 模式的分析
比较 得到° 模式的计算值与实测值变化趋势一致的结果?
关键词 海面风速 ° 模式 测量与分析
中图分类号 °
风速!风向的常规观测是利用风速风向仪完成的 这种技术虽然已普遍应用 但仍存在许多弱点?遥感技术的发展为海面风场测量带来了方法上的突破?极轨卫星宽达数百至上千公里的观测带 可以在数日之内覆盖全球 并在短时间内获得海面风场的测量数据?海面微波散射测量方法是通过微波散射计测量得到的海面微波后向散射系数 反演海面风场 该方法是目前海面风最主要的遥感测量方法?
世纪 年代初 美国海军实验室
利用多频雷达在飞机和地面上做了多次实验 建立了海面杂波与海况和海面风速之间的定量函数关系 ∏ εταλ ? 2 ? 年代后期以来 在各种空中平台上安装了散射计 利用这些散射计进行了多次综合性现场实验 根据实验结果建立了后向散射系数与海面风矢量之间的稳定经验关系 ∏ εταλ ≤ ∏ εταλ ?≤ 等 将积分方程方法模式推广应用到了非高斯随机表面 包含海面的功率谱和二阶谱 在水平极化和垂直极化方面 观测结果与实验结果吻合? 年 月 日美国发射了载有高性能散射计 ≤ × 的地球观测卫星 年又发射一颗载有散射计的卫星 进行海面微波散射特性遥感测量?我国学者金亚秋等 研究了具有泡沫白帽的粗糙海面的后向散射 何宜军 对海浪微波散射理论模式开展了研究 都取得了有意义的结果?
本研究在其他学者研究的基础上 首次利用我国自行研制的雷达散射计在渤海湾石油平台进行了测量 获取在开阔海域条件下的后向散射系数与海洋环境参数同步测量数据 进行统计分析 为海面风速微波散射特性研究提供理论基础?
3国家航天办公室资助卫星应用重点技术研究项目 号?逄爱梅 女 出生于 年 月 工程师 ? ?
收稿日期 2 2 收修改稿日期 2 2
第 卷第 期 年 月 海 洋 与 湖 沼 ≤∞ ∞× ≥ ≤ ?
1 海面风速微波散射Πηιλλιπσ算法模式
° 模式是在布拉格 共振模式基础上导出的?该模式认为涌浪 长
波长重力波 能引起载有散射小波的局地海面发生倾斜并且与这些毛细波 小波 发生相互作用 对局地海面的后向散射系数 Ρβ 进行调制?但是 这种作用的总空间平均变化 只
相当于均方波陡 ?Φ ù 的二阶子量?因此 ° 采用的模式 除应满足布拉格共振条
件的毛细波之外 还应加上波浪破碎后泡沫 白冠 产生的贡献 即
Ρβ ΡΒ ΡΣΣ
其中 ΡΒ为布拉格共振波散射项 ΡΣΣ为波浪破碎波散射项 分别由 和 式给出
ΡΒ ΠΒ T 5T ù ù Η ΗΦ Η Υ3 Κγ ù ΡΣΣ Φ Η 5 Υ3 Κγ
ù 海面的总后向散射系数为
Ρβ ΠΒ
T 5T ù ù Η ΗΦ Η Υ3 Κγ ù Φ Η 5 Υ3 Κγ ù
式中 Υ3为摩擦风速 与海面风速有关 Φ 和Φ 为待定函数 Β为俯角 Η为入射角 5为天线波束方向与风向的夹角 简称夹角 Κ为雷达波数 γ为重力加速度?
2 海面风速遥感实验
为了充分研究海面风速的微波散射特性 利用海洋石油平台和飞机作为仪器的工作平台 对海面微波散射特性进行了测量?
211 现场测量的参数
仪器参数 散射系数!入射角!方位角!极化方式?
水文参数 海面温度 ΣΣΤ !波高!波向?
气象参数 风速!风向!气温!相对湿度和气压等?
212 海上平台测量
雷达散射计放置在渤海湾海洋石油平台上 同时在不同高度上安放了测风仪?由于测量仪器的天线视野开阔!无遮挡 测量入射角的范围从 β到 β?石油平台位于开阔海域 在平台上测量的海面微波后向散射系数与同步测量的海洋参数数据受外界环境变化的影响较小?测量Ρβ的仪器为 ≥2 型雷达散射计 该散射计工作频率为 1 天线为喇叭口 极化方式为水平极化和垂直极化?
213 机载测量
机载测量的工作平台为/运五0飞机 观测海域为青岛麦岛附近海区?为了获取Ρβ与夹角变化的关系 飞机航线设计为近似正方形轨迹?当飞机通过测量海区时 同时记录海面现场的风速!风向等环境参数?机载仪器为 ≥2 ÷型雷达散射计 工作频率为 1 天线为抛物面 极化方式为水平极化和垂直极化?
3 结果与分析石油平台测量期间共获取了 万多个现场测量数据 包括散射系数和不同高度 ! ! ! ! ! 的风速!风向 及现场水温!波浪等海洋环境参数?机载测量期间共获取了
期 逄爱梅等 海面风速微波散射测量与分析
万多个现场测量数据 包括散射系数和海面风速!水温!波浪等海洋环境参数?在对测量数据处理分析的基础上 研究了海面风速与微波后向散射系数的相关关系 以及散射计的极化工作方式!入射角和夹角等对测量的微波后向散射系数的影响?
311 测量结果分析
31111 Ρβ随风速和入射角的变化 将不同入射角条件下Ρβ随风速变化的测量结果绘于图 ?入射角每间隔 β为一组 将海面微波后向散射系数与现场同步观测的海面以上 高度的风速联系起来 以便更直观地比较在不同入射角条件下所测量的海面微波后向散射系数与实测海面风速的相关关系?结果表明 随着风速的增加 海面微波后向散射系数亦增加?在风速相同情况下 随着入射角的增加 海面微波后向散射系数变小?从图 还看出 随着入射角的增大 相邻两入射角之间的海面微波后向散射系数的差值变小
?
图 入射角不同时
Ρβ随海面风速的变化测量结果
? 1 ∏ ∏ Ρβ
∏
))线性回归曲线31112 Ρβ随夹角和极化方式的变化 除了雷达天线
入射角变化对海面微波后向散射系数有较大的影响
外 天线波束照射海面方向与海面风向之间的夹角不
同时 也将影响海面微波后向散射系数的测量结果?在
海上石油平台观测实验中 在天线入射角!极化!水温!
风速等相对不变的条件下 测得的海面微波后向散射
系数与天线波束方向和风向之间夹角关系的结果如图
所示?从测量结果可以看出 当夹角约为 β时 海面微波后向散射系数最大?当夹角为 β时 后向散射系数的测量值也较大?当夹角为 β和 β时 后向散射系数的测量值最小?即当逆风和顺风观测时 测量的海面微波后向散射系数较大 侧风时 测量结果最小?同时
雷达天线极化方式的不同对海面微波后向散射系数的
测量结果也有较大影响 在垂直极化工作方式下 海面微波后向散射系数的值大于在水平极化工作方式下的测量值?
