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射频ADS微波HFSS相关 微波技术基础实验教学大纲新

射频ADS微波HFSS相关 微波技术基础实验教学大纲新
射频ADS微波HFSS相关 微波技术基础实验教学大纲新

《微波技术基础实验》教学大纲

第一部分

一、课程名称

中文实验课程名称:微波技术基础实验

英文实验课程名称:Experiment of Basis of Microwave Technology

二、课程编码

课程性质:必修

三、学时与学分

32学时;2学分

四、先修课程

《微波技术基础》

五、课程教学目的

本实验课是一门独立设置实验课,通过在课堂上的原理讲解及同时的实验验证,使学生了解微波传输线与主要微波器件的基本原理、工作特性及其测试方法,并熟悉微波测试仪器微波矢量网络分析仪的工作原理和使用方法。通过实验,培养学生的实践动手能力,促进对专业理论知识的理解,提高学生的综合技术素质,培养其创新能力。

六、适用学科专用

电子与信息类各相关专业本科

七、基本教学内容与学时安排

实验一矢量网络分析仪原理及其操作

主要内容:了解网络分析仪工作原理,熟悉其使用操作方法。

基本要求:了解矢量网络分析仪工作原理,掌握正确的操作步骤;掌握用网络分析仪测量一端口微波网络和二端口微波网络

的S参数的原理和方法,并理解网络分析测量的微波电路

的S参数的物理意义。

学时分配:4学时

实验二微波传输线实验

主要内容:使用网络分析仪测量微波传输线特性,测量传输线接开路、短路、匹配等不同负载时的输入阻抗与反射系数、驻波比

等参数,以及测量传输线的λ/4阻抗变换特性。

基本要求:通过实验深入认识微波传输线接不同负载时的不同工作状态,以及对应的工作参量的值;并通过实验感性认识微波

传输线的λ/4阻抗变换特性。

学时分配:4学时

实验三微带谐振器品质因数的扫频实验

主要内容:使用网络分析仪扫频测量微带谐振器的品质因数。

基本要求:了解微波扫频测量的工作原理及特点。掌握扫频测量微波谐振器Q值的方法。

学时分配:4学时

实验四微波滤波器测量实验

主要内容:使用网络分析仪测量微波滤波器的幅频特性。

基本要求:通过了解和测量微波带通和低通滤波器,掌握微波滤波器的原理与测量方法。

学时分配:4学时

实验五定向耦合器实验

主要内容:使用网络分析仪测量微波定向耦合器的耦合度及插入损耗。

基本要求:掌握微波定向耦合器的原理及特性。

学时分配:4学时

实验六功率分配器实验

主要内容:使用网络分析仪测量微波功率分配器的传输特性。

基本要求:掌握微波功率分配器的工作原理与特性。

学时分配:4学时

实验七微波环形器实验

主要内容:使用网络分析仪测量微波环形器的特性参数。

基本要求:掌握微波功率环形器的工作原理与特性。

学时分配:4学时

实验八介电常数测量实验

主要内容:测量微波介质的相对介电常数。

基本要求:了解测量相对介电常数的一种方法。用网络分析仪测量某介质材料的相对介电常数。

学时分配:4学时

八、教材及参考书

教材:《微波技术基础实验指导书》电信系电磁场与微波技术中心(待编讲义)

参考书:《电磁场与微波技术》李绪益编华南理工大学出版社

九、考核与评分方式

学生的实验成绩按100分计算,实验成绩由三部分组成:

(1)学生平时的实验情况10分(2)学生在实验过程中的实验操作能力和实验结果40分(3)实验报告50分

十、其他说明

第二部分

一、本实验课的基本理论

本实验课以《微波技术基础》这门必修课程所讲授的微波基础理论为基本理论。

二、实验方式与基本要求

实验教学以学生操作为主,辅以教师的讲解和演示。要求学生已经修过《微波技术基础》课程,掌握相关微波基础理论。

注:实验类型应为演示性、验证性、综合性、设计性四种类型之一。

微波技术基础实验指导书讲解

微波技术基础实验报告 所在学院: 专业班级: 学生姓名: 学生学号: 指导教师: 2016年5月13日

实验一微波测量系统的了解与使用 实验性质:验证性实验级别:必做 开课单位:学时:2学时 一、实验目的: 1.了解微波测量线系统的组成,认识各种微波器件。 2.学会测量设备的使用。 二、实验器材: 1.3厘米固态信号源 2.隔离器 3.可变衰减器 4.测量线 5.选频放大器 6.各种微波器件 三、实验内容: 1.了解微波测试系统 2.学习使用测量线 四、基本原理: 图1。1 微波测试系统组成 1.信号源 信号源是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备,微波信号源是对各种相应测量设备或其它电子设备提供微波信号。常用微波信号源可分为:简易信号发生器、功率信号发生器、标准信号发生器和扫频信号发生器。 本实验采用DH1121A型3cm固态信号源。 2.选频放大器

