微波电路-实验内容 - 图文

微波通信概述

微波无线通信是以空间电磁波为载体传送信息的一种通信方式，构建微波无线通信时不需要用线缆连接发信端和收信端。因而在航空航天通信、海运和个人移动通信以及军事通信等方面，微波无线通信是其它通信方式所不可替代的。微波通信是一种先进的通信方式，它利用微波（载频）来携带信息，通过电波空间同时传送若干相互无关的信息，并且还能再生中继。由于微波具有频率高、频带宽、信息量大的特点，因此被广泛地应用于各种通信业务中。如微波多路通信，微波接力通信，散射通信，移动通信和卫星通信等。同时，用微波各波段的不同特点可实现特殊用途的通信，具体如下：A. S-Ku波段的微波适于进行以地面为基地的通信；B. 毫米波适用于空间与空间之间的通信；C. 毫米波段的60GHz频段的电波大气衰减大，适用于近距离的保密通信；D.90GHz频段的电波在大气中衰减很小，是一个无线电窗口频段，适用于地—空和远距离通信。E.对于很长距离的通信L波段更适合。

微波通信的主要特点

根据所传输基带信号的不同，微波通信又分为两种制式。用于传输频分多路——调频（FDM-FM）基带信号的系统称作模拟微波通信系统。用于传输数字基带信号的系统称作数字微波通信系统。后者又进一步的分为PDH微波和SDH微波通信两种通信体制。SDH微波通信系统是未来微波通信系统发展的主要方向，利用调制和复用技术，一条微波线路可以传送大量的信息。这是微波通信的一个主要优点，例如，一个标准的4GHz微波载波，带宽约为10%~20%，可以传送几万条电话信道或几十万条电视信道。

微波通信系统的组成

微波通信传输线路的组成形式可以是一条主干线,中间有若干分支,也可以是一个枢纽站向若干方向分支.但不论哪种组合形式,主要是有由微波终端站、中继站和分路站等组成的。如图所示：

终端站 中继站 再生中继站 终端站

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微波微带电路系统实验设计平台

微波微带电路系统实验设计平台

一、适用范围

本设计平台主要面向各大中专院校微波通信工程、电子工程、通信工程等专业开设的《微波技术》、《微波电路》、《天线原理》、等课程的实验教学及课程设计、毕业设计而研制的最新产品。全开放的电路设计理念，让学生更好的了解和掌握微带电路的原理，为以后实际工作打下基础。实验系统集成再现了微波信号的产生、变换、滤波、传输、放大、发射、接收等过程，其开放式的机构灵活的拨动开关方式不但能满足各院校的实验教学要求，而且能较多地锻炼学生的动手能力、思考能力、创新能力。

二、实验系统特点

1. 设计平台以教学示范为宗旨,并按照微波通信设备工业标准思路来设计,完整的组成一个微波通信收发系统。同时也能实现单元电路的测试实验。

2. 设计平台用全开放微带电路来实现,彻底解决了封闭式电路给实验教学带来的弊端,让学生直观的看到每部分单元电路,了解微带电路的实际结构和特点,这种设计理念为我公司独创,在国内尚属首例。

3.在设计平台中,每部分主要电路前后均留有独立的测试点,配上分路开关可单独进行单元电路的测试和监测,同时可用100M示波器监测视音频信号传输,测试点均为标准接口(SMB)。

4.系统提供了很强大的二次开发平台接口,通过电路中分路开关的设置，把自己设计的电路板通过标准电缆接头接入实验平台系统中,从而验证自己的设计成果。同时系统配有主流的ADS设计软件,并提供相关教程与实例,辅助学生进行设计。

5.设计平台可配本公司研制的微波综合测试仪（HD6618型）。本测试仪器包含扫频仪、 功率计、频率计、选频放大器。是电磁场与电磁波相关实验的首选配置仪器。同时本综合测试仪可选配驻波电桥或测量线,无需配置矢量网络分析仪,即可完成各种微波部件的测量，包括天线方向图与增益的测试。

6.设计平台在完成整机通信的同时,不仅包括测试通信系统中的部件测试，还包括单独测试的微波部件(如高低通滤波器、带阻滤波器、传输线等),使开发平台中微波部件尽可能全面，由此来拓宽学生的知识面。

7.该设计平台设计在微波S波段,工作频段:2-3GHz,为了满足用户对实验室建设的不同需求,可根据用户需求而设定工作频点。另外，收发端口外接双工滤波器实现系统双工通信,可根据客户需要增大发射功率,进行长距离传输,通信质量不受影响,同时收发端天线可自由更替，系统传输彩色图像可直接在电脑上显示。

8.该平台实验内容分四大部分:微波电路部分、微波技术应用部分、微波通信传输部分、微波天线测试部分。

三、实验功能

1、能同时传输彩色图象信号和话音信号。 2、通信自由空间传输达4Km(无阻挡)。

3、完成话音和数据的调制、变频、放大、发射和接收解调。

四、收发平台设备主要性能指标

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（一）、发信设备主要性能指标

1、工作频段：2.0~2.7GHz，S波段。可根据用户要求设定频段。 2、输出功率：7dBm~20dBm(5~100mW)并可调节。

3、频率稳定度：±5ppm 或 (1~2)310-5 4、本振相噪：1k -70dBc 10k -80dBc 5、杂散发射：-60dBc 6、通频带宽度：20MHz

7、视频调制方式：AM，音频调制方式：FM 8、调制器输出电平：0dBm±2dB

（二）、收信设备主要性能指标

1、工作频段：2.0~2.7GHz，S波段。 2、本振频率稳定度：±5ppm 或 (1~2)310-5 3、通频带：20MHz

4、接收机灵敏度：-70~-30dB

5、自动增益控制范围（AGC）：50dB

五、收发平台系统框图

配套教材《数字微波通信系统》 唐贤远 李兴（2004. 5） 电子工业出版社

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实验一 微波通信系统视频与音频传输实验

一、实验目的

1.了解微波发信平台与接收平台的基本结构与主要设计参数。 2.利用实验单元电路的实际测量了解发信机与收信机的特性。

二、预习内容

1.预习变频器（锁相本振源、混频器、滤波器），功率放大器的原理的理论知识。 2.预习锁相本振源、混频器、滤波器、天线、和功率放大器的设计原理。

三、实验设备

项次 1 2 设备名称 摄像头 监视器 数量 1只 1只 备注 四、理论分析

本设计平台是一套短距离、点对点的微波电视发送和接收系统，它将现场摄得的视频、音频信号以微波方式传送，再向电视中心站或有线电视站发送。

伴音采用FM，图像采用AM，分别调制到中频信号70MHz附近（双载波），经过中频滤波，再经上变频输出为2.0-2.7GHz射频信号。经功率放大器放大后，最终由天线发射出去。

五、主要技术指标

1、工作频段：2.0~2.7GHz，S波段。可根据用户要求设定频段。 2、输出功率：7dBm~20dBm(5~100mW)并可调节。

3、频率稳定度：±5ppm 或 (1~2)310-5 4、本振相噪：1k -70dBc 10k -85dBc 5、杂散发射：-65dBc

6、通频带宽度：±20M

7、视频调制方式：AM，音频调制方式：FM

8、70M调制器输出电平：0dBm±2db 9、接收平台灵敏度：-70~-30dB 10、自动增益控制范围（AGC）：40dB 11、工作电源：220AC输入,+12V,+5V(DC)输出

