二端口微波網絡參數的測量 – 數字電路圖

　　微波網絡概要

　　各類電子系統中用于檢測、傳輸、處理信息或能量的微波電路。微波網絡理論主要研究微波電路的分析和設計方法，它與電磁場理論（見電磁場基本定理）同為微波領域中的主要理論基礎。微波網絡是指具有若干輸出、輸入端口的任意形狀及結構的區域，其內為由波導或傳輸線連接 的微波元器件構成的功能性微波電路或系統。

　　微波網絡分類

　　1.無源微波網絡

　　屬于二端口網絡的有微波濾波器、模式變換器（用于將波導中的一種電磁波模式變換成另一種）、極化變換器（用于改變波導中電磁波的極化性質）、移相器、鐵氧體和隔離器等。屬于三端口網絡的有功率分配器、鐵氧體 Y形環形器等。屬于四端口網絡的有微波混合接頭、定向耦合器和定向濾波器等。用于微波多路通信的多工器屬于多端口網絡，其功能是把一個寬頻帶信道分割成若干窄頻帶信道，使信號分別從不同的端口輸出。多工器可由多個定向濾波器連接而成，或由帶通濾波器及匹配雙T電橋組合而成。

　　2.有源微波網絡

　　典型的二端口網絡是微波晶體管放大器，采用雙極型晶體管或場效應晶體管可構成低噪聲放大器、功率放大器、寬帶放大器和窄頻帶放大器。典型的三端口網絡是微波混頻器，常用肖特基勢壘二極管作混頻管，為了降低混頻器噪聲還可用二只混頻管組成平衡混頻器。用于低噪聲放大的參量放大器也是一種三端口網絡，其典型結構由一個三端口Y形環行器和一個二端口反射式放大器組成。信號自環行器的一個端口輸入，經接于第二端口的反射式放大器放大后，由環行器的第三端口輸出。反射式放大器具有信號端口和泵源端口，輸入信號經變容管的非線性電容吸取泵源功率而獲得增益。

　　微波網絡實際應用

　　任何計算工具的重要意義均是應用于實踐，在對于微波網絡容量的分析中，可以發現其重要的工作用途，可以將復雜的結構，通過清晰的圖表呈現出來，令工作人員明確工作主次以及工作方向，更加有助于工作的順利開展。在進行計算的過程中，首先需要確認站點所屬的城市所在地，通過改變容量進行調整，值得注意的是，站點的屬性不能處于正常，所以在設置時，相關屬性調整為不對容量進行計算的狀態。在“鏈路表”的設置中需要調整當下成分容量，將其改為目前鏈路的容量，點擊開始計算即可。如果出現過小的需求容量時，代表不必升級優化鏈路。如果鏈路需要升級時，需要采用正規的軟件對其進行升級與調制，同時，升級軟件也可以解決容量資源短缺不足的問題。將微波網絡的容量計算設備應用到實際生活當中，可以將復雜的拓撲結構進行簡化，使工作人員明白具體的工作內容，并且可以有效解決站點資源容量不充足的問題，為工程的正常發展提供便利。

　　二端口微波網絡參數的測量

　　1、實驗目的

　　（1）理解可變短路器實現開路的原理；

　　（2）學會不同負載下的反射系數的測量、分析和計算；

　　（3）學會利用三點法測量、分析和計算微波網絡的［S］參數。

　　2、實驗原理

　　［S］參數是微波網絡中重要的物理量，其中［S］參數的三點測量法是基本測量方法，其測量原理如下：對于互易雙口網絡有S12=S21，故只要測量求得S11、S12及S21三個量就可以了。被測網絡連接如圖8-1所示

　　將待測網絡依次換接終端短路負載（既有Γi=-1）、終端開路負載（即Γi=1）和終端匹配負載（即Γi=0）時，測得的輸入端反射系數分別為Γs、Γo和Γm，代入式（8-1）并解出：

　　由此得到［S］參數，這就是三點測量法原理。

　　在實際測量中，由于波導開口并不是真正的開路，故一般用精密可移動短路器實現終端等效開路l0位置（或用波導開口近視等效為開路），如圖8-2所示。

　　3、實驗內容和步驟

　　（1）將匹配負載接在測量線終端，并將測量線測試系統調整到最佳工作狀態；

　　（2）將短路片接在測量線終端，從測量線終端向信源方向旋轉探針座位置（測量線前的大旋鈕），使選頻放大器指示為零（或最小），此時的位置即為等效短路面，記作zmin0；

　　（3）在終端將短路片取下，換接上可變短路器，在探針位置 zmin0 處，調節可變短路器使選頻放大器指示為零（或最小），記錄此時可變短路器的位置 l1 ；

　　（4）繼續調節可變短路器，使選頻放大器指示再變為零，再記錄此時可變短路器的位置 l2 ；

　　（5）在終端將可變短路器取下，換接上待測網絡，并在待測網絡的終端再接上匹配負載，按照實驗五的方法測量和計算得到此時的反射系數Γm ；

　　（6）在待測網絡的終端取下匹配負載，換接上可變短路器，并將可變短路器調到位置 l1 ，按照實驗五的方法測量和計算得到此時的反射系數Γs ；

　　（7）將可變短路器調到終端等效開路位置，即 l0=（l1+l2）/2 的位置，按實驗五的方法測量和計算得到此時的反射系數Γo ；

　　（8）要求反復測量三次，并處理數據（即參考實驗五方法，將根據測量得到的 Imin 、 Imax 、zmin1 等數據計算相應的反射系數） ； （9）再根據式（8-3）計算得到［S］參數。

　　4、實驗結果及數據處理

　　zmin0 = 79.56mm li= 12.760mm l2 = 36.984mm

　　匹配：直接法

　　5、結論

　　過本次實驗，我們知道了可變短路器實現開路的原理，學會了不同負載下的反射系數的側量、分析和計算方法，掌握了利用三點法側量分析和計算微波網絡的［S］參數。第一次測量匹配和開路情況時采用的是大駐波比方法，計算過程中發現駐波比小于6，于是重新使用直接法測量。

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