微波測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告-展示頁(yè)
2025-08-04 06:59本頁(yè)面
【正文】 學(xué)院： 電子工程學(xué)院 班號(hào)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 班內(nèi)序號(hào)： 時(shí)間：2015年1月實(shí)驗(yàn)一 熟悉微波同軸測(cè)量系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解常用微波同軸測(cè)量系統(tǒng)的組成，熟悉其操作和特性。 熟悉矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的操作以及測(cè)量方法。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的面板組成以及各部分功能：微波同軸測(cè)量系統(tǒng)包括三個(gè)主要部分：矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、同軸線和校準(zhǔn)元件或測(cè)量元件。2）同軸線：連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和校準(zhǔn)元件或測(cè)量元件。測(cè)量元件：待測(cè)量的原件（如天線、濾波器等），可方便地通過(guò)同軸線和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連起來(lái)。（2）BEGIN（開(kāi)始）在測(cè)量放大器、濾波器、寬帶無(wú)源器件、電纜等被測(cè)時(shí)能快速、簡(jiǎn)便的配置儀器，可引導(dǎo)用戶(hù)完成初始步驟，根據(jù)用戶(hù)的選擇自動(dòng)配置儀器。（4）SYSTEM（系統(tǒng)功能）SAVERECALL：存儲(chǔ)或調(diào)用數(shù)據(jù)。SYSTEM OPTIONS：系統(tǒng)選項(xiàng)。（6）CONFIGURE（配置）SCALE：設(shè)置垂直方向的分辨率和參考位置等。CAL：校準(zhǔn)菜單。FORMAT：數(shù)據(jù)顯示格式。（7）SOURSE（源）FREQ：頻率設(shè)置。POWER：RF信號(hào)輸出開(kāi)關(guān)或者設(shè)置RF信號(hào)輸出功率。（8）MEAS（測(cè)量通道）MEAS1：設(shè)置通道1的測(cè)量方式。（9）軟鍵對(duì)應(yīng)的功能顯示在左邊顯示屏上。（11）電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)或關(guān)閉整機(jī)電源。（14）RF IN（射頻輸入）射頻信號(hào)輸入口，N型K頭。A、 S 參數(shù)測(cè)量步驟；a)將一個(gè)待測(cè)的二端口網(wǎng)絡(luò)通過(guò)同軸線接入矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，組成一個(gè)微波同軸測(cè)量系統(tǒng)，如下圖所示： 被測(cè)b)然后經(jīng)過(guò)SOLT校準(zhǔn),消除系統(tǒng)誤差；c)在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上調(diào)出S參數(shù)測(cè)量曲線，讀出相應(yīng)的二端口網(wǎng)絡(luò)的S參量，保存為s2p數(shù)據(jù)格式和cst數(shù)據(jù)格式的文件。傳輸線終端開(kāi)路時(shí)，開(kāi)路端電流為零。信號(hào)關(guān)系滿足歐姆定律。端點(diǎn)反射信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓幅度相等、相位相反，而反射信號(hào)電流與輸入信號(hào)電流同相。在校準(zhǔn)菜單下的CalKit（校準(zhǔn)件）選項(xiàng)里，打開(kāi)校準(zhǔn)件的短路件對(duì)話框D、 如何用Smith圓圖顯示所測(cè)結(jié)果以及如何與直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；TOOLS工具欄下，下拉選項(xiàng)中可得到simth圓圖的顯示以及轉(zhuǎn)換直角坐標(biāo)。F、 了解儀器提供的校準(zhǔn)方法（SOLT）。三、思考題是否可以直接進(jìn)行電路參數(shù)的測(cè)量，為什么？如何從測(cè)量的S參數(shù)導(dǎo)出電路參數(shù)。）不可以，因?yàn)槲⒉ㄍS測(cè)量系統(tǒng)只能對(duì)于微波的入射和反射的電壓電流關(guān)系進(jìn)行分析。此外由于儀器僅給出了S參數(shù)的測(cè)量，但是沒(méi)有電路參數(shù)的測(cè)量選項(xiàng)；如果要求電路參數(shù)，可以由測(cè)量的S參數(shù)通過(guò)導(dǎo)出選項(xiàng)導(dǎo)出電路參數(shù)，如用Γ等計(jì)算。