六、发信平台原理简介

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1、原理方框图

天线 隔离器 耦合器 功率放大器 带通滤波器 音频信号 视频信号 调制器 可变衰减器 70MHz滤波器 混频器 图1 发信系统方框图 类型 话音 电视 数字话音 数据 4kHz 6MHz 64kHz 50kHz~1.5MHz 图2 典型的通信信道带宽 带宽 锁相本振源

2、发信平台物理链路基本概念：

发信系统如图3-1所示。当输入信号(话音、数据和图象)对中频70MHz进行调制后，得到一个中心频率为fm的调制信号，通过20dB可调衰减，经中频滤波器滤去信道通带外的各次谐波，然后用一个本振信号与中频信号送至混频器，混频器执行乘积功能，得出双边带信号产生已调载波。也就是说，混频输出包含有下边带fLO-fm和上边带fLO+fm。后送至微波带通滤波器，得出上变频载波信号（和频），并滤除带外无用信号。功率放大器放大此信号，最后送到天线发射。

七、收信机原理简介

1、 原理方框图 天线 视频信号 音频信号 解调器 70MHz 滤波器 AGC放大器 隔离器 低噪放 功分器 带通 滤波器 混频器 70MHz滤波器 锁相本振源

图3 收信系统方框图 5

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2、收信机物理链路基本概念：

收信机如图3-3所示。在接收平台处，接收天线收到的信号是发射机发出的射频信号，接收到的射频信号首先经低噪声放大器抑制噪声放大信号,经微波带通滤波器滤波后,送至混频器与接收平台本振信号进行混频(差频)，得出下边带信号。也就是，使用的本振频率与发射机本振频率偏移的方向不同，得出中频IF信号。

中频信号经中频滤波器消除不必要的谐波成分，送至中频AGC放大器放大。中频AGC放大器和滤波器有高的增益和窄的带宽，比单独使用高增益RF放大器时有较小噪声功率。采用中频自动增益控制电路，当发生传输信号衰落时，它可以自动的提高增益来补偿衰减。当传输信号增大时,它可以减小增益抑制信号过强，从而保持信号传输的平稳性。最后中放输出送至解调器恢复语音和视频信号。

八、实验步骤

1、连接好解调器和J21接头处的电缆，摄像头电源线为红色，语音线为白色，视频线为黄色。监视器视频线为黄色，音频线为红色。

2、接上稳压电源。

3、开机预热5分钟，开启监视器。此时应出现清晰的图象，对摄像头话音口说话，监视器能听到清楚的声音。

4、调节发信平台中的可变衰减器(0~20dB)，图象和语音质量会因衰减的大小而变化。

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实验二 中频调制器实验

一、实验目的

1.了解调制器的基本结构与主要设计参数。 2.利用实验模块的实际测量了解调制器的特性。

二、预习内容

1.预习调制器原理的理论知识。 2.预习调制器设计原理。

三、实验设备

项次 1 2 设备名称 频谱仪 100M双踪示波器 数 量 1套 1套 备 注 四、理论分析 调制过程是将低频信号搬移到高频段的过程，是用低频信号去控制高频振荡器，使高频振荡器输出信号的参数（幅度、频率、相位）随着低频信号的变化而变化，从而实现将低频信号搬移到高频段，由高频信号携带进行传播。调制过程在发信端，完成调制过程的装置叫调制器。解调过程是调制的反过程，即把低频信号从高频载波上搬移下来的过程。解调过程在接收端，实现解调的装置叫解调器。

调制器原理

为了实现图像和语音信号的同步传播，往往在发送端同时采取幅度和频率两种调制方式。其中，图像采取幅度调制，语音则采取频率调制。同时为了避免相互干扰，采用双载波分别携带两种低频信号。

(1) 图像调制

图像视频信号VF对70MHz载波Fp信号进行幅度调制（AM）, 其原理见图1所示。

低频视频VF AM调制器 70MHz 高频本振载波Fp 图1 AM调制器原理

视频VF信号、载波Fp和已调波RFp信号的波形可用示波器监测，三者之间的关系在有关通信原理的书籍中均有介绍，在此不再赘述。这里给出载波Fp和已调波RFp信号的频谱实测图见下图2、图3所示：

已调射频RFp 7

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图2 高频本振载波Fp信号频谱

(2) 语音调制

音频信号SF对63.5MHz载波Fs进行频率调制（FM）, 其原理见图4所示。

高频本振载波Fs和已调射频RFs信号实测频谱见图5、图6所示。

图4 FM调制器原理

低频音频SF 63.5MHz 高频载波Fs 已调射频RFs 图3 AM已调波RFp信号频谱

图5 高频载波Fs信号频谱

图6 FM已调波RFs信号频谱

(3) 信号的合成传播

将两路分别携带图像和语音信号的高频载波合成同时发送，其原理见图7所示。

图7 AM&FM双载波调制原理

低频视频VF 低频音频SF 高频本振载波Fp 70MHz AM调制器 63.5MHz 副载波Fs 合成

RF双载波 8

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RF双载波无调制（空载波）和已调制的信号频谱实测图见图8、图9所示：

图8 Fp & Fs双载波（空载波）频谱

五、硬件测量

图9 AM&FM双载波调制信号频谱 1．用示波器测试调制器监测点语音信号和视频信号 2．同上仪表测试调制器监测点已调制载波输出信号。 3．用频谱仪测试调制器输出端已调制载波信号。

4．同上仪表测试不加调制信号时载波输出信号。（断开图象和语音信号）

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实验三 中频解调器实验

一、实验目的

1、了解解调器的基本结构与主要设计参数。 2、利用实验模块的实际测量了解解调器的特性。

二、预习内容

1、预习解调器原理的理论知识。 2、预习解调器设计原理。

三、实验设备

项次 1 2 设备名称 频谱仪 100M双踪示波器 数量 1套 1套 备注 四、理论分析

完成调制过程的装置叫调制器。解调过程是调制的反过程，即把低频信号从高频载波上搬移下来的过程。解调过程在接收端，实现解调的装置叫解调器。

对于普通的单载波AM信号，由于载波信号的包络反映了调制信号的变化规律，因此常采用非相干解调，即普通的检波方式实现解调。但对于合成双载波调制信号的解调则不能简单地采用这种方式，往往采取“同步检波”（相干解调）。其原理见图1所示。

在此解调过程中，接收端的本振70MHz要与发送端的本振载波同步较为重要。否则，即使能够保证音频FM信号的解调，也难以保证图像AM信号的解调。为此，接收端采用锁相环PLL方式产生本振。

图1 AM&FM同步解调原理

射频RF 70MHz 本振Fp FM鉴频 输出音频SF 混频

AM检波 输出视频VF 五、硬件测量

1．用示波器测试解调器监测点已调载波输入信号。

2．同上仪表测试不加调制信号时载波输出信号。（断开图象和语音信号）

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实验四 中频带通滤波器测量及其设计

一．实验目的

1、了解基本带通滤波器之设计方法。

2、利用实验模组实际测量以了解滤波器的特性。

二．预习内容

1、熟悉滤波器的相关原理。 2、熟悉滤波器设计的相关理论知识。

三．实验设备

项次 1 2 设备名称 HD6618综合测试仪 中频带通滤波器 数量 1套 1个 备注 或矢量网络仪

四、中频带通滤波器的测量

（一） 滤波器幅频特性的测试

1、综合测试仪器的校正（以收信机的前级中频滤波器为例）

（1）直接将综合测试仪RF输出接检波器，按工作设定的中心频率点70MHz，信号输出衰减0dB，带宽100MHz在显示器上可以看到检波后的图形曲线，接法如下图1所示：用电平线1指示该电平。