图
Ρβ随天线波束方向和风向之间夹角的变化测量结果? 1 ∏ ∏ Ρβ
))多项式回归曲线312 测量结果与Πηιλλιπσ模式比较
31211 由° 模式求解Ρβ 首先用≤
∏ εταλ
关系式 将实测风速 Υ 换算成摩擦风速 Υ3
Υ Υ3? ζζ
其中 ?是 常数 Υ 1 ζ为风速测量高度
Υ为ζ处的测量风速 ζ 为粗糙尺度 由文献 ≤ ∏ εταλ
给出 ζ 1 Υ3 1 ? Υ3 1 对° 模式 在海况不太高的情况下 波浪
破碎项 第二项 可以忽略 则
海 洋 与 湖 沼 卷
Ρβ ΠΒ
T 5T ù ù Η ΗΦ Η Υ3 Κγ ù
其中 Φ Η 是天线极化方式的函数 当测量的入射角和极化方式以及观测方向与风向的
夹角一定时 Ρβ
是 Υ3Κ ù ùγ ù 的函数 其对数形式为
Ρβ Υ3 Κγ Π Η 5
其中 Π Η 5 ΠΒ
T 5T ù ù Η ΗΦ Η
31212
Ρβ的测量值与模式计算值比较 由° 模式求得的Ρβ与现场实验获取的Ρβ
的结果比较 如图 所示 图中横坐标 ΑΥ3 中 Α Κùγ ù ?现场测量条件为 风
速测量高度 水温 ε 方位角 β 入射角 β 极化?? 天线接收和发射均为垂直极化工作方式 ?从图 中可以看出 风速增大时 Ρβ值增大 实测结果与模式计算结果基
本一致 Ρβ与 式中的 Υ3 Κγ
成线性关系 符合° 模式?图 给出风速不变条件下 Ρβ随入射角变化时 实测和模式计算的结果比较?测量是在风速测量高度 风速 ) ù
水温 ε 方位角 β等条件下进行的?可以看出 ° 模式的计算值略大于实测值 但两者随入射角的变化趋势一致?
图 风速不同时 Ρβ的测量值
和模式计算值比较
? 1 ∏ Ρβ ∏
Ρβ ∏
))线性回归曲线 模式计算曲线图 入射角不同时 Ρβ测量值和模式计算值比较? 1 ∏ Ρβ ∏ Ρβ
从图 !图 中还看到 实测结果与° 模式计算结果有差别?如在图 中实测值的线性回归曲线和模式计算曲线的斜率不同?出现这种差别与海面过程本身的随机性有关 由于° 模式也是一种经验模式 建立该模式所用的数据与本研究所采用的数据在测量时间和地点上不同 海洋环境参数的变化给测量结果带来一定的差异 从而引起斜率的变化?
4 结论
411 海面微波后向散射系数与海面风速成线性关系 随风速增大而增大 散射系数随夹角在 β) β范围内变化呈周期性变化?
412 海面微波后向散射系数与散射计天线入射角密切相关 并随入射角增大而减小 与
期 逄爱梅等 海面风速微波散射测量与分析
海洋与湖沼 卷
散射计天线的极化方式有关 测量值在垂直极化工作方式大于水平极化工作方式?
413海面微波散射系数的测量值与模式计算值随风速的变化趋势一致 但直线斜率略有不同?
参考文献
何宜军 1海浪微波散射理论模式1海洋与湖沼 )
金亚秋 黄兴忠 殷杰羿 1具有泡沫白帽的粗糙海面的后向散射1海洋学报 )
≤ ∏ 1× 2 ∏ 1 ∞∞∞ ∏ ∞ )
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ΦιρστΙνστιτυτεοφΟχεανογραπηψ ΣτατεΟχεανιχΑδμινιστρατιον Θινγδαο
Αβστραχτ × √ ∏ ∏ √ 2
1× ∏
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∏ 1 ∏ ≥2 ÷ 1 ∏ ∏ 2
1 ∏ √
√ ∏ ∏ 1 ∏ ∏ 1
∏ 1× 2 √ Ρβ ? 2
∏
2 Ρβ ? 1× ∏
∏ Ρβ√ ∏
∏ ∏ Ρβ√ ∏ ∏ Ρβ
√ ∏ ∏ Ρβ√
∏ × ∏ Ρβ√ ∏ √
β) β1× ∏ Ρβ√ ∏ 2 1× ∏ Ρβ√ ∏ √ ∏ Ρβ√ ∏
1
° √ ∏ ∏ ∏ √ ∏ ∏
√ ∏ ∏
1Κεψωορδσ ≥ ∏ ° ∏ 期 逄爱梅等 海面风速微波散射测量与分析
微波电路S参数测量实验报告
微波电路S参数测量实验报告 一、实验目的 掌握微波电路S参数的基本概念、测试的原理和方法。 二、实验内容 用矢量网络分析仪测试微波滤波器的二端口S参数。 三、基本原理 网络分析仪中最常用的应用是矢量网络分析仪，它是用来测量、分析各种微波器件和组件S参数的高精度仪器，在整个行业中使用率极高，作为重要仪器很多从事产品研发和测试的电子工程师都有可能需要使用。矢量网络分析仪的原理如图1所示。 图1 矢量网络分析仪的原理图 上图中各部分的功能如下： A、信号源：提供被测件激励输入信号，被测器件通过传输和反射对激励波作出响应，被测器件的频率响应可以通过信号源扫频来获取，由于测试结构需要考虑多种不同的信号源参数对系统造成的影响，故一般我们采用合成扫频信号源。 B、信号分离装置：含功分器和定向耦合器，分别提取被测件输入和反射信号，从而测量出它们各自的相位和幅度大小，测试装置可以单独也可以集成到分析仪的内部。 C、接收机：对被测件的反射、传输和输入信号进行测试；采用调谐接收机可以提供最好的灵敏度和动态范围，还能抑制谐波和寄生信号。 D、处理显示单元：对测试结果进行处理和显示，它作为多通道一起，需要有基准通道和测试通道，通过二者的比较才能知道测试的精准度，它的显示功能很强大并且灵活，如多种标记功能、极限线功能等，给系统和元器件的性能和参数测试带来很大的便利性。
矢量网络分析仪本身自带了一个信号发生器，可以对一个频段进行频率扫描. 如果是单端口测量的话，将激励信号加在端口上，通过测量反射回来信号的幅度和相位，就可以判断出阻抗或者反射情况。而对于双端口测量，则还可以测量传输参数。 图2 利用网络分析仪测微波电路的S参数 微波滤波器可看作是一个二端口网络，具有选频的功能，可以分离阻隔频率，使得信号在规定的频带内通过或被抑制。 滤波器按其插入衰减的频率特征来分有四种类型：（1）低通滤波器：使直流与某一上限角频率ωC（截至频率）之间的信号通过，而抑制频率高于截至频率ωC的所有信号；（2）高通滤波器：使下限频率ωC以上的所有信号通过，抑制频率在ωC以下的所有信号；（3）带通滤波器：使ω1至ω2频率范围内的信号通过，而抑制这个频率范围外的所有信号。（4）带阻滤波器：抑制ω1至ω2频率范围内的信号，而此频率范围外的信号可以通过。 测试前需要特别注意的一点是，如果待测件是有源器件，连接待测件前一定先将网络分析仪的两个端口的输出功率降到-25dBm以下。否则不但不会得到正确的测试结果，而且还有可能将网络分析仪损坏。这一点是测量有源器件时需要特别注意的一点。 四、微波滤波器技术指标 工作频率：9.36GHz； 电压驻波比：<1.3； 插入损耗：< 1dB。 五、实验步骤 1、矢量网络分析仪开机； 2、矢量网络分析仪校准； 3、连接矢量网络分析仪与被测器件； 4、按下“PRESET”键，准备进行设置，并设置监视的频率范围：按下“FREQ”键，按下“CENTER”软键，使用数字键输入扫频段的中心频率，例如9360，然后按下“MHz”软键。同时按下“SPAN”软键，输入测量带宽，使用数字键输入“500”，然后按下“MHz”软键。
北邮微波实验报告整理版
北京邮电大学信息与通信工程学院 微波实验报告 班级：20112111xx 姓名：xxx 学号：20112103xx 指导老师：徐林娟 2014年6月