熟悉矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的SOLT校準(zhǔn)步驟以及校準(zhǔn)精度驗(yàn)證方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容總結(jié)常用微波同軸測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，比如TRL和SOLT，了解其校準(zhǔn)原理和優(yōu)缺點(diǎn)。這種校準(zhǔn)方法要求使用短路、開(kāi)路和負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件。其使用12項(xiàng)誤差修正模型，其中被測(cè)件的正向有6項(xiàng)，反向有6項(xiàng)。操作正確的話，SOLT可以測(cè)量百分之一分貝數(shù)量級(jí)的功率和毫度級(jí)相位。這些校準(zhǔn)件包括各種連接器類(lèi)型，并且價(jià)格相對(duì)便宜，小心使用的話可以用很多年。 EDF，EDR：反射參數(shù)，衡量VNA耦合器分離前向波和反射波程度，數(shù)值越大越好。ERR，ERF：傳輸參數(shù)，誤差與反射測(cè)量相關(guān)，可以用短路和屏蔽開(kāi)路校準(zhǔn)件進(jìn)行測(cè)量。ESF，ESR以及 ELF，ELR：信號(hào)源匹配和負(fù)載匹配，指信號(hào)源與50歐姆負(fù)載的匹配程度以及負(fù)載的質(zhì)量，這些誤差可以通過(guò)測(cè)量S11和S22確定。網(wǎng)絡(luò)分析儀的校準(zhǔn)即是通過(guò)數(shù)學(xué)的方法消除以上誤差項(xiàng)，得到被測(cè)器件真實(shí)參量(Sa11，Sa12，Sa21，Sa22)的過(guò)程。然而絕大多數(shù)校準(zhǔn)套件中都不包含TRL標(biāo)準(zhǔn)件。使用測(cè)試夾具進(jìn)行測(cè)量或使用探頭進(jìn)行晶圓上的測(cè)量，通常都屬于這種情況。制造和表征三個(gè)TRL標(biāo)準(zhǔn)件比制造和表征四個(gè)SOLT標(biāo)準(zhǔn)件更容易。TRL校準(zhǔn)還有另一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)：標(biāo)準(zhǔn)件不需要像SOLT標(biāo)準(zhǔn)件那樣進(jìn)行完整或精確的定義。物理中斷（例如傳輸線路彎曲和同軸結(jié)構(gòu)中的焊縫）將會(huì)降低TRL校準(zhǔn)的精度。如下圖所示： 3）兩者優(yōu)缺點(diǎn)比較如下所示： a）TRL方法計(jì)算簡(jiǎn)單，但該方法需要網(wǎng)絡(luò)分析儀具有四個(gè)接收機(jī)，分別檢測(cè)信號(hào)a0,a1,b0,b3（以正向?yàn)槔?，而SOLT方法只需要三個(gè)，分別檢測(cè)信號(hào)a0,b0,b3；c）SOLT方法d）TRL方法中，傳輸線的工作頻帶和起始頻率的關(guān)系是8：1，因此TRL校準(zhǔn)是窄帶的，寬帶的TRL校準(zhǔn)需要多個(gè)不同長(zhǎng)度的線，這樣會(huì)浪費(fèi)面積；而SOLT方法是寬帶的。SOLT校準(zhǔn)方法得到的測(cè)試結(jié)果明顯優(yōu)于TRL。a) 校準(zhǔn)前測(cè)量各校準(zhǔn)件（開(kāi)路、短路、匹配和直通）S參數(shù)，并保存數(shù)據(jù)開(kāi)路短路 匹配 直通b) 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀SOLT的校準(zhǔn)步驟響應(yīng)→校準(zhǔn)→校準(zhǔn)向?qū)Аx擇雙端口solt→測(cè)量機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)→一次選擇1端口短路、開(kāi)路、負(fù)載、直通，2端口短路、開(kāi)路、負(fù)載進(jìn)行校準(zhǔn)。 直通：電路網(wǎng)絡(luò)直通，г=0，s參數(shù)db值應(yīng)很小，在圓圖上位于圓心一點(diǎn)，由圖知，s參數(shù)是db=50db，因此滿足條件，校準(zhǔn)精確度很高。所以，校準(zhǔn)之后的測(cè)量才是符合實(shí)際的近乎標(biāo)準(zhǔn)值，在未校準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行的測(cè)量只能大概估計(jì)下元件的類(lèi)型及帶寬，對(duì)于精確的參數(shù)測(cè)量未校準(zhǔn)時(shí)是完全不符合標(biāo)準(zhǔn)的。保存各測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算出其誤差模型（附編程程序）。 % TRL performs a twotier TRL calibration for a vector network analyser.% The first calibration consist of a normal coaxial SOLT twoport calibration% followed by measuremen
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