当信号源加有1000Hz左右的方波调幅时,用得最多的检波放大指示方案是“选频放大器”法。它是将检波输出的方波经选频放大器选出1000Hz基波进行高倍数放大,然后再整为直流,用直流电表指示。它具有极高的灵敏度和极低的噪声电平。表头一般具有等刻度及分贝刻度。要求有良好的接地和屏蔽。选频放大器也叫测量放大器。 3.测量线 3厘米波导测量线由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。开槽波导中的场由不调谐探头取样,探头的移动靠滑架上的传动装置,探头的输出送到显示装置,就可以显示沿波导轴线的电磁场的变化信息。 4.可变衰减器 为了固定传输系统内传输功率的功率电平,传输系统内必须接入衰减器,对微波产生一定的衰减,衰减量固定不变的称为固定衰减器,可在一定范围内调节的称为可变衰减器。衰减器有吸收衰减器、截止衰减器和极化衰减器三种型式。实验中采用的吸收式衰减器,是利用置入其中的吸收片所引起的通过波的损耗而得到衰减的。一般可调吸收式衰减器的衰减量可在0到30-50分贝之间连续调节,其相应的衰减量可在调节机构的度盘上读出(直读式),或者从所附的校正曲线上查得。 五、实验步骤: 1.了解微波测试系统 1.1观看如图装置的的微波测试系统。 1.2观看常用微波元件的形状、结构,并了解其作用、主要性能及使用方法。常用元件如:铁氧体隔离器、衰减器、直读式频率计、定向耦合器、晶体检波架、全匹配负载、波导同轴转换器等。2.了解测量线结构,掌握各部分功能及使用方法。 2.1按图检查本实验仪器及装置。 2.2将微波衰减器置于衰减量较大的位置(约20至30dB),指示器灵敏度置于较低位置,以防止指示电表偶然过载而损坏。 2.3调节信号源频率,观察指示器的变化。 2.4调节衰减器,观察指示器的变化。 2.5调节滑动架,观察指示器的变化。 六、预习与思考: 总体复习微波系统的知识,熟悉各种微波元器件的构造及原理特点。 实验二驻波系数的测量

微波技术基础试题三

一.简答:(50分) 1.什么是色散波和非色散波?(5分) 答:有的波型如TE 波和TM 波,当波导的形状、尺寸和所填充的介质给定时,对于传输某一波形的电磁波而言,其相速v p 和群速v g 都随频率而变化的,把具有这种特性的波型称为色散波。而TEM 波的相速v p 和群速v g 与频率无关,把具有这种特性的波型称为非色散波。 2.矩形波导、圆波导和同轴线分别传输的是什么类型的波?(5分) 答:(1)矩形波导为单导体的金属管,根据边界条件波导中不可能传输TEM 波,只能传输TE 波和TM 波。 (2)圆波导是横截面为圆形的空心金属管,其电磁波传输特性类似于矩形波导不可能传输TEM 波,只能传输TE 波和TM 波。 (3)同轴线是一种双导体传输线。它既可传输TEM 波,也可传输TE 波和TM 波。 3.什么是TE 波、TM 波和TEM 波?(5分) 答:根据导波系统中电磁波按纵向场分量的有无,可分为三种波型: (1)横磁波(TM 波),又称电波(E 波):0=H Z ,0≠E Z ; (2)横电波(TE 波),又称磁波(H 波):0=E Z ,0≠H Z ; (3)横电磁波(TEM ):0=E Z ,0=H Z 。 4.导波系统中的相速和相波长的含义是什么?(5分) 答:相速v p 是指导波系统中传输电磁波的等相位面沿轴向移动的速度。 相波长λp 是指等相位面在一个周期T 内移动的距离。 5.为什么多节阶梯阻抗变换器比单节阻抗变换器的工作频带要宽?(5分) 答:以两节阶梯阻抗变换器为例,设每节4 λ阻抗变换器长度为θ,三个阶