目录 实验二分支线匹配器 (1) 实验目的 (1) 实验原理 (1) 实验内容 (1) 实验步骤 (1) 单支节 (2) 双支节 (7) 实验三四分之一波长阻抗变换器 (12) 实验目的 (12) 实验原理 (12) 实验内容 (13) 实验步骤 (13) 纯电阻负载 (14) 复数负载 (19) 实验四功分器 (23) 实验目的 (23) 实验原理 (23) 实验内容 (24) 实验步骤 (24) 公分比为1.5 (25) 公分比为1（等功分器） (29) 心得体会 (32)
201121111x 班-xx 号-xx ——电磁场与微波技术实验报告 实验二 分支线匹配器 实验目的 1．熟悉支节匹配器的匹配原理 2．了解微带线的工作原理和实际应用 3．掌握Smith 图解法设计微带线匹配网络 实验原理 支节匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或者串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。 单支节匹配器，调谐时主要有两个可调参量：距离d 和由并联开路或短路短截线提供的电纳。匹配的基本思想是选择d ，使其在距离负载d 处向主线看去的导纳Y 是Y0+jB 形式。然后，此短截线的电纳选择为-jB ，根据该电纳值确定分支短截线的长度，这样就达到匹配条件。 双支节匹配器，通过增加一个支节，改进了单支节匹配器需要调节支节位置的不足，只需调节两个分支线长度，就能够达到匹配（但是双支节匹配不是对任意负载阻抗都能匹配的，即存在一个不能得到匹配的禁区）。 微带线是有介质εr (εr >1)和空气混合填充，基片上方是空气，导体带条和接地板之间是介质εr ，可以近似等效为均匀介质填充的传输线，等效介质电常数为 εe ，介于1和εr 之间，依赖于基片厚度H 和导体宽度W 。而微带线的特性阻抗与其等效介质电常数为εe 、基片厚度H 和导体宽度W 有关。 实验内容 已知：输入阻抗Z 75in ，负载阻抗Z (6435)l j ，特性阻抗0Z 75 ，介质基片 2.55r ，1H mm 。 假定负载在2GHz 时实现匹配，利用图解法设计微带线单支节和双支节匹配网络，假设双支节网络分支线与负载的距离114d ，两分支线之间的距离为21 8 d 。画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅度从1.8GHz 至2.2GHz 的变化。 实验步骤 1．根据已知计算出各参量，确定项目频率。 2．将归一化阻抗和负载阻抗所在位置分别标在Smith 圆上。 3．设计单枝节匹配网络，在图上确定分支线与负载的距离以及分支线的长度，根据给定的介质基片、特性阻抗和频率用TXLINE 计算微带线物理长度和宽度。此处应该注意电长度和实际长度的联系。 4．画出原理图，在用微带线画出基本的原理图时，注意还要把衬底添加到图中，将各部分的参数填入。注意微带 分支线处的不均匀性所引起的影响，选择适当的模型。 5．负载阻抗选择电阻和电感串联的形式，连接各端口，完成原理图，并且将项目的频率改为1.8—2.2GHz 。 6．添加矩形图，添加测量，点击分析，测量输入端的反射系数幅值。 7．同理设计双枝节匹配网络，重复上面的步骤。
微波偏振实验报告
篇一：电磁场与微波实验六报告——偏振实验 偏振实验 1. 实验原理 平面电磁波是横波，它的电场强度矢量e和波长的传播方向垂直。如果e在垂直于传播方向的平面内沿着一条固定的直线变化，这样的横电磁波称为线极化波，在光学中也称偏振波。电磁场沿某一方向的能量有sin2 φ的关系，这就是光学中的马吕斯定律：i=i0cos2 φ，式中i0为初始偏振光的强度，i为偏振光的强度，φ是i与i0之间的夹角。 2. 实验步骤 系统构建图 由于喇叭天线传输的是由矩形波导发出的te10波，电场的方向为与喇叭口天线相垂直的系列直线，中间最强。dh926b型微波分光仪的两喇叭天线口面互相平行，并与 地面垂直，其轴与偏振实验线在一条直线上。由于接收喇叭口天线是和一段旋转短波导 连在一起的，在旋转波导的轴承环的90度范围内，每隔5度有一刻度，所以接收喇叭天线的转角可从此处读到。 在主菜单页面点击“偏振实验”，单击“ok”进入“输入采集参数”界面。 本实验默认选取通道3作为光栅通道插座和数据采集仪的数据接口。采集点数可根据提示选取。 顺时针或逆时针（但只能沿一个方向）匀速转动微波分光仪的接收喇叭，就可以得到转角与接收指示的一组数据。 终止采集过程后，按下“计算结果”按钮，系统软件将本实验根据实际采集过程处理得到的理论和实际参数。 注意事项： ①为避免小平台的影响，最好将其取下。 ②实验用到了接收喇叭天线上的光栅通道（光传感头），应将该通道与数据采集仪通道3用电缆线连接。 ③转动接收喇叭天线时应注意不能使活动臂转动。 ④由于轴承环处的螺丝是松的，读取电压值时应注意，接收喇叭天线可能会不自觉偏离原来角度。最好每隔一定读数读取电压值时，将螺丝重新拧紧。 ⑤接收喇叭天线后的圆盘有缺口，实验过程中应注意别将该缺口转动经过光栅通道，否则在该处软件将读取不到数据。 3. 实验结果
微波基本参数的测量原理
微波基本参数的测量 一、实验目的 1、了解各种微波器件； 2、了解微波工作状态及传输特性； 3、了解微波传输线场型特性； 4、熟悉驻波、衰减、波长（频率）和功率的测量； 5、学会测量微波介质材料的介电常数和损耗角正切值。 二、实验原理 微波系统中最基本的参数有频率、驻波比、功率等。要对这些参数进行测量，首先要了解电磁波在规则波导内传播的特点，各种常用元器件及仪器的结构原理和使用方法，其次是要掌握一些微波测量的基本技术。 １、导行波的概念： 由传输线所引导的，能沿一定方向传播的电磁波称为“导行波”。导行波的电场E 或磁场H 都是x 、y 、z 三个方向的函数。导行波可分成以下三种类型： (A) 横电磁波（TEM 波）： TEM 波的特征是：电场E 和磁场H 均无纵向分量，亦即：0=Z E ,0=Z H 。电场E 和磁场H ，都是纯横向的。TEM 波沿传输方向的分量为零。所以，这种波是无法在波导中传播的。 (B) 横电波（TE 波）： TE 波即是横电波或称为“磁波”（H 波），其特征是0=Z E ,而0≠Z H 。亦即：电场E 是纯横向的，而磁场H 则具有纵向分量。 (C) 横磁波（TM 波）： TM 波即是横磁波或称为“电波”(E 波)，其特征是0=Z H ，而0≠Z E 。亦即：磁场H 是纯横向的，而电场E 则具有纵向分量。 TE 波和TM 波均为“色散波”。矩形波导中，既能传输mm TE 波，又能传输mm TM 波（其中m 代表电场或磁场在x 方向半周变化的次数，n 代表电场或磁场在y 方向半周变化的次数)。 ２、波导管： 波导管是引导微波电磁波能量沿一定方向传播的微波传输系统，有同轴线波导管和微带等，波导的功率容量大，损耗小。常见的波导管有矩形波导和圆波导，本实验用矩形波导。 矩形波导的宽边定为x 方向，内尺寸用a 表示。窄边定为y 方向，内尺寸用b 表示。10TE 波以圆频率ω自波导管开口沿着z 方向传播。在忽略损耗，且管内充满均匀介质（空气）下，波导管内电磁场的各分量可由麦克斯韦方程组以及边界条件得到： ()sin()j t z o y x E j e ωβωμππα-=-， ()sin()j t z o x x H j e ωβμαππα -=