入 中心频率70MHz 出 图 1

(2) 将开关S6拨到监测端，J20、J21分别为输入输出端，此时将滤波器接入测试电路中。

检波器

11 YA 输入 YB 输出 RF 输出 HD6618 被测滤波器 图 2

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测得中频带通滤波器的通带特性如下图3所示：

图 3

五、中频滤波器硬件测量

1、测量中频带通滤波器的S11及S21参数以了解LC型带通滤波器电路的特性。 2、测量中频滤波器的以下参数 滤波器中心频率fo

1db工作带宽及3dB工作带宽 通带衰减量AP(dB) 阻带衰减量AX(dB)

回波损耗及其驻波特性VSWR

六、 实例分析

1、设计一个衰减为3dB，截止频率为75MHz的切比雪夫型1dB 纹波LC低通滤波器（Zo=50ohm），并且要求该滤波器在100MHz至少有20dB 的衰减。 解：

步骤一：决定规格。

电路阻抗(Impedance): Zo = 50ohm

截止频率(Cutoff Frequency): fc = 1550MHz 截通频率(Stopband Frequency): fx = 1500MHz

通带衰减量(Max. Attenuation at cutoff frequency): Ap = 3dB 阻带衰减量(Min. Attenuation at stopband frequency): Ax = 20dB

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实验五 可调衰减器的测试

一、 实验目的

1、了解可调衰减器的原理及基本设计方法。 2、用实验模组实际测量以了解可调衰减器的特性。 3、学会使用ADS软件对衰减器设计及仿真，并分析结果。

二、预习内容

1、熟悉衰减器的理论知识。 2、熟悉可调衰减器的可调原理。

三、实验设备

项次 1 2 3 设 备 名 称 HD6618综合测试仪 可调衰减器单元电路 ADS软件 数量 1套 1组 1套 备 注

四、理论分析

可调衰减器是微波系统发射前端一项必不可少的单元电路，防止中频信号过大对后级电路造成影响，可通过可调衰减器来改变中频信号的大小。其衰减量和放大管的共工作电压有一定的关系。

五、硬件测量

以发信机上可调衰减器为例：

1.将开关S5拨至通路端，S6拨至监测端，J16、J14分别为信号的输入输出端。 2.将可调衰减器接入电路，测量其衰减量的变化范围。标准值为2到20dB。 3.在衰减5dB的情况下为系统的正常工作状态。

图 1

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4．用综合测试仪分别测试可调衰减器两个端口(J16,J14)的驻波特性，并将测量结果记录于（图3）中。

5．实验记录表为以下表：

可调衰减器最大衰减量 可调衰减器最小衰减量 可调衰减器输入端口回波损耗 可调衰减器输出端口回波损耗

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图2 dB dB dB dB 图 3 微波微带电路系统实验设计平台

实验六 AGC放大器的测试

一、实验目的

1、了解AGC放大器的原理及基本设计方法。 2、用实验模组实际测量以了解AGC放大器的特性。

3、学会使用ADS软件对AGC放大器设计及仿真，并分析结果。

二、预习内容

1、熟悉功率分接的理论知识。 2、熟悉AGC放大器的理论知识。

三、实验设备

项次 1 2 3 设 备 名 称 HD6618综合测试仪 AGC放大器电路 ADS软件 数量 1套 1组 1套 备 注 四、理论分析

当输入信号电压变化很大时，AGC放大器保持输出端输出电压恒定或基本不变。具体地说，当输入信号很弱时，放大器的增益大，自动增益控制电路不起作用；当输入信号很强时，自动增益控制电路进行控制，使输出端的增益减小。这样，当接收信号强度变化时，放大器的输出端的电压或功率基本不变或保持恒定。

五、硬件测量

以收信机为例：

1.将开关S6、S5均拨到监测端，J18、J19分别为信号的输入输出端。

2.将开关S7拨至自动，把AGC放大器单元电路接入测试电路中，测得标准增益值为10到15dB左右。 3.将开关S7拨至手动，调节电位器W2，观察增益值的变化并记录可调增益范围。

图1

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4. 如下图所示，测量AGC放大器输出端的回波损耗，从而计算输出端口的驻波值和反射系数。

5．实验记录表为以下表：

AGC放大器固定增益值 AGC放大器增益的可调范围（手动状态） AGC放大器输入端口回波损耗 AGC放大器输出端口回波损耗 AGC放大器的工作带宽

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图2 dB dB dB dB MHz 图 3 微波微带电路系统实验设计平台

实验七 微波锁相振荡器的测试

一、实验目的

1、了解微波锁相振荡器的基本原理与设计方法，加深对基本锁相环工作原理的理解。

2、熟悉微波锁相环数字频率合成器的电路组成与工作原理，测量以了解微波锁相振荡器的特性。 3、学会使用微波软件对射频微波锁相振荡器的设计和仿真，并分析结果。

二、预习内容

1、熟悉振荡器的原理等理论知识。 1、熟悉锁相振荡器设计的相关理论知识。

三、实验设备

项目 1 2 3 4 设备名称 频谱仪或综合测试仪 微波锁相环振荡器 SMB电缆 万用表，螺丝刀 数量 1组 1套 1根 1套 备注 四、实验内容

测试仪表：频谱仪

1、输出信号的相位噪声以及谐波电平值。 2、测试输出频率，输出功率，杂散抑制。 下图为参考样图：

图 1 锁相本振信号 17

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测试仪表：HD6618综合测试仪

1、将锁相输出J8直接连到测试仪的功率，频率测试端，测试锁相输出的频率及功率值。

五、实验步骤及注意事项

1、以发信机为例，将拨段开关S2拨到锁相输出端,将输出开关S3拨到监测端。

2、用射频电缆线将J8输出信号连接到综合测试仪的功率/频率输入端，将功能选择键选择频率测试功能，测量锁相环输出频率（因每套系统发射频率有所不同，故测得输出频率不固定）。如下图

3、将功能选择键选择功率测试功能，测量锁相环输出功率，测得输出功率在5到8dBm左右。如下图

4、将本振输出端接到综合测试仪的频率测试输入端,直接测得本振频率及输出电平,并进行记录.