梯突变的电压反射系数分别为 Γ ΓΓ2 1 ,,则点反射系数为 e e U U j j i r θ θ 42210--ΓΓΓ++==Γ,式中说明,当采用单节变换器时只有两 个阶梯突变面,反射系数Γ的表达式中只有前两项,若取ΓΓ=10,在中心频率处,2/πθ=这两项的和为零,即两突变面处的反射波在输入端相互抵消,从而获得匹配;但偏离中心频率时,因2/πθ≠,则两个反射波不能完全抵消。然而在多节阶梯的情况下,由于多节突变面数目增多,参与抵消作用的反射波数量也增多,在允许的最大反射系数容量Γm 相同的条件下, 使工作频带增宽。 6.请简述双分支匹配器实现阻抗匹配的原理。(7分) 答: B A Z L 如图设:AA’,BB’两个参考面分别跨接两个短截线,归一化电纳为jB 1,jB 2 A A’,BB’两参考面处的等效导纳,在考虑分支线之前和之后分别为 y iA ',y A A '' y iB ',y B B ' ' ,从负载端说起,首先根据负载导纳在导纳圆图上找 到表示归一化负载导纳的点,以此点到坐标原点的距离为半径,以坐标原点为圆心画等反射系数圆,沿此圆周将该点顺时针旋转(4πd 1)rad ,

微波技术基础第四章课后答案 杨雪霞概要

4-1 谐振腔有哪些主要的参量?这些参量与低频集总参数谐振回路有何异同点? 答:谐振腔的主要特性参数有谐振频率、品质因数以及与谐振腔中有功损耗有关的谐振电导,对于一个谐振腔来说,这些参数是对于某一个谐振模式而言的,若模式不同,这些参数也是不同的。谐振频率具有多谐性,与低频中的回路,当其尺寸、填充介质均不变化时,只有一个谐振频率是不相同的。在谐振回路中,微波谐振腔的固有品质因数要比集总参数的低频谐振回路高的多。一般谐振腔可以等效为集总参数谐振回路的形式。 4-2 何谓固有品质因数、有载品质因数?它们之间有何关系? 答:固有品质因数是对一个孤立的谐振腔而言的,或者说,是谐振腔不与任何外电路相连接(空载)时的品质因数。当谐振腔处于稳定的谐振状态时,固有品质因数0Q 的定义为 02T W Q W π =,其中W 是谐振腔内总的储存能量,T W 是一周期内谐振腔内损耗的能量。 有载品质因数是指由于一个腔体总是要通过孔、环或探针等耦合机构与外界发生能量的耦合,这样不仅使腔的固有谐振频率发生了变化,而且还额外地增加了腔的功率损耗,从而导致品质因数下降,这种考虑了外界负载作用情况下的腔体的品质因数称为有载品质因数l Q 。 对于一个腔体,0 1l Q Q k = +,其中k 为腔体和外界负载之间的耦合系数。 4-4 考虑下图所示的有载RLC 谐振电路。计算其谐振频率、无载Q 0和有载Q L 。 谐振器 负载 1800Ω 解:此谐振电路属于并联谐振电路,其谐振频率为: 0356f MHz = = = 无载时, 017.9R Q w L = === 有载时, 040.25L e R Q w L = ===

重庆大学移动通信系统实验报告

ADS系统级仿真 ——发射机、零中频接收机与外差式接收机 课程名称:移动通信系统 院系:通信工程学院 专业:通信01班 年级: 2013级 姓名:叶汉霆 学号: 指导教师:李明玉 实验时间: 重庆大学

一、实验目的: 1. 熟悉ADS软件的使用、能用该软件进行原理图设计和原理图仿真。 2. 了解发射机、接收机的结构及工作原理; 3. 掌握利用ADS中行为级模块进行系统级仿真的方法,使用如滤波器、放大器、混频器等行为级的功能模块搭建收发信机系统。 4.运用S参数仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态响应仿真等仿真器对收发信机系统的各种性能参数进行模拟检测。 二、实验原理: 1.接收机 接收机将通过信道传播的信号进行接收,提取出有用信号。接收机一般具有接收灵敏度、选择性、交调抑制、噪声系数等性能参数。 接收机的实现架构可分为:超外差、零中频和数字中频等。 接收机各部分的作用和要求如下: ①射频滤波器1(FP Filter1) 选择信号频段、限制输入信号带宽、减小互调失真。 抑制杂散信号,避免杂散响应。 减少本振泄漏,在频分系统中作为频域相关器。 ②低噪声放大器(LNA) 在不使接收机线性度恶化的前提下提供一定的增益。 抑制后续电路的噪声,降低系统的噪声系数。 ③射频滤波器2(FP Filter2) 抑制由低噪声放大器放大或产生的镜频干扰。 进一步抑制其他杂散信号。 减少本振泄漏。 ④混频器(Mixer) 将射频信号下变频为中频信号。 是接收机中输入射频信号最强的模块,其线性度极为重要,同时要求较低 的噪声系数。 ⑤本振滤波器(Injection Filter) 滤除来自本振的杂散信号。