微波仿真实验报告(北邮)
北京邮电大学 微波仿真实验报告实验名称：微波仿真实验
姓名：刘梦颉 班级：2011211203 学号：2011210960 班内序号：11 日期：2012年12月20日 一、实验目的 1、熟悉支节匹配的匹配原理。 2、了解微带线的工作原理和实际应用。 3、掌握Smith图解法设计微带线匹配网络。 4、掌握ADS，通过SmithChart和Momentum设计电路并仿真出结果。 二、实验要求 1、使用软件：ADS 2、实验通用参数： FR4基片：介电常数为4.4,厚度为1.6mm，损耗角正切为0.02 特性阻抗：50欧姆 3、根据题目要求完成仿真，每题截取1~3张截图。
三、实验过程及结果 第一、二次实验 实验一： 1、实验内容 Linecal的使用（工作频率1GHz） a)计算FR4基片的50欧姆微带线的宽度 b)计算FR4基片的50欧姆共面波导（CPW）的横截面尺寸（中心信号线 宽度与接地板之间的距离） 2、相关截图 （a）根据实验要求设置相应参数
（b）根据实验要求设置相应参数 实验二 1、实验内容 了解ADS Schematic的使用和设置2、相关截图：
打开ADS软件，新建工程，新建Schematic窗口。 在Schematic中的tools中打开lineCalc，可以计算微带线的参数。 3、实验分析 通过在不同的库中可以找到想要的器件，比如理想传输线和微带线器件。在完成电路图后需要先保存电路图，然后仿真。在仿真弹出的图形窗口中，可以绘制Smith图和S参数曲线图。
实验三 1、实验内容 分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆四分之波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。观察Smith圆图变化。 2、相关截图 （1）理想传输线
微波测量实验 实验三
实验三复反射系数（复阻抗）测量 121180166 赵琛 一、实验目的 1、了解测量线的基本结构和调谐方法，掌握微波晶体检波律的校 准方法 2、了解驻波测量与阻抗测量的意义与相互关系，熟练掌握用测量 线测量反射系数，即复阻抗的基本方法。 3、熟悉Smith阻抗圆图的应用 4、了解阻抗调配器作用及阻抗调配方法 二、实验原理 参看序言 1.3有关部分，1.5.2谐振式波长计，讲义第四部分YM1124单频点信号发生器，YM3892/YM3892A选频放大器使用说明。测试框图：
三、实验要求与步骤 1 在测量线后接短路片。按仪器使用说明正确调试微波信号源，放大器等。在调试中，一般测量线的探针调节旋钮无需调动，将信号调至最大，并用波长计测出信号源工作频率f，由此计算导波长λg。 2 在测量线后接短路片，用交叉读数法测出各最小点位置Dmin，求导波长λg，并与上面计算得到λg做比较。 3 在测量线后接匹配负载，用直接法测出其驻波系数。 4 在测量线后接膜片+匹配负载，用直接法、二倍最小法、功率衰减法测量其驻波系数，并测出最小点位置，计算该负载的输入阻抗及输入导纳。功率衰减器的刻度通过查表得到衰减量。 5 取下负载，测量线开口，测一下此时驻波系数ρ及Dmin，计算终端开口时的等效阻抗值。 6 在测量线后接短路片，测量晶体检波律。 四、实验数据与实验分析 1 用频率计算λg。 波长计示数为8.45，波长计型号为9507，查表可得，此时 f=9.3735GHz a=2.286cm， 带入公式可求得，λg=44.7mm 2 短路法测导波长λg
最小读数法读数：（单位：mm） 与计算得到λg对比：由数据可见，最小读数法测得的λg稍大于计算频率得到的λg，这个是符合预期的，因为这是由于测量线上开槽线的影响，使得在测量线中测得的导波长比不开槽的相同截面举行波导中的导波长要稍微长一点。因此，测量线测得的波长稍高于波长计测得的波长。 3 用直接法测阻抗匹配时的驻波系数： 分析：可以看出，由于此时阻抗匹配，ρ近似等于1。但是，由于ρ很小，驻波场最大值和最小值区别不大，且变化不尖锐，导致不易测
微波技术和天线(第四版)刘学观 第4章
第四章 微波网络基础之?引言
第四章 微波网络基础
前面我们介绍了多种规则传输系统，通过用场的分析法得到其传输
特性。然而在实际的微波应用系统中，除了有规则传输系统外，还包含
具有独立功能的各种微波元件如谐振元件、阻抗匹配元件、耦合元件等。
这些元件的边界形状与规则传输线不同，从而在传输系统中引入了不均
匀性。例如：
4
7
1
2
3
5
6
微波测量线系统示意图 《微波技术与天线》
第四章 微波网络基础之?引言
这些不均匀性在传输系统中除产生主模的反射与透射外，还
会引起高次模，严格分析必须用场的分析法，但由于实际的微波 元件的边界条件一般都比较复杂，因此用场的分析法往往十分繁 杂，有时甚至不太可能，同时，在实际分析中往往不需要了解元 件的内部场结构，而只关心它对传输系统工作状态的影响。
入射
入射
反射 微波元件 反射
《微波技术与天线》
会产生 高次模
第四章 微波网络基础之?引言
微波网络是在分析场分布的基础上，用路的分析方法将微波 元件等效为电抗或电阻元件，将实际的导波传输系统等效为传输 线，从而将实际的微波系统简化为微波网络。尽管用“路”的分 析法只能得到元件的外部特性，但它却可给出系统的一般传输特 性，如功率传递，阻抗匹配等，而且这些结果可以通过实际测量 的方法来验证。另一方面还可以根据微波元件的工作特性综合出 要求的微波网络，从而用一定的微波结构实现它，这就是微波网 络的综合。微波网络的分析与综合是分析和设计微波系统的有力 工具。
衰减器
电阻
任意导波系统
传输线
《微波技术与天线》
微波仿真实验报告(北邮)
北京邮电大学 微波仿真实验报告
实验名称：微波仿真实验 姓名：刘梦颉 班级：2011211203 学号：2011210960 班内序号：11 日期：2012年12月20日 一、实验目的 1、熟悉支节匹配的匹配原理。 2、了解微带线的工作原理和实际应用。 3、掌握Smith图解法设计微带线匹配网络。 4、掌握ADS，通过SmithChart和Momentum设计电路并仿真出结果。 二、实验要求 1、使用软件：ADS 2、实验通用参数： FR4基片：介电常数为4.4,厚度为1.6mm，损耗角正切为0.02 特性阻抗：50欧姆 3、根据题目要求完成仿真，每题截取1~3张截图。 三、实验过程及结果
第一、二次实验 实验一： 1、实验内容 Linecal的使用（工作频率1GHz） a)计算FR4基片的50欧姆微带线的宽度 b)计算FR4基片的50欧姆共面波导（CPW）的横截面尺寸（中心信号线宽 度与接地板之间的距离） 2、相关截图 （a）根据实验要求设置相应参数 （b）根据实验要求设置相应参数