测量输出频率 输出功率 MHz dBm 六、实验报告要求

画出电路框图及电原理图，了解MC12179芯片的工作原理及锁相环输出信号的原理。根据试验内容，画出相应的波形并记录相关数据。

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实验八 压控振荡器(VCO)的测试

一、实验目的

1、了解变容二极管的基本原理与压控振荡器的设计方法。 2、利用实验模块的实际测量使学生了解压控振荡器的特性。 3、学会使用微波软件对压控振荡器进行设计和仿真，并分析结果。

二、预习内容

1、熟悉VCO的原理的理论知识。 2、熟悉VCO的设计的有关的理论知识。

三、实验设备

项目 1 2 3 4 设备名称 HD6618综合测试仪或频谱仪 微波压控振荡器 SMB电缆 万用表，螺丝刀 数量 1组 1套 1根 1套 备注 四、硬件测量

以发信机为例

1、将锁相环工作开关S2拨至压控VCO电压工作状态（左边），开关S3拨到左边监测端。

2、通过射频电缆线将J8连接到综合测试仪的功率/频率输入端，同时调节电位器W2,观察输出电压的改变，用万用表在测试点PLO处测量电压，同时观察频率的变化并完成下列实验内容。

调整VCO可调电压电位器，并记录所测频率值,电压值在”VOLTAGE”处测得。

将VCO输出端接到综合测试仪的频率测试输入端,直接测得压控振荡的频率,并进行记录. 最大________ MHz。 最小________ MHz。

3、测试项目： (1) 工作频率范围：

指满足各项指标要求的电调谐或机械调谐频率范围 ,用起止频率表示, 单位为MHz或GHz。 (2) 射频输出功率：

指给定条件下输出功率的大小，以 dBm表示(1mw为0dBm)，比锁相环输出信号功率值略低，在5dBm左右。

(3) 功率平坦度（需频谱仪测试）：

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指输出功率在工作频率范围内的变化。以± dBm表示。 (4) 调谐电压范围：

指对应电调带宽起止电压，用伏特（ V）表示。测得数值在0到5V左右。 (5) 推频系数（需频谱仪测量）:

指振荡器输出频率随电源电压变化的敏感程度用 MHz/V表示。 (6) 谐波电平（需频谱仪测量）：

指与输出频率相干的邻近基波的谐波或分谐波含量与载波电平之比. (7) 杂散电平或寄生频率范围（需频谱仪测量）：

指出输出频率不相干的无用频率含量与载波电平之比。用 -dBc表示。 (8) 电源要求：

指直流工作电压±Ｖ。电流 mＡmax及电源纹波大小（mＶ）。 (9) 相位噪声：

指短期频率稳定度。用频域的单边带相位噪声谱密度表示。通常以 —dBC/Hz/100KHz表示。其中的100KHz表示偏离载频100KHz处 。 测得以上数值，并进行记录。

5、 实验总结

(1) 掌握H384、H385等芯片的功能。

(2) 运用上述芯片自行设计一VCO振荡器，输出频率在2.2GHz到2.4GHz可调，输出功率在0dBm左右。

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实验九 微波带通滤波器设计及其测量

一．实验目的

1、了解基本带通滤波器之设计方法。

2、利用实验模组实际测量以了解滤波器的特性。

3、学会使用微波软件对低通和高通滤波器的设计和仿真，并分析结果。

二、预习内容

1、熟悉滤波器的相关原理等理论知识。 2、熟悉滤波器设计的相关理论知识。

三、实验设备

项次 1 2 3 设备名称 HD6618综合测试仪 微带滤波器 微波软件ADS2003软件 数量 1套 1个 1套 备注 或矢量网络仪 微波软件 四、微波带通滤波器的测量

以发信机上面的带通滤波器为例：

1、滤波器幅频特性的测试

⑴ 将综合测试仪打到2000MHz-2.7GHz档位，直接将综合测试仪RF输出接检波器，按工作设定的中心频率点，信号输出衰减0dB，带宽100MHz在显示器上可以看到检波后的图形曲线，用电平线1指示该电平。

入 中心频率2.3GHz 出 微带滤波器

图 1 21

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(2)从试验箱上取下滤波器，将滤波器连接到测试电路中，测得通带特性如下图2所示：测试传输特性参数，并记录。

插入损耗在5到10dB左右，带外抑制在45dB以上。

图2

YA 输入 YB 输出 RF 输出 HD6618 被测滤波器 检波器 图3 滤波器的通带特性

2、滤波器S11参数中驻波的测量 (1) 综合测试仪的校正

按图4接好驻波电桥，信号输出衰减0dB，带宽100MHz在显示器上可以看到检波后的图形曲线，用电平线1指示该电平。

图 4

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(2) 驻波比的测试

按图5所示,连接好测试部件。衰减值0dB, 带宽100MHz进行测量。读出回波损耗最高点值，用电平线2表示。比较出电平线1与2的差值，在附录4中查出相对应的驻波比值。 注：滤波器因是无源器件所以不分输入与输出。

中心频率f 插入损耗 带外抑制 1db和3db带宽 输入输出端口回波损耗及驻波比值

图 5 测试指标如下（根据每台实际测试结果填写）:

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实验十 微波放大器设计与测量

一、实验目的

1、了解微波功率放大器的基本原理与设计方法。 2、利用实验单元电路实际测量以了解放大器的特性。

3、学会使用微波软件对射频放大器的设计和仿真，并分析结果。

二、预习内容

1、熟悉放大器原理等理论知识。 2、熟悉放大器设计相关理论知识。

三、实验设备

项次 1 2 3 设备名称 HD6618综合测试仪 微波功率放大器模块(发信机) ANSOFT DESIGNER V1.0 数量 1台 1组 1套 备注 或频谱仪、网络仪 微波软件 四、硬件测量

以发信机为例：

1、准备综合测试仪，测量软件，电脑、相关模块，电缆线，若干小器件等。 2、用HD6618综合测试仪测放大器幅频特性和增益的步骤

（1）将开关S1拨到监测端，此时J4为信号输入端，J1为信号输出端。

（2）首先将测试以输出信号衰减15dB左右进行测试仪的自校准，接入检波器如图

图1

（3） 将功率放大器接入测试电路，注意：测试仪射频输出端连接到放大器输入端J4，放大器输出端J1连接到测试仪通道B,勿接反，否则操作不当会损坏放大管。

（4） 试验箱通电后，测试仪显示屏上校准和测试的差值即为增益值（标准测得值在30db左右）。 增益值的定义

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一个被测对象的增益能用比较法测得1 dB的精确值，方法如下：把测试对象输入端接到扫频仪的RF输出端，调整扫频仪上的粗细衰减器使测试对象接到不过载，其输出电压经过检波器检波后送入Y轴通道显示出来。调节显示器灵敏度使之满度，并保持不变，移动一条参考电平线到这一显示高度，此时记下仪器上衰减器的dB值，再把检波器与仪器RF输出端短接，增加高频输出电压直到显示的曲线与参考电平线再度重合，衰减器新旧读数之差，即为被测对象以值为dB单位的增益。

图 2

（5） 带内波动

带内波动可由显示屏上刻度线指示的刻度直接读出。在功率放大器工作频率点±100MHz左右增益的差值即为带内波动值，标准测得值在±2db左右。 3、 电压驻波比的测试 （1） 测试仪的校正

如图3所示，直接将综合测试仪RF输出接驻波电桥。按工作设定的中心频率点，信号输出衰减-20dB，带宽20MHz在显示器上可以看到检波后的图形曲线，用电平线1指示该电平（输入端口为J2，输出端口为J6）。

图 3 25

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（2）驻波比的测试

按图4所示,连接好测试部件。衰减值-20dB, 带宽40MHz进行测量。读出回波损耗最高点值，用电平线2表示。回复到未接被测件的状态，通过衰减器读出电平线的差值，在附录4中查出相对应的驻波比值。

