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1、精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 1 / 23北邮电磁场与微波实验报告电磁场与微波实验报告实验一 网络分析仪测量阵子天线输入阻抗一、实验目的：1. 掌握网络分析仪校正方法2. 学习网络分析仪测量振子天线输入阻抗的方法3. 研究振子天线输入阻抗随阵子电径变化的情况二、实验步骤：设置仪表为频域模式的回损连接模式后，校正网络分析仪；设置参数并加载被测天线，开始测量输入阻抗；调整测试频率寻找天线的两个谐振点并记录相应阻抗数据；更换不同的电径的天线，分析两个谐振点的阻抗变化情况；设置参数如下：BF=600MHz，F=25MHz，EF=2600MHz，n=81记录数据
2、在 smith 圆图上的输入阻抗曲线上，曲线的左端输入阻抗虚部为 0 的点为二分之一 波长谐振点，曲线的右端输入阻抗虚部为 0 的点为四分之一波长谐振点。记录精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 2 / 231mm，3mm，9mm 天线的半波长和四分之一波长的谐振点。三、实验数据：1、直径=1mm 时：四分之一波长谐振点为二分之一波长谐振点为实验图示如下：2、直径=3mm 时：二分之一波长谐振点为四分之一波长谐振点为实验图示如下：3、直径=9mm 时：二分之一波长谐振点为四分之一波长谐振点为实验图示如下：四、分析结果实际测量结果与理想的阻抗图仍有一定差别，理想
3、状态下，天线的阻抗原图应该是一个中心在正实轴某处的一个规则的圆，但实际结果发现天线的阻抗原图不是很规则，随着频率的增加，其阻抗特性成非线性变化。由实验结果可以看出，对于相同材质，振子天线的直径越粗，谐振点输入阻抗越小，网络反射系数越小，回波损耗越小，越容易和馈线匹配，天线的工作频率范围就越精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 3 / 23宽。天线的阻抗随着频率的变化不断变化，频率范围为600KHz2600KHz，变化规律为：前 20 个点基本不变，后面的点基本随着频率的增加而增加。随着频率的增加，从负阻抗到正阻抗，每一个都由阻抗零点。由实验结果可以看出，天线的
4、直径对天线的阻抗基本不会产生影响，图中阻抗的差别主要原因是由于三根振子粗细不同因而对空间磁场产生了一些影响，导致了天线阻抗的变化。实验二：分支线匹配器 一、 实验目的掌握支节匹配器的工作原理； 掌握微带线的基本概念和元件模型； 掌握微带线分支线匹配器的设计和仿真。二、 实验原理支节匹配器支节匹配器是在主传输线上并联适当的电纳，用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，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 和分支线的长度 l。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 ?0 + ? 形式，即 ? = ?0 + ? ，其中 ?0 = 1
5、/?0 。并联开路或短路分支线的作用是抵消 Y 的电纳部分，使总电纳为 ?0 精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 4 / 23，实现匹配，因此，并联开路或短路分支线提供的电纳为 ? ，根据该电纳值确定并联开路或短路分支线的长度 l，这样就达到匹配条件。双支节匹配器：通过增加一支节，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。 微带线微带线是有介质 ? 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 ? ，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 ? ，介于 1 和 ? 之间，依赖于基片厚度 H
6、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 ? 、基片厚度 H 和导体宽度 W 有关。三、 实验内容已知：输入阻抗 ? = 75 ? 负载阻抗 ? = ?特性阻抗 ?0 = 75 ?介质基片 ? = ，? = 1?，导体厚度 ? 远小于介质基片厚度 ?。1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 ?1 = ?/4 ，两分支线之间的距离为?2 = ?/8。画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 5 / 23度从 至 的变化。四、 实验步骤根
7、据已知计算出各参量，确定项目频率。将归一化阻抗和负载阻抗所在位置分别标在 Smith 圆上。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。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。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 。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。 同理设计双枝节匹配网络，重复上面的步骤。五
8、、 实验仿真1. 单支节. 根据已知计算出各参量。写入 Output Equations。zl 为归一化负载阻抗；zin 为归一化输入阻抗；Tl 为负载处反射系数；Tin 为输入端反射系数；b 为以 为精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 6 / 23步长扫描 02*PI； R 为阻抗处等反射系数圆；Rp 为匹配圆；Rj 为大圆。ZL=64+j*35Z0=75 zl=ZL/Z0 zl: 1/zl: TI=/ TI: Zin=75 zin=Zin/Z0Tin=/ Tin: 0 b=stepped R=TI*exp Rj=expRp=*2. 在 Smith 导纳圆
9、图上画出负载 ? 所处的 VSWR 圆，标出其与单位电导圆的交点。这里可以有两个交点，选择离负载较近的那个点进行计算。下面以分别实部虚部、幅度角度方式显示： 角度： ? = /2 = 由图得出支节的电纳为 。3. 已知角度后，用 TXLine 算出负载距离支节间的微带线的参数。W=， L=。. 由图求出短路点距离支节接入点的电长度，角度为/2 = 。 再由 TXLine，输入角度值，算出微带线的参数。L=，W=。4. 输入端口处也需要接一个微带线，其宽度要和输出精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 7 / 23端口的阻抗 75 匹配，长度任意。用 TXLine
10、，输入阻抗，算出微带线参数 W=， L=。. 根据上述步骤，设计出的参数为负载到支节的微带线：L= W= 支节的微带线： L= W= 端口处接的微带线： L= W= 由此搭建电路：MLIN MLIN5信息与通信工程学院电磁场与微波实验报告实验题目：电磁场与微波技术实验班 姓 学 级：名： 号：班内序号 ：日 期：目录实验一 分支线匹配器 . 4一、实验目的 . 4二、实验原理 .精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 8 / 23. 41. 支节匹配器 . 42. 微带线 .5三、实验内容 . 5四、实验步骤 . 5五、仿真过程 . 61、单支节匹配 精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 9 / 23. 62、双支节匹配 . 10六、结论与思考 . 16实验二 四分之一波长阻抗变换器 . 17一、实验目的 . 17二、实验原理 .