实验二 1、实验内容 了解ADS Schematic的使用和设置 2、相关截图： 打开ADS软件，新建工程，新建Schematic窗口。 在Schematic中的tools中打开lineCalc，可以计算微带线的参数。
3、实验分析 通过在不同的库中可以找到想要的器件，比如理想传输线和微带线器件。在完成电路图后需要先保存电路图，然后仿真。在仿真弹出的图形窗口中，可以绘制Smith图和S参数曲线图。 实验三 1、实验内容 分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆四分之波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。观察Smith圆图变化。 2、相关截图 （1）理想传输线
实验三微波波导波长与频率的测量
实验三微波波导波长与频率的测量、分析和计算 一、 实验目的 (1) 熟悉微波测量线的使用； (2) 学会测量微波波导波长和信号源频率； (3) 分析和计算波导波长及微波频率。 二、 实验原理 测量线的基本测量原理是基于无耗均匀传输线理论，当终端负载与测量线匹配时测量 线内是行波；当终端负载为短路或开路时，传输线上为纯驻波，能量全部反射。根据驻波分 布的特性，在波导系统终端短路时，传输系统中会形成纯驻波分布状态，在这种情况下，两 个驻波波节点之间的距离即为波导波长的 1/2，所以只要测量出两个驻波波节点之间的距 离，就可以得到信号源工作频率所对应的波导波长。 方法一：通过测量线上的驻波比，然后换算出反射系数模值，再利用驻波最小点位置 d min 便可得到反射系数的幅角以及微波信号特性、网络特性等。根据这一原理，在测得一组 驻波最小点位置 d i , d 2, d 3, d 4…后，由于相邻波节点的距离是波导波长的 1/2，这样便 可通过下式算出波导波长。 1 色沁.心皿.心^ (3-1) 2 1 4 3 2 方法二：交叉读数法测量波导波长，如图 3-1所示。 图3-1交叉读数法测量波节点位置 为了使测量波导波长的精度较高 (接近实际的波导波长)，采用交叉读数法测量波导波长。 在测试系统调整良好状态下，通过测定一个驻波波节点两侧相等的电流指示值 I 。(可选取最 大值的20%)所对应的两个位置 d“ d 2,则取d“ d 2之和的平均值，得到对应驻波波节点 的位置d min1。用同样的方法测定另一个相邻波节点的位置 d min2 ,如图3-1所示，贝U d min1、 d mi n2与系统中波导波长之间的关系为： 1 1 d min1 =?? d 2)；d min2 二?^ d 4) (3-2) (3-3) 在波导中，还可利用下面公式计算波导波长: —2 d min2 — d min1
微波测量实验报告一
近代微波测量实验报告一 姓名：学号： 学院：时间：年月 一实验名称 频谱仪的使用及VCO测量 二实验目的 了解频谱仪原理，熟悉频谱仪的参数设置及使用方法；掌握信号频率、功率、相位噪声和谐波的测试方法。 三实验内容 1、点频信号测试 测试信号源输出点频信号1GHz的二次和三次谐波抑制比（输出功率分别为-20dBm和20dBm），测试信号的相噪（@10KHz、@100KHz、@1MHz），考察仪器分辨力带宽、视频带宽等设置对测试结果的影响； 2、VCO测试 测试VCO的输出频率范围、输出功率（包括对应的控制电压），测试某频率点的相噪（@1MHz）和二次、三次谐波抑制比。 四实验器材 RS公司SMBV信号源、FSL6频谱仪、APS3005S直流稳压电源、VCO、微波同轴电缆、微波转接头。 五实验原理及实验步骤 相位噪声：在频域内，一个理想正弦波信号的表现是一个单谱线；实际信号除了主信号之外还包括一些离散的谱线，它们是随机的幅度和相位的抖动，在正常信号的左右两边以边带调制的形式出现。在频域内信号的所有不稳定度总和表现为载波两侧的噪声边带，边带噪声是一个间接的测量与射频信号功率频谱相关噪声功率的指标。边带噪声可以表述为调频边带噪声和调幅边带噪声。大多数的被相位噪声测试系统测量信号的调幅边带功率相对调频边带功率来说都很小，所以对大多数信号来说测量的边带噪声就是调频边带噪声（即相位噪声也称单边带相位噪声）。它的定义为1Hz带宽内相位调制边带的功率和信号总功率的比值，
单位为dBc/Hz。在信号频谱分析仪上，边带噪声是相位噪声和幅度噪声的总和，通常当已知调幅噪声远小于相位噪声时(小于10dB以上)，在频谱仪上读出的边带噪声即为相位噪声。 实验步骤 a)设置矢量信号源，分别产生产生频率为1GHz，功率为20dBm和-20dBm 的正弦信号； b)连接信号源与频谱仪； c)设置频谱分析仪，设置中心频率为1GHz，通过调整Res BW和Video BW， 显示被测信号； d)测试在偏离信号10KHz、100KHz、1MHz时的相位噪声； e)调整频谱仪起始、终止频率或带宽使得屏幕足够显示频率为1GHz信号 的二次和三次谐波； f)通过Mkr键选择Delta设置，测量并标示出二次谐波和三次谐波抑制比； g)关闭矢量信号源，连接直流稳压电源、VCO及频谱分析仪； h)通过调节直流稳压电源的电压大小，在频谱仪上观察信号的频率和输出 功率的变化，记录下最大和最小功率，可得VCO的输出频率范围； i)选定频率点：控制电压7.4V，输出功率14.38dBm，频率1.502817GHz， 测试该频率点的相噪（@1MHz）和二次、三次谐波抑制比。 六实验结果 1、点频信号测试数据及图片 数据图片： a)输入功率为20dBm时 二次、三次谐波抑制比
北理工微波实验报告总结
实验一一般微波测试系统的调试 一、实验目的 1．了解一般微波测试系统的组成及其主要元、器件的作用，初步掌握它们的调整方法。 2．掌握频率、波导波长和驻波比的测量方法。 3．掌握晶体校正曲线的绘制方法。 二、实验装置与实验原理 常用的一般微波测试系统如1-1所示（示意图）。 微波 信号源 隔离 器 可变衰减器 频率计精密 衰减 器 测量线终端 负载 测量放大器图1-1 本实验是由矩形波导（3厘米波段， 10 TE模）组成的微波测试系统。其中，微波信号源（固态源或反射式速调管振荡器）产生一个受到（方波）调制的微波高频振荡，其可调频率范围约为7.5~12.4GHz。隔离器的构成是：在一小段波导内放有一个表面涂有吸收材料的铁氧体薄片，并外加一个恒定磁场使之磁化，从而对不同方向传输的微波信号产生了不同的磁导率，导致向正方向（终端负载方向）传播的波衰减很小，而反向（向信号源）传播的波则衰减很大，此即所谓的隔离作用，它使信号源能较稳定地工作。频率计实际上就是一个可调的圆柱形谐振腔，其底部有孔（或缝隙）与波导相通。在失谐状态下它从波导内吸收的能量很小，对系统影响不大；当调到与微波信号源地频率一致（谐振）时，腔中的场最强，从波导（主传输线）内吸收的能量也较多，从而使测量放大器的指示数从某一值突然降到某一最低值，如图1－2(a)所示。此时即可从频率计的刻度上读出信号源的频率。从图1-1可知，腔与波导（主传输线）只有一个耦合元件（孔），形成主传输线的分路，这种连接方式称为吸收式（或称反应式）连接方法。另一种是，腔与主传输线有两个耦合器件，并把腔串接于主传输线中，谐振时腔中的场最强，输出的能量也较多，因而测量放大器的指示也最大，如
