二端口微波网络参数的测量

　　微波网络概要

　　各类电子系统中用于检测、传输、处理信息或能量的微波电路。微波网络理论主要研究微波电路的分析和设计方法，它与电磁场理论（见电磁场基本定理）同为微波领域中的主要理论基础。微波网络是指具有若干输出、输入端口的任意形状及结构的区域，其内为由波导或传输线连接 的微波元器件构成的功能性微波电路或系统。

　　微波网络分类

　　1.无源微波网络

　　属于二端口网络的有微波滤波器、模式变换器（用于将波导中的一种电磁波模式变换成另一种）、极化变换器（用于改变波导中电磁波的极化性质）、移相器、铁氧体和隔离器等。属于三端口网络的有功率分配器、铁氧体 Y形环形器等。属于四端口网络的有微波混合接头、定向耦合器和定向滤波器等。用于微波多路通信的多工器属于多端口网络，其功能是把一个宽频带信道分割成若干窄频带信道，使信号分别从不同的端口输出。多工器可由多个定向滤波器连接而成，或由带通滤波器及匹配双T电桥组合而成。

　　2.有源微波网络

　　典型的二端口网络是微波晶体管放大器，采用双极型晶体管或场效应晶体管可构成低噪声放大器、功率放大器、宽带放大器和窄频带放大器。典型的三端口网络是微波混频器，常用肖特基势垒二极管作混频管，为了降低混频器噪声还可用二只混频管组成平衡混频器。用于低噪声放大的参量放大器也是一种三端口网络，其典型结构由一个三端口Y形环行器和一个二端口反射式放大器组成。信号自环行器的一个端口输入，经接于第二端口的反射式放大器放大后，由环行器的第三端口输出。反射式放大器具有信号端口和泵源端口，输入信号经变容管的非线性电容吸取泵源功率而获得增益。

　　微波网络实际应用

　　任何计算工具的重要意义均是应用于实践，在对于微波网络容量的分析中，可以发现其重要的工作用途，可以将复杂的结构，通过清晰的图表呈现出来，令工作人员明确工作主次以及工作方向，更加有助于工作的顺利开展。在进行计算的过程中，首先需要确认站点所属的城市所在地，通过改变容量进行调整，值得注意的是，站点的属性不能处于正常，所以在设置时，相关属性调整为不对容量进行计算的状态。在“链路表”的设置中需要调整当下成分容量，将其改为目前链路的容量，点击开始计算即可。如果出现过小的需求容量时，代表不必升级优化链路。如果链路需要升级时，需要采用正规的软件对其进行升级与调制，同时，升级软件也可以解决容量资源短缺不足的问题。将微波网络的容量计算设备应用到实际生活当中，可以将复杂的拓扑结构进行简化，使工作人员明白具体的工作内容，并且可以有效解决站点资源容量不充足的问题，为工程的正常发展提供便利。

　　二端口微波网络参数的测量

　　1、实验目的

　　（1）理解可变短路器实现开路的原理；

　　（2）学会不同负载下的反射系数的测量、分析和计算；

　　（3）学会利用三点法测量、分析和计算微波网络的［S］参数。

　　2、实验原理

　　［S］参数是微波网络中重要的物理量，其中［S］参数的三点测量法是基本测量方法，其测量原理如下：对于互易双口网络有S12=S21，故只要测量求得S11、S12及S21三个量就可以了。被测网络连接如图8-1所示

　　将待测网络依次换接终端短路负载（既有Γi=-1）、终端开路负载（即Γi=1）和终端匹配负载（即Γi=0）时，测得的输入端反射系数分别为Γs、Γo和Γm，代入式（8-1）并解出：

　　由此得到［S］参数，这就是三点测量法原理。

　　在实际测量中，由于波导开口并不是真正的开路，故一般用精密可移动短路器实现终端等效开路l0位置（或用波导开口近视等效为开路），如图8-2所示。

　　3、实验内容和步骤

　　（1）将匹配负载接在测量线终端，并将测量线测试系统调整到最佳工作状态；

　　（2）将短路片接在测量线终端，从测量线终端向信源方向旋转探针座位置（测量线前的大旋钮），使选频放大器指示为零（或最小），此时的位置即为等效短路面，记作zmin0；

　　（3）在终端将短路片取下，换接上可变短路器，在探针位置 zmin0 处，调节可变短路器使选频放大器指示为零（或最小），记录此时可变短路器的位置 l1 ；

　　（4）继续调节可变短路器，使选频放大器指示再变为零，再记录此时可变短路器的位置 l2 ；

　　（5）在终端将可变短路器取下，换接上待测网络，并在待测网络的终端再接上匹配负载，按照实验五的方法测量和计算得到此时的反射系数Γm ；

　　（6）在待测网络的终端取下匹配负载，换接上可变短路器，并将可变短路器调到位置 l1 ，按照实验五的方法测量和计算得到此时的反射系数Γs ；

　　（7）将可变短路器调到终端等效开路位置，即 l0=（l1+l2）/2 的位置，按实验五的方法测量和计算得到此时的反射系数Γo ；

　　（8）要求反复测量三次，并处理数据（即参考实验五方法，将根据测量得到的 Imin 、 Imax 、zmin1 等数据计算相应的反射系数） ； （9）再根据式（8-3）计算得到［S］参数。

　　4、实验结果及数据处理

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

　　匹配：直接法

　　5、结论

　　过本次实验，我们知道了可变短路器实现开路的原理，学会了不同负载下的反射系数的侧量、分析和计算方法，掌握了利用三点法侧量分析和计算微波网络的［S］参数。第一次测量匹配和开路情况时采用的是大驻波比方法，计算过程中发现驻波比小于6，于是重新使用直接法测量。