4、实验总结

（1）了解放大管ERA-1、ERA-3等芯片的特性及参数。

（2）自行设计一功率放大器：G=30,带内波动3dB左右，F=2.4G左右，输入信号-10dBm到0dBm。

图4 26

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实验十一 微波功分器的测试

一、实验目的

1、 了解功分器的原理及基本设计方法。 2、用实验模组实际测量以了解功分器的特性。

3、学会使用ADS软件对功分器设计及仿真，并分析结果。

二、预习内容

1、熟悉功率分接的理论知识。 2、熟悉功分器的理论知识。

三、实验设备

项次 1 2 3 设备名称 HD6618 综合测试仪 功分器模块（收信平台内） ADS软件 数量 1套 1个 1套 微波软件 备注 四、硬件测量

1、分别测量功分器两个输出端口的S11及S21,以了解功分电路的特性。 2、准备电脑，测量软件，及若干小器件。

3、关闭实验箱电源。将开关S1拨上,选择J5为输入测试点,J4,J7为输出测试点. 4、测量步骤:

（1）用综合测试仪分别测试功分器两个端口的幅频特性，并将测量结果记录于表中。

图1 27

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（2）用扫频仪分别测试功分器两个端口的驻波特性，并将测量结果记录于表（1）

5．实验记录表为以下表：

功分器输出J4端口电平值 功分器输出J7端口电平值 功分器输出J4端口回波损耗 功分器输出J7端口回波损耗

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图2 dBm dBm dB dB 表1 微波微带电路系统实验设计平台

实验十二 微波隔离器的实验

一、实验目的

1、了解隔离器的基本原理。

2、用实验模组实际测量以了解隔离器的特性。

二、预习内容

1、熟悉隔离器的理论知识。

三、实验设备

项次 1 2 设备名称 HD6618综合测试仪 隔离器（连接天线处） 数量 1套 1个 备 注

四、基本原理

1、在放大器的输入端或输出端，通常要接入一个隔离器，以免外部负载故障时，不至于损坏放大器。 2、常见的隔离器，是由一个铁氧体环流器在其第3端口接上匹配负载得到的。环流器的信号是由端口1流向端口2，端口2流向端口3，端口3流向端口1，形成环流。由于在端口3接了一个匹配负载（内附）将信号吸收了，这就形成了一个单行器。

3、信号只能由端口1流到端口2，而端口2的信号（通常都是反射）是回不到端口1的。这就起了隔离作用，因此常称隔离器。

4、隔离器的指标有：端口1到端口2的插损，端口2到端口1的隔离度，端口1的输入驻波比，而端口2的驻波比通常是不管的。

五、硬件测量

1、首先进行综合测试仪的校正（如下图），校正完成后在收信机或发信机上取下隔离器，分清输入端口与输入端口（箭头指向为输出端）。测量隔离度时反接，扫频输出端连接隔离器的输出端（即箭头指向方向），隔离器的输入端连接测试仪的输入端。测试正向差损时则相反接法。

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2、测得隔离度如下图所示:

3、通过衰减器(如下图)进行读数，并记录。

4、硬件测量的结果如下为参考值：

（1）插入损耗，一般要求通带内插损≤0.3dB （2）驻波比，一般要求通带内驻波比≤1.2 （3）隔离度，一般要求频带内≥20dB

5、测量隔离器正向输入时（端口1）的插入损耗和反向输入时（端口2）的隔离度（如下图）。

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6、测量隔离器输入端口1的回波损耗和输出端口2的回波损耗（如下图）。

7、实验记录表为以下表：

隔离器正向插入损耗 隔离器反向隔离度 隔离器输入回波损耗 隔离器反向回波损耗 dB dB dB dB

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实验十三 微波定向耦合器的测试

一、 实验目的

1、了解定向耦合器的原理及基本设计方法。 2、用实验模组实际测量以了解定向耦合器的特性。

3、学会使用ADS软件对定向耦合器设计及仿真，并分析结果。

二、预习内容

1、熟悉功率分接的理论知识。 2、熟悉定向耦合器的理论知识。

三、实验设备

项次 1 2 3 设 备 名 称 HD6618综合测试仪 定向耦合器电路 ADS软件 数量 1套 1组 1套 备 注 四、理论分析

定向耦合器是微波系统中应用广泛的一种微波器件，它的本质是将微波信号按一定的比例进行功率分配。定向耦合器一般由传输线构成，同轴线，矩形波导，圆波导，带状线，微带线都可以构成定向耦合器，但从耦合器的机理来看，主要分为四种，小孔耦合，平行耦合，分支耦合及匹配双T。

五、硬件测量

1、分别测量定向耦合器两个输出端口的S11及S21,以了解功分电路的特性。 2、准备电脑，测量单元电路（在发信机上），及测试电缆。 3、关闭实验箱电源。 4、测量步骤:

（1）用综合测试仪分别测试定向耦合器两个端口(J2,J3)的幅频特性（图1），并将测量结果记录于表1中。

图1

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（2）用综合测试仪分别测试定向耦合器两个端口(J2,J3)的驻波特性（图2），并将测量结果记录于表1中。

5．实验记录表为以下表：

定向耦合器输出端口插入损耗 定向耦合器耦合端口插入损耗 定向耦合器输入端口回波损耗 定向耦合器输出端口回波损耗

图2 dB dB dB dB 表1 33

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实验十四 带阻滤波器的测量

一、实验目的

1、了解基本带阻滤波器之设计方法。

2、利用实验模组实际测量以了解滤波器的特性。

二、 预习内容

1、熟悉滤波器的相关原理等理论知识。 2、熟悉滤波器设计的相关理论知识。

三、实验设备

项次 1 2 3

设 备 名 称 综合测试仪HD6618 带阻滤波器 仿真软件ADS 数量 1套 1个 1套 备 注 或矢量网络仪 四、 实验理论分析

滤波器的种类

1、以信号被滤掉的频率范围来区分，可分为低通（Lowpass）、高通（Highpass）、带通（Bandpass）及带阻（Bandstop）四种。若以滤波器的频率响应来分，则常见的有巴特渥兹型(Butter-worth)、切比雪夫I型(Tchebeshev Type-I)、切比雪夫Ⅱ型(T chebeshev Type-Ⅱ)及椭圆型(Elliptic)等，若按使用元件来分，则可分为有源型及无源型两类。其中无源型又可分为L-C型(L-C Lumped)及传输线型(Transmission line)。而传输线型以其结构不同又可分为平行耦合型(Parallel Coupled)、交叉指型(Interdigital)、梳型(Comb-line)及发针型(Hairpin-line)等等不同结构。

2、带阻滤波器作用是减弱（或减少）一定频率范围内的信号，但容许低于下限截止频率和高于上限截止频率的信号通过。

五、微波带阻滤波器的测量

1、滤波器幅频特性的测试

滤波器S21参数中的中心频率、带外衰减量、带内波动量及插入损耗dB值的确定。

（1）将扫频仪输出衰减置0dB，接上滤波器，J10，J11分别为两测试端口,直读频标，选择适当的频带宽度进行测量，可以测出滤波器中心频率，在2000-2700MHz档，比较滤波器中心频点和参考电平线的差值，即为插入损耗值（通过衰减器进行读数）。

校准步骤如下图:

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图1

（2）校准后,连接带阻滤波器,测试其通带特性,如下图所示:

图2

2、滤波器S11参数中驻波的测量

驻波比的测试

按图3所示,连接好测试部件。衰减值0dB, 带宽20MHz进行测量。读出中心频点的回波损耗， 用电平线2表示。比较出电平线1与2的差值，在附录4中查出相对应的驻波比值。(注：滤波器不分输入与输出。)

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3、测量微波带阻滤波器的以下参数

滤波器中心频率fo

阻带范围 滤波器信号在阻带的工作带宽 插入损耗 AP(dB) 工作带宽内功率的平均损耗

带内波动 （dB） 工作带宽范围内最大值与最小值之差

阻带衰减量AX(dB) 截止频率偏移±70MHz的频点与截止频点的差值 驻波特性VSWR 工作带宽内的驻波比 测得以上数值,并进行记录。

图 3

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实验十五 高通滤波器的测量

一、 实验目的

1、了解基本高通滤波器之设计方法。

2、利用实验模组实际测量以了解滤波器的特性。

二、 预习内容

1、熟悉滤波器的相关原理等理论知识。 2、熟悉滤波器设计的相关理论知识。

三、 实验设备

项次 1 2 3 设 备 名 称 综合测试仪HD6618 微波高通滤波器 仿真软件ADS 数量 1套 1只 1套 备 注 或矢量网络仪 高通滤波器作用是去掉信号中不必要的低频成分，去掉低频干扰的滤波器。

四、射频高通滤波器的测量

1、滤波器幅频特性的测试

滤波器S21参数中的中心频率、带外衰减量、带内波动量及插入损耗dB值的确定。

（1）校准连接后，将扫频仪输出衰减置0dB，接上滤波器，端口分别为J12、J14，直读频标，选择适当的频带宽度进行测量，可以测出滤波器中心频率，在2000~2700MHz档，比较滤波器中心频点和参考电平线的差值，即为插入损耗值，同时记录带外抑制的值.校准接法如下图（图1）：

图1

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（2）校准后连接高通滤波器，测试其通带特性,测试结果如下图（图2）所示：

图 2

2、滤波器S11参数中驻波的测量

驻波比的测试

按图3所示,连接好测试部件。衰减值0dB, 带宽20MHz进行测量。读出中心频点的回波损耗，用电平线2表示。比较出电平线1与2的差值(通过衰减器进行读数)，即是回波损耗值,在附录4中查出相对应的驻波比值及反射系数。

图 3 3、测量微波高通滤波器的以下参数，并进行记录。

滤波器中心频率fo

高通通带范围 滤波器信号从低频阻带高频范围内的工作带宽 插入损耗 AP(dB) 工作带宽内功率的平均损耗 带内波动（dB） 工作带宽范围内最大值与最小值之差

阻带衰减量AX(dB) 截止频率偏移±70MHz的频点与截止频点的差值 驻波特性VSWR 工作带宽内的驻波比

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实验十六 低通滤波器的测量

一、实验目的

1、了解基本低通滤波器之设计方法。

2、利用实验模组实际测量以了解滤波器的特性。

二、 预习内容

1、熟悉滤波器的相关原理等理论知识。 2、熟悉滤波器设计的相关理论知识。

三、实验设备

项次 1 2 3 设 备 名 称 综合测试仪HD6618 微波滤波器 仿真软件ADS 数量 1套 1个 1套 备 注 或矢量网络仪 四、微波低通滤波器的测量

1、滤波器幅频特性的测试

滤波器S21参数中的中心频率、带外衰减量、带内波动量及插入损耗dB值的确定。

如图1连接，将扫频仪输出衰减置0dB，接上滤波器，J11,J13为输入输出端口,直读频标，选择适当的频带宽度进行测量，可以测出滤波器中心频率，在2000-2700MHz档，比较滤波器中心频点和参考电平线的差值，即为插入损耗值。同时测得带外抑制值并记录.实测结果如下图2所示:

图 1

图2

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2、滤波器S11参数中驻波的测量 驻波比的测试

首先进行校准如图3所示,再连接好部件,如图4所示:衰减值0dB, 带宽20MHz进行测量。读出中心频点的回波损耗，用电平线2表示。比较出电平线1与2的差值(通过衰减器进行读数)，在附录4中查出相对应的驻波比值。 注：滤波器不分输入与输出。

图3

图 4

3、测量微波低通滤波器的以下参数

滤波器中心频率fo

低通通带范围 滤波器信号从低频到高频阻带范围内的工作带宽 插入损耗 AP(dB) 工作带宽内功率的平均损耗

带内波动 （dB） 工作带宽范围内最大值与最小值之差

阻带衰减量AX(dB) 截止频率偏移±70MHz的频点与截止频点的差值 驻波特性VSWR 工作带宽内的驻波比

测得以上数据,并进行记录。

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实验十七 传输线的测试

一、实验目的

1、了解基本传输线、微带线的特性。 2、通过实际测量以了解微带线的特性。

二、预习内容

1、熟悉微波课程有关传输线的理论知识。 2、熟悉微波课程有关微带线的理论知识。

三、实验设备

项次 1 2 设 备 名 称 微带线单元电路 矢量网络分析仪 SMB连接线 数量 1套 1套 2根 备 注 四、硬件测量

1、测量50Ω微带传输线（收信机），J1,，J3为两端接口,适用频率为2000-2700MHz。 2、按照下面图示接法进行检波器的校正:

3、准备好实验用的器件和综合测试仪。 测量步骤：（50Ω微带线的S11测量：） 频率（MHz） 回波损耗 驻波比 输入阻抗 反射相位 2000 2200 2400

2600 注：开路、短路传输线为网络分析仪配套附件

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实验十八 天线的反射测试实验

一、实验目的

1、了解天线反射特性的基本原理。 2、用矢量网络分析仪测量以了解天线的特性。

二、预习内容

1、熟悉天线的理论知识。

三、实验设备

项次 1 2 设备名称 矢量网络分析仪或综合测试仪 微波天线 数量 1套 1副 备 注

四、理论分析

1、驻波比测试

测驻波比的连接与方法与测元件是一样的，只是要注意几个实际问题。 （1）天线是有辐射的

天线应置于空旷场所（有条件的话，最好在暗室或暗箱内测试），仪器应置于无强辐射处。当手摸电缆或仪器时，读数会变即属不正常。注意电缆外导体必须与连接器外壳接触良好，必要时还要考虑仪器是否要加屏蔽。 （2） 注意防止电缆出问题

2实际测量中要防止电缆出问题，不是实在必要，不宜通过电缆来进行测试，否则电缆的不完善将影响测试精度，作为测试电缆必须经过检验，其回损优于30dB为宜，随便找一根电缆可能只有十几个dB那是不行的。

2电缆不好能否进行三项校正来提高精度呢？原则上是可以的，用双阴加阳负载只适于1000MHz以下，而且老的PNA还要求电缆回损优于24dB才能校零，否则出错。

2 即使作为连接电缆，也常因接触不良与开短路现象造成仪器不能正常工作，通常以为是仪器故障，其实多半是电缆出了问题。 （3） 带有长馈线的天馈系统

在机房内测馈线端口驻波即天馈系统驻波，此时一般馈线较长，少则几米多则上百米，这其中有三种反射，一是天线入口的反射，常称远端反射；另一种是馈线到仪器的转接头的反射，称近端反射；还有就是最不好控制的馈线本身的反射。