极化波实验报告
内蒙古工业大学信息工程学院 实验报告 课程名称：电磁场与电磁波实验名称：反射实验和极化波的产生 与检测实验类型：验证性■综合性□设计性□实验室名称：电磁场与电磁波实 验室班级：电子10-1班学号：201010203008 姓名：苏宝组别： 同组人：成绩：实验日期： 2013年5月21 电磁场与电磁波实验 实验一：反射实验 实验目的 熟悉dh926ad型数据采集仪、dh926b型微波分光仪的使用方法掌握分光仪验证电磁波 反射定律的方法 实验设备与仪器 dh926ad型数据采集仪 dh926b型微波分光仪 dh1121b型三厘米固态信号源金属板 实验原理 电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射，本处以一块大的金属板作为障碍 物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律，即反射线在入射线和 通过入射点的法线所决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角。 如图所示，平行极化的均匀平面波以角度? 入射到良介质表面时，入射波、反射波和折 射波可用下列式子表示为 平行极化波的斜入射示意图 实验内容与步骤 系统构建时，如图1，开启dh1121b型三厘米固态信号源。dh926b型微波分光仪的两喇 叭口面应互相正对，它们各自的轴线应在一条直线上，指示两喇叭位置的指针分别指于工作 平台的0-180刻度处。将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位销和刻线对正支座，拉 起平台上四个压紧螺钉旋转一个角度后放下，即可压紧支座。反射全属板放到支座上时，应 使金属板平面与支座下面的小圆盘上的90-90这对刻线一致，这时小平台上的0刻度就与金属板的法线方向一致。 将dh926ad型数据采集仪提供的usb电缆线的两端根据具体尺寸分别连接 图1 反射实验 到数据采集仪的usb口和计算机的usb口，此时，dh926ad型数据采集仪的usb指示灯 亮（蓝色），表示已连接好。然后打开dh926ad型数据采集仪的电源开关，电源指示灯亮（红 色），将数据采集仪的通道电缆线两端分别连接到dh926b型微波分光仪分度转台底部的光栅 通道插座和数据采集仪的相应通道口上（本实验应用软件默认为通道1）。最后，察看dh1121b 型三厘米固态信号源的“等幅”和“方波”档的设置，将dh926ad型数据采集仪的“等幅/ 方波”设置按钮等同于dh1121b型三厘米固态信号源的设置。 转动微波分光仪的小平台，使固定臂指针指在某一刻度处，这刻度数就是入射角度数， 然后转动活动臂在dh926ad型数据采集仪的表头上找到一最大指示，此时微波分光仪的活动 臂上的指针所指的刻度就是反射角度数。如果此时表头指示太大或太小，应调整微波分光仪 微波系统中的可变衰减器或晶体检波器，使表头指示接近满量程做此项实验。入射角最好取 30°至65°之间，因为入射角太大或太小接收喇叭有可能直接接收入射波。做这项实验时应 注意系统的调整和周围环境的影响。 采集过程中，dh926ad型数据采集仪的usb指示灯连续闪动（蓝色），表示采集过程正在 继续。应用软件屏幕上的信号灯颜色也随着实验的继续进行红色、绿色切换。您需要顺时针
北邮电磁场与微波测量实验报告实验五极化实验
北邮电磁场与微波测量实验报告 实验五极化实验 学院：电子工程学院 班号：2011211204 组员： 执笔人： 学号：2011210986
一、实验目的 1．培养综合性设计电磁波实验方案的能力 2．验证电磁波的马吕斯定理 二、实验设备 S426型分光仪 三、实验原理 平面电磁波是横波，它的电场强度矢量E 和波长的传播方向垂直。如果E 在垂直于传播方向的平面沿着一条固定的直线变化，这样的横电磁波叫线极化波。在光学中也叫偏振波。偏振波电磁场沿某一方向的能量有一定关系。这就是光学中的马吕斯定律： 2 0cos I I θ = 式中I 为偏振波的强度，θ为I 与I0间的夹角。 DH926B 型分光仪两喇叭口面互相平行，并与地面垂直，其轴线在一条直线上，由于接收喇叭是和一段旋转短波导连在一起的；在该轴承环的90度围，每隔5度有一刻度，所以接收喇叭的转角可以从此处读到。 四、实验步骤 1．设计利用S426型分光仪验证电磁波马吕斯定律的方案； 根据实验原理，可得设计方案：将S426型分光仪两喇叭口面互相平行，并与地面垂直，其轴线在一条直线上，由于接收喇叭是和一段旋转短波导连在一起的；在该轴承环的90度围，每隔5度有一刻度，接收喇叭课程从此处读取θ（以10度为步长），继而进行验证。 2．根据设计的方案，布置仪器，验证电磁波的马吕斯定律。 实验仪器布置 通过调节，使A1取一较大值，方便实验进行。 然后，再利用前面推导出的θ，将仪器按下图布置。
五、实验数据 I（uA） θ° 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 理论值90 87. 3 79. 5 67. 5 52. 8 37. 2 22. 5 10. 5 2.7 0 实验值90 88 82 69 54 37 20 8 2 0.2 相对误差% 0 0.8 0.6 2.2 2.3 0.5 11. 1 14. 3 25. 9 - 1、数据分析： 由数据可看出，实验值跟理论值是接近的，相对误差基本都很小，在误差允许围，所以可以认为马吕斯定律得到了验证。 2、误差分析： 实验中可能存在仪器仪表误差，人为误差以及各组互相影响造成的误差等。但是角度比较大的时候，相对误差都比较小，也比较精准。角度比较小的时候，由于理论值较小，相对误差会大一点，但是从整体趋势来看，结果也是合理的。所以不影响我们对马吕斯定律进行验证。 六、思考题 1、垂直极化波是否能够发生折射？为什么？给出推导过程。 答：不能。 A1
实验一、微波测量基础知识实验报告
实验一、微波测量基础知识 班级：核32 姓名：杨新宇学号：2013011806 同组成员：杨宗谕一、实验目的 （1）了解和掌握信号发生器使用及校准。 （2）了解微波测量系统的基本组成和工作原理。 （3）掌握常用微波测量系统各器件的调整和使用方法。 （4）频率计（波长表）校准。 （5）了解和掌握测量线使用方法 二、实验原理及系统组成 1、微波信号源 图1是微波信号源的基本框图。通常由微波信号源、微波测量装置和指示器三部分组成。 它负责提供一定频率和功率的微波信号。同低频信号源一样，其信号可以是连续波也可以是调制波，工作方式有点频、扫频两种状态工作。微波信号源被广泛应用的类型主要有以下两种： （1）标准信号发生器 标准信号发生器其输出信号的频率、功率和调制系数可在一定范围内调节（有时调制系数可以固定不变），并能准确读数且屏蔽良好。它能做到输出微波信号准确已知，并能精细调节，特别是能将信号功率连续衰减到毫瓦、微瓦级电平，根据不同用途可具有不同的调制方式。 （2）扫频信号发生器 扫频信号发生器是能产生扫频信号的微波信号源，它能从所需频率范围的一端连续地“扫变”到另一端，所以能直接得到各个频率上的测量结果，在示波器或者记录仪上立即显示出所需要的频率特性曲线。