微波技术基础 简答题整理

第一章传输线理论 1-1.什么叫传输线?何谓长线和短线? 一般来讲,凡是能够导引电磁波沿一定方向传输的导体、介质或由它们共同体组成的导波系统,均可成为传输线;长线是指传输线的几何长度l远大于所传输的电磁波的波长或与λ可相比拟,反之为短线。(界限可认为是l/λ>=0.05) 1-2.从传输线传输波形来分类,传输线可分为哪几类?从损耗特性方面考虑,又可以分为哪几类? 按传输波形分类: (1)TEM(横电磁)波传输线 例如双导线、同轴线、带状线、微带线;共同特征:双导体传输系统; (2)TE(横电)波和TM(横磁)波传输线 例如矩形金属波导、圆形金属波导;共同特点:单导体传输系统; (3)表面波传输线 例如介质波导、介质镜像线;共同特征:传输波形属于混合波形(TE波和TM 波的叠加) 按损耗特性分类: (1)分米波或米波传输线(双导线、同轴线) (2)厘米波或分米波传输线(空心金属波导管、带状线、微带线) (3)毫米波或亚毫米波传输线(空心金属波导管、介质波导、介质镜像线、微带线) (4)光频波段传输线(介质光波导、光纤) 1-3.什么是传输线的特性阻抗,它和哪些因素有关?阻抗匹配的物理实质是什么? 传输线的特性阻抗是传输线处于行波传输状态时,同一点的电压电流比。其数值只和传输线的结构,材料和电磁波频率有关。 阻抗匹配时终端负载吸收全部入射功率,而不产生反射波。 1-4.理想均匀无耗传输线的工作状态有哪些?他们各自的特点是什么?在什么情况的终端负载下得到这些工作状态?

(1)行波状态: 0Z Z L =,负载阻抗等于特性阻抗(即阻抗匹配)或者传输线无限长。 终端负载吸收全部的入射功率而不产生反射波。在传输线上波的传播过程中,只存在相位的变化而没有幅度的变化。 (2)驻波状态: 终端开路,或短路,或终端接纯抗性负载。 电压,电流在时间,空间分布上相差π/2,传输线上无能量传输,只是发生能量交换。传输线传输的入射波在终端产生全反射,负载不吸收能量,传输线沿线各点传输功率为0.此时线上的入射波与反射波相叠加,形成驻波状态。 (3)行驻波状态: 终端负载为复数或实数阻抗(L L L X R Z ±=或L L R Z =)。 信号源传输的能量,一部分被负载吸收,一部分反射回去。反射波功率小于入射波功率。 1-5.何谓分布参数电路?何谓集总参数电路? 集总参数电路由集总参数元件组成,连接元件的导线没有分布参数效应,导线沿线电压、电流的大小与相位,与空间位置无关。分布参数电路中,沿传输线电压、电流的大小与相位随空间位置变化,传输线存在分布参数效应。 1-6.微波传输系统的阻抗匹配分为两种:共轭匹配和无反射匹配,阻抗匹配的方法中最基本的是采用λ/4阻抗匹配器和支节匹配器作为匹配网络。 1-7.传输线某参考面的输入阻抗定义为该参考面的总电压和总电流的比值;传输线的特征阻抗等于入射电压和入射电流的比值;传输线的波阻抗定义为传输线内横向电场和横向磁场的比值。 1-8.传输线上存在驻波时,传输线上相邻的电压最大位置和电压最小位置的距离相差λ/4,在这些位置输入阻抗共同的特点是纯电阻。 第二章 微波传输线 2-1.什么叫模式或波形?有哪几种模式?