2为了便于观测，现在多用驻波电桥来测试，它是一种差模器件，对共模50Hz有强的抑制，但

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是却带来了三种反射一起看的后果，造成反射的频响曲线起伏很大，当然最高点若也合格那是没有矛盾的。但经常有多点超出，此时用扫频仪在0.01扫速档是看不出来的（由于检波滤波电路起了平滑作用，若用1秒扫速就看见了），所以人们宁愿用扫频仪或标网而不愿用PNA。

一般说来天线输入口的反射都是合格的，但由于另两项的参与就出了问题，对于近端转接一般在米波问题不大，更高频段时就得注意，尽量要减少近端反射以减少它带来的超差。

2关于主馈管的反射问题，好的主馈管会帮你忙，因为它本身反射小，所以不怎么增加反射，而又引入了损耗，每1dB插损可增加2dB回损。但差的馈管就会造成某些频点叠加而超限，这只有靠取平滑值（即只看曲线的中心线，但有的用户是不会同意的，只好仍用扫频仪）。馈线差的那怕接上最好的负载（1.01）也会出现某个频率突跳的谐振现象，说明此馈管不宜在此频段使用，只好在其他频段试试。

其实用时域来观测这些反射，那是分得很清的，一般远端反射并不大。而馈管的分布反射并不很小，但这种检查由于没有条文规定，不能作为验收的依据，只是一种检查故障的方法。主馈线入口驻波不合格多半是天线指标不富余而后与馈线在某些频点反射叠加造成的，因为长达百米的多个分布反射在某一频点叠加起来的概率确实是存在的，大型馈管本身作到1.1就不错了，迫不得已馈管也得进口。

2、阻抗测量与匹配

仅仅为了验收，测驻波比已是，但若为了试制定型，为了得到更好的阻抗匹配，就得要作阻抗测量，以便看看有无改进余地。

阻抗测量采用矢网进行，那是很方便的，仪器自动点出阻抗在圆图上的轨迹，这儿提一下阻抗匹配。 对于某种器件或某种阻抗变换器，若有现成的软件进行设计与匹配的话，请尽量利用这些软件，这儿只是谈谈一般的简单的匹配原则与措施。阻抗匹配应在矢网上进行，其它仪器不知道改进方向，事倍功半甚至选错了对象。 （1）选择好参考面

设计一个器件，应当在力所能及的范围内尽量设计正确，仅仅只留下一个不好交待的地方，让调试去解决。因此我们只去对付一个反射点，假如一个器件或一个天线只有一个主要反射点的话，仪器的参考面就应当设在这里或尽量靠近，当然一般测试时都选择了器件的交界接插件上，譬如一个带电缆的振子，此时参考面不能选在插头上，而要选在电缆的末端焊接振子处。

假如在圆图上看见阻抗轨迹呈盘香状，那就要看看参考面是否选对了。

（2）调节器件能调的部位 使各频点的阻抗点迹能尽量集中在圆图上成一小团（先不急于匹配，先要将点子调集中），这样匹配后带宽能宽些，能调到又集中又匹配当然最好。 （3）调匹配

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2假如点子集中，并且实数靠近50Ω，虚数呈感性，那末串入适当容抗即可匹配。由于串电容不如并电容方便，因此可用一块小铜皮并上去再滑滑看（参见下面4中第5点）； 2假如实数对虚数偏容性，这时就要减窄或改细一些的引线试试看；

2假如在实轴上，但阻值不对，这时就要用到单节或两节λ/4变阻器。四节短阶λ/16的网络进行匹配效果也很好，但须有机助软件，手算困难。

五、硬件测量

用综合测试仪进行测量：

（1）接通综合测试仪的电源；

（2）将“B（线性）”通道接电桥的输出端，射频输出端接电桥的输入端，进行测试前的准备工作——校准。

（3）接上被测天线，比较接上天线与未接天线的差值，同时通过衰减器进行读数，此时测得的数值为回波损耗值。（回波损耗是表示信号反射性能的参数。回波损耗说明入射功率的一部分被反射回到信号源。例如，如果注入1mW (0dBm)功率给放大器其中10%被反射回来，回波损耗就是10dB。从数学角度看，回波损耗为-10log [(反射功率)/(入射功率)]。

（4）通过计算公式或查表得出反射系数及驻波比SVWR的值。（查询表见下页）

回波损耗，反射系数，电压驻波比, S11这几个参数在射频微波应用中经常会碰到, 他们各自的含义如下:

● 回波损耗(Return Loss): 入射功率/反射功率, 为dB数值。 ● 反射系数(Г): 反射电压/入射电压, 为标量。

● 电压驻波比(Voltage Standing Wave Ration): 波腹电压/波节电压。

● S参数: S12为反向传输系数，也就是隔离。S21为正向传输系数，也就是增益。S11为输入反射系数，也就是输入回波损耗，S22为输出反射系数，也就是输出回波损耗。

四者的关系：

VSWR=(1+Г)/(1-Г) (1) S11=20lg(Г) (2) RL=—S11 (3)

以上各参数的定义与测量都有一个前提，就是其它各端口都要匹配。这些参数的共同点：他们都是描述阻抗匹配好坏程度的参数。 其中，S11实际上就是反射系数Г，只不过它特指一个网络1号端口的反射系数。反射系数描述的是入射电压和反射电压之间的比值，而回波损耗是从功率的角度来看待问题。而电压驻波的原始定义与传输线有关，将两个网络连接在一起，虽然我们能计算出连接之后的电压驻波比的值，但实际上如果这里没有传输线，根本不会存在驻波。我们实际上可以认为电压驻波比实际上是反射系数的另一种表达方式，至于用哪一个参数来进行描述，取决于怎样方便，以及习惯如何。

用矢量网络分析仪测试：

仪器校正与测试

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（1）接通电桥上的放大器的电源；

（2）将仪器测试模式M设为精测； （3）A口设为测回损； （4）设置扫频方案如下：

⊿Fmin = 0.5KHz

BF = F0 - 0.005MHz ⊿F = 0.001MHz EF = F0 + 0.005MHz N = 11

（5）按测回损连接，即仪器输出口接到电桥输入口，仪器输入口接到电桥输出口。宽带测试时仪器输入口接到电桥输出边的预调口；

（6）在电桥开路（两测试夹分开）、光标在《校：开路》的情况下，按【执行】键校开路。画面转为方格坐标。（注：新软件则会直接出现《校：短路》）；

（7）在电桥测试端口接上短路器（两测试夹短路），按【执行】键校短路（新软件），或按【菜单】键后，将光标移到《短路》下，按【执行】键校短路。画面转为圆图坐标，光点在R=0处闪动。拔下短路器，光点在R=∞处闪动。说明仪器正常；

（8）接上标准负载后，R应在50±1Ω以内，X值应在±1Ω以内。说明仪器精度正常。可以进行测试；

若误差偏大，可按【菜单】键，将光标移到《校零》下，按【执行】键进行校零。再按【菜单】键，将光标移到《矢量》下，按【执行】键，将画面转为圆图坐标。

（9）接上待测天线，即可进行测试与调整；

（10）数据稳定后，可按【菜单】键，将光标移到《打印》下，按【执行】键，出现打印菜单；可选《屏打》打出曲线，可选《阻抗》打出数据。11个数据应当是渐变的，连成曲线应当是光滑的。若个别点突跳，可能是干扰，应该去掉或重测。