本实验采用的微波源是YM1123 标准信号发生器，工作在等幅模式下。 2、微波测量装置 微波测量装置如图2 所示。主要包括驻波测量线、调配元件、待测元件和辅助元件（如短路器、衰减器、匹配负载、移相器等）。 3、指示器部分 指示器是用于显示测量信号特性的仪表，如直流电流表、测量放大器、功率计、示波器、数字频率计、频率计（波长表）等。 4、元件基本原理及作用 信号源：本次实验采用YM1123标准信号发生器作为信号源，测量时工作在等幅模式，非测量时工作在其他模式，具体原理见本节第一部分。 数字频率计：由于信号源显示的频率不准，所以要用一个数字频率计来进行频率校准。后面的频率值均为数字频率计的示数。 同轴波导转换：将同轴线和后面的矩形波导连接起来，将同轴线中的TEM波转变成要测量的微波信号。 隔离器：隔离器是单向通过的，可以屏蔽反射波，保护信号源。 可变衰减器：用一个薄片插入波导，可以吸收微波的能量，衰减微波的功率，通过调节薄片插入深度来调整吸收能量的大小，在实验开始时将其调至最大值，保护后面的元件。实验过程中用来将微波功率衰减到适合测量的值（大约10-20mV）。 波长表：用来测量微波信号频率，本次实验用的波长表是吸收式波长表，当波长表的谐振腔与信号源谐振时，主波导中一部分能量被耦合到波长表谐振腔内，因此电表指示明显下降。电表指示最小时，波长表所对应的频率为信号源工作频率。 波导型晶体检波器：将波导中的微波信号转变成电流信号或电压信号，方便测量，本次实验中将信号转变成电压信号，再用万用表进行测量。 万用表：测量波导型晶体检波器输出的电压信号，从而得到微波功率。
微波实验报告
之前网上下的学长学姐的报告有很多不靠谱,但是调谐都要调到中心频率上,否则都不对, 还有老师验收的时候如果自己心情很不好,只要她发现一点错误就会坚定的认为不是自己 做的,所以一定要确保没有错误,原理一定要弄清楚.愿后来人好运~~~ 实验2 微带分支线匹配器 一．实验目的： 1．熟悉支节匹配的匹配原理 2．了解微带线的工作原理和实际应用 3．掌握Smith图解法设计微带线匹配网络 二．实验原理： 1.支节匹配器 随着工作频率的提高及相应波长的减小，分立元件的寄生参数效应就变得更加明显，当波长变得明显小于典型的电路元件长度时，分布参数元件替代分立元件而得到广泛应用。因此，在频率高达GHz以上时，在负载和传输线之间并联或串联分支短截线，代替分立的电抗元件，实现阻抗匹配网络。常用的匹配电路有：支节匹配器，四分之一波长阻抗变换器，指数线匹配器等。 支节匹配器分单支节、双支节和三支节匹配。这类匹配器是在主传输线并联适当的电纳（或串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。此电纳或电抗元件常用一终端短路或开路段构成。 本次实验主要是研究了微带分支线匹配器中的单支节匹配器和双支节匹配器，我都采用了短路模型，这类匹配器主要是在主传输线上并联上适当的电纳，用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波。 单支节调谐时，其中有两个可调参量：距离d和由并联开路或短路短截线提供的电纳。匹配的基本思想是选择d ，使其在距离负载d处向主线看去的导纳Y是Y0+JB形式。然后，此短截线的电纳选择为-JB，然后利用Smith圆图和Txline，根据该电纳值确定分支短截线的长度，这样就达到匹配条件。 双支节匹配器，比单支节匹配器增加了一支节，改进了单支节匹配器需要调节支节位置的不足，只需调节两个分支线长度，就能够达到匹配，但需要注意的是，由于双支节匹配器不是对任意负载阻抗都能匹配，所以不能在匹配禁区内。 2.微带线 从微波制造的观点看，这种调谐电路是方便的，因为不需要集总元件，而且并联调谐短截线特别容易制成微带线或带状线形式。微带线由于其结构小巧，可用印刷的方法做成平面电路，易于与其它无源和有源微波器件集成等特点，被广泛应用于实际微波电路中。 W为微带线导体带条的宽度；εr为介质的相对介电常数；T为导体带条厚度；H 为介质层厚度，通常H远大于T。L为微带线的长度。微带线的严格场解是由混合TM-TE 波组成，然而，在绝大多数实际应用中，介质基片非常薄（H<<λ），其场是准TEM波，因此可以用传输线理论分析微带线。 微带线的特性阻抗与其等效介电常数εr、基片厚度H和导体宽度W有关，计算公式较为复杂，故利用txline来计算。 3.微带线的模型
微波测量实验报告四
近代微波测量实验报告四 ：学号： 学院：时间：年月 一实验名称 微波放大器测量 二实验目的 熟悉微波测试仪器；掌握微波放大器测试方法。 三实验容 1、用矢网测试放大器的增益和输入回波损耗； 2、用信号源和频谱分析仪测试放大器某频点上的输出1dB压缩点及压缩点的二 次和三次谐波抑制比。 四实验器材 矢量网络分析仪、放大器、频谱分析仪、信号源、微波同轴电缆、微波转接头。 五实验原理及实验步骤 1、放大器的增益和输入回波损耗测量 1）校准； 2）连接矢量网络分析仪和放大器，设置矢量网络分析仪的起始频率为100MHz，终止频率为6GHz，信号功率为-15dBm； 3）分别测试1G~6GHz频率点的增益S21，和回波损耗S11。 2、放大器输出1dB压缩点及谐波测量 1dB压缩点：当放大器的输入功率增加到使放大器的增益降低且引起输出功率呈非线性增大时，便发生增益压缩。这定义为导致放大器增益有 1dB 减小（相对于放大器的小信号增益）的输入功率（或有时为输出功率）。 1）信号源产生频率为1GHz的信号； 2）连接信号源、频谱分析仪，将频谱仪所读参数与原信号比较即可得电缆和接头损耗； 3）接入放大器，改变信号源的信号功率，记录频谱仪上放大器输出功率数值，
计算放大器增益，直至放大器增益有1 dB衰减，便可得1 dB衰减点。 4）在输出1dB压缩点处，测量二次和三次谐波抑制。 六实验结果 1、增益及回波损耗测试结果 测试曲线S21、S11 增益： 回波损耗：
2、P-1及谐波测试结果 测试频率1000 MHz，测试电缆和接头的损耗大约为0.6dB。（Pin和Pou分别是为信号 源输出功率和谱仪测试功率） Pin（dBm）-20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 Pout（dBm）-3.33 -2.32 -1.33 -0.35 0.61 1.67 2.67 3.63 4.60 5.64 G（dB）18.37 18.38 18.37 18.35 18.31 18.37 18.37 18.33 18.30 18.34 Pin（dBm）-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 Pout（dBm）6.61 7.55 8.48 9.32 10.12 10.75 11.23 G（dB）18.31 18.25 18.18 18.02 17.82 17.45 16.93 由上表可得在1000MHz时该放大器输出1dB压缩点为 10.75 dBm， 在输出1dB压缩点处，二次和三次谐波抑制分别为 29.54 dB和 26.49 dB。 测试图片： 电缆和接头损耗： -20dBm -19dBm
