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1、实验二 微波网络散射参量测试 1 实验目的 通过用矢量网络分析仪测量负载的阻抗、回波损耗、驻波，以及同轴可变衰减器的插入损耗，掌握矢量网络分析仪的基本使用方法，加深对网络散射参量的认识和理解。 2 实验内容 （1） 测量负载的阻抗、回波损耗及驻波 （2） 测量同轴可变衰减器的插入损耗 3 实验原理 a) 所使用的实验仪器及元器件 矢量网络分析仪PNA3623（扫频范围：30-3200MHz,双测试通道） 3dB电桥 10dB衰减器 同轴可变衰减器（待测件） b)原理 众所周知，微波元器件的作用是用来控制电磁波的振幅，相位等的变化，这些变化可以用输入驻波比，回波损耗，插入损耗等外部特性参量来描述
2、。而外部特性参量又可以用微波网络参量来表示。因此，首先用矢量网络分析仪测量待测元器件的散射参量，然后得到反映元器件特性的外部特性参量。 图1所示为微波二端口网络的示意图。 图 1 微波二端口网络示意图 散射参量S的定义为： 11111221 2222irriUUSSSSUU = (1) 散射参量矩阵S中各元素的意义分别为： S11：当输出端接匹配负载时，输入端口的电压反射系数； S22：当输入端接匹配负载时，输出端口的电压反射系数； S12：当输入端接匹配负载时，输出端口到输入端口的电压传输系数； S21：当输出端接匹配负载时，输入端口到输出端口的电压传输系数。 因此网络输入端电压反射系数的模
3、11S= ，故输入驻波比为： 111111SS+=（2） 回波损耗(return loss )Lr：回波损耗用来描述反射系数的幅度,有时又称为失配损耗。它与负载反射系数大小有关,其绝对值越大，则表明负载匹配越好，反射越小。引入回波损耗以后，反射系数的大小就可用dB形式来表示。 11210lg 20lg ( ) 20lg ( )dB S dB=r1L (3) 插入损耗 (Insertion loss)IL：插入损耗定义为网络输出端接匹配负载时，网络输入端入射波功率Pi与负载吸收功率PL之比，即： 221202121riiULrUPPSU=IL2(4) 用分贝表示，为： 221110log ( )
4、dBS=IL (5) 4 实验步骤 （1）测量负载的阻抗、回波损耗及驻波 a) 开机（按照说明书要求），把频率范围设为1.8GHz3.2GHz。 设定BF：1800MHz; F：20MHz; EF：3200MHz; N=71。 b) 按图2 所示把电桥连接好，并选择测试B端口回损。 输出 输入 A输入 B 电桥 图2负载反射特性测试框图 c) 开路校准： 把开路器接上，按 执行, 光标在Smith圆图上右端闪烁。 短路校准：把短路器接上，按 执行, 光标在Smith圆图上左端闪烁。 d) 测负载：接上待测负载，可用Smith圆图看出变化趋势。 e) 测回波损耗 按 菜单 选择“对数”，再按 执
5、行，即可出现回波损耗曲线，读出数据, 列表并画图。 f) 测驻波 按 菜单，把光标移到 驻波，按 执行 即可，有四档可选读数范围，读出数据，列表并画图。 （2）测量同轴可变衰减器的插入损耗 a) 按图3所示连接好。 输出 输入 A输入 B 10dB 衰减器 10dB 衰减器 待测器件 图3 待测器件连接框图 b) 在主菜单上按“ ”键光标移到测：A、B下，按或键使 A为插损，B下为空白。 c) 直通校准 按“”使光标停在校：直通下，按“执行”键，此时为直通状态，测试系统（如电缆，10dB的衰减器）的插入损耗即归零，系统转入测试状态。 d) 测同轴可变衰减器的插入损耗 将待测试的同轴可变衰减器接
6、到两电缆之间，按“主菜单” ，用“ ”键把光标移到“对数” ，按“执行”即可出现插入损耗曲线 ，读出数据，列表并画图。 5 实验报告 a. 根据实验数据，画出待测负载在1.8GHz3.2GHz的范围内的回波损耗及 驻波曲线。 b. 根据实验数据，画出待测同轴可变衰减器在1.8GHz3.2GHz的范围内插入损耗曲线。 实验报告提纲包括以下内容： 实验名称 实验目的 实验步骤（包括使用设备，实验框架图，实验原理等） 实验结果（实验数据，相关数据处理） 讨论（对实验结果和实验中碰到的一些问题的解释） 结论（实验的收获，或者某些建议等等） 6思考题 a. 实验前为什么要进行校准？ b. 经过校准后在测试端口接上匹 配和短路负载，史密斯圆图上的光标应落在何处？ c. 参考面移动对测试结果是否有影响？ 7安全说明 在本实验室中所使用的微波源都在国际安全标准以内（10mW/cm2），不会对人体造成任何伤害。但是，在实验期间，请注意以下事项: a. 不要用眼睛望任何连接其他设备的开路传输线里面看; b. 不要把身体的任何部位放在传输线的开口端; c. 在拆/装微波元器件时，请关掉微波信号源。