注：在需要进行宽带测试时，电桥可由输出的预调插座输出，则电桥将失去滤波特性，可当成宽带电桥使用。点数很多时，请改为“常规”测试，否则速度太慢。 2新作的RB-M内部已加有放大器，以增加抗同频干扰能力。

2若天线入口较高或离仪器较远，可在电桥测试口接上一根较长的电缆进行测试。但须在电缆末端接天线处作开路与短路校正，最好还进行校零校正。

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实验十九 天线方向图的测试实验

一、实验目的

1、了解天线方向图的基本原理。

2、用矢量网络分析仪测量以了解天线的特性。

二、预习内容

1、熟悉天线的理论知识。

三、实验设备

项次 1 2 3 4 5 设备名称 矢量网络分析仪或综合测试仪 微波天线 PIN调制器 选频放大器 连接线 数量 1套 1副 1只 1只 若干 备 注

四、硬件测量

用综合测试仪进行测量：

（1）连接电路

（2）实验原理

将综合测试仪机后开关设置为“连续”，同时拉大带宽，产生与天线工作范围内的点频信号。另外通过低频信号源产生1KHZ的方波，或直接由示波器自带的1KHZ方波输出，两路信号分别送至PIN调制器，调制之后的信号为：

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通过频谱仪可以测试出经过方波调制之后的射频信号。调制完成之后，通过转接头连接到天线上发射出去。

通过天线接收下来，此时接收的还是射频信号，必须通过检波器进行检波，检出方波信号，将检出的微弱方波信号，送至选频放大器后进行放大。选频放大器的使用详见说明书。天线的方向决定了选频放大器的示数。

（3）实验注意点

①理论上讲，天线的测试应在密闭的暗室里测试，才能达到最佳效果，测试期间应防止外界信号的干扰，尤其当天线频段在手机频段附近时，手机的使用会对测试结果产生大的影响。，同事测试时，应避免人员的来回走动。

②两测试天线距离应保持在1-3M左右。

③两测试天线应首先设置好0度，因为此时的辐射是最强的，调节选频放大器“调谐”旋钮，使刻度尽量满偏。

④转动天线角度，记录下角度，同时记录下选频放大器的放大示数。 ⑤绘制表格，参照数据，画出方向图。可参见下图实验报告样板。

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天线方向图测试实验报告表格：

1、连接好测试设备，填写下表。 天线转动角度 0° 20° 40° 60° 80° 100° 120° 140° 160° 180° 接收天线检波电压值 天线转动角度 200° 220° 240° 260° 280° 300° 320° 340° 360° 接收天线检波电压值 2、根据上表所填数值，在下列圆图中描点，画出天线方向图。

对于常用中等增益天线，如蜂窝通讯基站天线等，可用本装置与PNA配合，以便对方向图自动记录与打印。由于采用的是一度一记，因此只适宜测波束宽度大于10°的方向图，否则记录将太不光滑。

测试时先显直方图，水平轴为角度坐标，垂直轴为幅度坐标。常用对数坐标，也可选线性坐标，测试完后可选极坐标显示，同样也可选对数或线性坐标。

可用机内小打印机打出相应的波瓣图，也可将数据通过串口传到计算机或送到U盘，再由计算机

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在打印机上打出A4幅面的图形记录。

（1） 设备简介： ①设备清单

转台 1只 控制电缆 1根 控制器 1只 方位电缆 1根 ②转台性能

2 承载能力约30公斤； 2 转速每分钟360°；

2 能在约366°内反复左右旋转； ③方位系统的安装要求

2 光电开关盒可用垫薄片的方法以便将码盘刚好位于耦合缝的中心（上下间隙相同）；

2 光电开关盒的径向位置应先调整到两边码盘边缘到耦合缝底约为1mm间距时，用螺钉将开关盒初步固定在转台平面上；

2 光电开关盒的孔为ф6而固定螺钉不宜大于M4（加大垫片）以便进行微调； 2 光电开关盒位置的最后确定：

用4芯方位电缆将开关盒与PNA仪器联通后开机转动天线，发光二极管在转轴转一圈内只亮一次，若有多次闪动，则应将开关盒沿径向向轴靠近一些，以便达到一圈只亮一次的目的；但也不能碰上码盘，否则将会磨坏码盘（老的系统需用户安装，新的系统已装好）；

2方位系统提供两种信号，一圈提供一次启动信号，也称参考信号。每度提供一个采样信号

供计算机查询。 ④参考方位的调整

发光二极管亮的方位为参考方位，位置约在限位点前3度左右。

固定待测天线时，以全向天线的垂直波瓣测试为例，要求全向天线轴线对准发射天线时，刚好能使指示灯亮。此点习惯上为－90°或（270°），以此点为准，进行记录。 （2）方向图自动测试 ① 设置

2 仪器预热30分钟后，将仪器菜单首项（频域、时域、点迹）选为点迹； 2 在点迹菜单下将频率设置好； 2 Bθ即起始记录点，一般定为270°； 2 Δθ即每隔多少度记一点，一般定为1；

2 NΔθ即终止记录点一般为360°，即记录时由270°经过0°、90°、180°，再到270°

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一共361点；仪器已按上标准作法设置好了，一般不必改动。

② 校最大值

2 菜单右下角数目字即代表讯号强度，最小为000，最大为210，可用来对天线最大值，可按仪器→或←键以选择合适强度，以避免最大值饱和；

2 控制器置手动（MAN），按控制器左右键左右转动以便找到最大值。找到最大值后，按下仪器执行键，即完成了校最大值步骤。校最大值要求并不严格，只要正负误差不超过6dB即可，仪器会自动归一。因此可在转动中进行校最大值；右下角出现频率数值时，说明校最大植完成。

③ 按控制器右键将天线转到底使其限位停下，然后按仪器执行键进入测试状态，画面转为直角坐标；再按入控制器自动键使天线按270°→0°→90°→180°方向旋转；过270°后仪器即进入记录状态，这样记的目的是为了得到完整的主瓣与尾瓣。

④ 测完360°后，仪器会自动归一，画面为直角XY坐标，水平360°，垂直50dB。 2 按开控制器自动键，使转台停在手动状态下；

2 按暂停键（即菜单键），出现X，Y；对数；幅度；打印； 2 光标在X，Y下时按→键，可选极坐标ρ,θ；

2 光标在对数下时按→键可选线性或对数，一般极坐标应选线性，选定后按执行键。 2 光标在幅度下按→键可选相位。相位只有XY坐标； 2 光标在打印下，按执行键即可打印出与屏幕相对应的曲线；

2 若想打A4幅面图形，请按接串口方法处理，接串口时不要按暂停键。 ⑤ 继续测试时，重复2、3步骤即可，每次皆从手动右转停下后开始。

注意：右转停下进行测试与左转停下进行测试的方位角的方向是相反的，可根据习惯自行选定。选定后，不宜变动，否则最大值的偏斜角会搞错。

注：当仪器显示屏为液晶时，x.y坐标只显示320度,只有在极坐标中才能显示360度 。

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