北邮-微波测量实验报告
微波测量实验报告 班级：xxx 姓名：xxxx 学号：201221xxxx
《微波测量》课程实验 实验一熟悉微波同轴测量系统 一、实验目的 1、了解常用微波同轴测量系统的组成，熟悉其操作和特性。 2、熟悉矢量网络分析仪的操作以及测量方法。 二、实验内容 1、常用微波同轴测量系统的认识，简要了解其工作原理。 微波同轴测量系统包括三个主要部分：矢量网络分析仪、同轴线和校准元 件或测量元件。各部分功能如下： 1）矢量网络分析仪：对RF领域的放大器、衰减器、天线、同轴电缆、滤波器、分支分配器、功分器、耦合器、隔离器、环形器等RF器件进行幅频特性、反 射特性和相频特性测量。 2）同轴线：连接矢量网络分析仪和校准元件或测量元件。 3）校准元件：对微波同轴侧量系统进行使用前校准，以尽量减小系统误 差。测量元件：待测量的原件（如天线、滤波器等），可方便地通过同轴线和矢量网络分析仪连起来。 2、掌握矢量网络分析仪的操作以及测量方法。
注意在实验报告中给出仪器使用报告包括下列内容：a)矢量网络分析仪的面板组成以及各部分功能
（11）电源开关打开或关闭整机电源。 （12）U盘接口Usb盘接口 （13）RF OUT 射频信号输出口，N型K头。 （射频输出） （14）RF IN 射频信号输入口，N型K头。 （射频输入） b)S参数测量步骤 1、将一个待测的二端口网络通过同轴线接入矢量网络分析仪，组成一个微波同轴测量系统，如下图所示： 2、在矢量网络分析仪上【measure】键选择测量参数， 按下后显示屏的软键菜单会显示[S11]、[S12]、[S21]、 被测 [S22]四个待选测试参数，通过按下相应软键来选择要测量的S参数。
最新天线测量与微波测量实验讲义
天线测量与微波测量 实验讲义
天线测量与微波测量实验讲义（试用） 实验一、喇叭天线方向图的测量 一、 实验目的： 1、 了解喇叭天线的方向图特性； 2、 掌握天线方向图的测量方法。 二、 实验原理： H 面和E 面方向图的计算公式为 E H θ)E 0b[(λR H )/8]1/2{exp[j(π/4)λR H θ/λ))2][C(u 1)+C(u 2)-jS(u 1)-jS(u 2)] +exp[j(π/4)λR H ((1/a h )-(2sin θ/λ))2 ][C(u 3)+C(u 4) -jS(u 3)-jS(u 4)]} E E 2]1/2cos θ}{[C(w 1)+C(w 2)]2+[S(w 1)+S(w 2)]2}1/2 ±j(π/2)t 2]dt=C(x)±jS(x)
u1=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]+(λR H)1/2[(1/a h)+(2sinθ/λ)]} u2=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]-(λR H)1/2[(1/a h)+(2sinθ/λ)]} u3=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]+(λR H)1/2[(1/a h)-(2sinθ/λ)]} u4=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]-(λR H)1/2[(1/a h)-(2sinθ/λ)]} w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ} w2=[b h/(2λg R E)1/2]-{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ} w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ} w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ} w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ} 三、实验装置： 测量方向图所需的基本设备可分为发射系统和接收系统两大部分。发射系统由信号源、传输系统和发射天线组成，接收系统 一般由接收天线、检波装置和指示器组成。本实验将被测天线 被测天线安装在方位角可旋转的支架上。
北邮电磁场与微波测量实验报告实验五极化实验
北邮电磁场与微波测量实验报告实验五极化实验
北邮电磁场与微波测量实验报告 实验五极化实验 学院：电子工程学院 班号：2011211204 组员： 执笔人： 学号：2011210986
一、实验目的 1．培养综合性设计电磁波实验方案的能力 2．验证电磁波的马吕斯定理 二、实验设备 S426型分光仪 三、实验原理 平面电磁波是横波，它的电场强度矢量E 和波长的传播方向垂直。如果E 在垂直于传播方向的平面内沿着一条固定的直线变化，这样的横电磁波叫线极化波。在光学中也叫偏振波。偏振波电磁场沿某一方向的能量有一定关系。这就是光学中的马吕斯定律： 2 0cos I I θ = 式中I 为偏振波的强度，θ为I 与I0间的夹角。 DH926B 型分光仪两喇叭口面互相平行，并与地面垂直，其轴线在一条直线上，由于接收喇叭是和一段旋转短波导连在一起的；在该轴承环的90度范围内，每隔5度有一刻度，所以接收喇叭的转角可以从此处读到。 四、实验步骤 1．设计利用S426型分光仪验证电磁波马吕斯定律的方案； 根据实验原理，可得设计方案：将S426型分光仪两喇叭口面互相平行，并与地面垂直，其轴线在一条直线上，由于接收喇叭是和一段旋转短波导连在一起的；在该轴承环的90度范围内，每隔5度有一刻度，接收喇叭课程从此处读取θ（以10度为步长），继而进行验证。 2．根据设计的方案，布置仪器，验证电磁波的马吕斯定律。 实验仪器布置 通过调节，使A1取一较大值，方便实验进行。 然后，再利用前面推导出的θ，将仪器按下图布置。
A1 五、实验数据 I（uA ） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 θ° 理论值90 87.3 79.5 67.5 52.8 37.2 22.5 10.5 2.7 0 实验值90 88 82 69 54 37 20 8 2 0.2 相对误差% 0 0.8 0.6 2.2 2.3 0.5 11.1 14.3 25.9 - 1、数据分析： 由数据可看出，实验值跟理论值是接近的，相对误差基本都很小，在误差允许 范围内，所以可以认为马吕斯定律得到了验证。 2、误差分析： 实验中可能存在仪器仪表误差，人为误差以及各组互相影响造成的误差等。但 是角度比较大的时候，相对误差都比较小，也比较精准。角度比较小的时候， 由于理论值较小，相对误差会大一点，但是从整体趋势来看，结果也是合理的。 所以不影响我们对马吕斯定律进行验证。 六、思考题 1、垂直极化波是否能够发生折射？为什么？给出推导过程。 答：不能。 垂直极化波入射在两种媒质的分界面上，反射系数和折射系数分别为：