微波技术基础第二章课后答案 杨雪霞知识分享

2-1 波导为什么不能传输TEM 波? 答:一个波导系统若能传输TEM 波型,则在该系统中必须能够存在静电荷静电核或恒定电流,而在单导体所构成的空心金属波导馆内,不可能存在静电荷或恒定电流,因此也不可能传输TEM 波型。 2-2 什么叫波型?有哪几种波型? 答:波型是指每一种能够单独地在规则波导中存在的电磁场的一种分布状态。 根据场的横向分量与纵向分量之间的关系式划分波型,主要有三种: TEM 波(0z E =,0z H =),TE 波(0z E =,0z H ≠),TM 波(0z E ≠,0z H =) 2-3 何谓TEM 波,TE 波和TM 波?其波阻抗和自由空间波阻抗有什么关系? 答:0z E =,0z H =的为TEM 波;0z E =,0z H ≠为TE 波;0z E ≠,0z H =为TM 波。 TE 波阻抗: x TE y E wu Z H ηβ = ==> TM 波阻抗: x TM y E Z H w βηε= == 其中η为TEM 波在无限答煤质中的波阻抗。 2-4 试将关系式y z x H H jw E y z ε??-=??,推导为1()z x y H E j H jw y βε?=+?。 解:由y H 的场分量关系式0j z y H H e β-=(0H 与z 无关)得: y y H j H z β?=-? 利用关系式y z x H H jw E y z ε??-=??可推出: 11()()y z z x y H H H E j H jw y z jw y βεε???= +=+??? 2-5 波导的传输特性是指哪些参量? 答:传输特性是指传输条件、传播常数、传播速度、波导波长、波形阻抗、传输功率以及损耗和衰减等。 2-6 何为波导的截止波长c λ?当工作波长λ大于或小于c λ时,波导内的电磁波的特性有何

《现代通信技术》实验报告一

《现代通信技术》实验报告一

现代通信之我见 一、通信的基本含义 “通信”二字在通信原理课本上的定义是——互通信息,简短却又蕴含了很深的含义。我自己对通信的理解:“互”字即互相,即通信是双方的通信;“通”字即建立了通道,处于连通的状态,信息能够在通道里传递;而“信息”则就有广泛的含义了,是通信传递的内容,人们通过获取信息来了解、认识事物。简单的“通信”二字蕴含了丰富的内容,让我们有深刻的思考。 二、现代通信的发展和技术 近现代的通信发展历史,大致可以分为两个阶段。第一阶段是电通信阶段,第二阶段是电子信息通信阶段。第一阶段包括莫尔斯发明电报机、贝尔发明电话,开启了电路交换的时代;第二阶段主要包括通信系统和通信网技术的快速发展,其主要应用的通信技术有移动通信技术、程控交换技术、传输技术、数据交换与数据网技术、接入网与接入技术。 现代通信网络采用分层的结构形式,其垂直描述,即为了实现端到端之间的业务通信,从功能上将网络分为业务与终端、交换与路由和接入与传送。“业务与终端”表示面向用户的各种通信业务与通信终端的类型和服务类型,“交换与路由”表示支持各种业务的提供手段与网络装备,“接入与传送”表示支持所接入业务的传送媒质和技术设施。每一层都有不同的支撑技术,表现出不同的功能与技术特征,使得通信技术与通信网络有机的融合。 在我们学习现代通信技术的过程中,老师一直要求我们从“大通信、大网络”的层面来学习思考,而不是单单注重某一门技术的研究。现代的网络时代,涌现出许许多多高端前沿的技术,如数字通信、程控交换、宽带IP等,如果将这些技术分别开设课程独立学习,则课程量很大,而且不利于我们对这个大网络的整体的关联性进行思考。在技术飞快的更新换代的今天,我们能做的就是尽快赶上信息的更新速度,从大的方面整体地观测信息时代的发展。

微波技术基础第二章课后答案杨雪霞汇总

2-1波导为什么不能传输 TEM 波? 答:一个波导系统若能传输 TEM 波型,则在该系统中必须能够存在静电荷静电核或恒定电 流,而在单导体所构成的空心金属波导馆内, 不可能存在静电荷或恒定电流, 因此也不可能 传输TEM 波型。 2-2什么叫波型?有哪几种波型? 答:波型是指每一种能够单独地在规则波导中存在的电磁场的一种分布状态。 根据场的横向分量与纵向分量之间的关系式划分波型,主要有三种: TEM 波(E z=O , H z=O ),TE 波(E z =O ,H z HO ),TM 波(Ez^O , H z = O ) 2-3何谓TEM 波,TE 波和TM 波?其波阻抗和自由空间波阻抗有什么关系? 答:E z =0,H z =0 的为 TEM 波;E z =O ,H z =O 为 TE 波;E z =0,H z =0 为 TM 波。 其中为TEM 波在无限答煤质中的波阻抗。 cH z £H y 唏戸亠 1 cH z R 2-4试将关系式 z y =jw ;E x ,推导为E x ( —j :Hy )。 cy az jw g £y 解:由H y 的场分量关系式 H y =H O e —j :z ( H 0 与z 无关)得: 利用关系式凹一也二jw ;E x 可推出: 纽 cz 2-5波导的传输特性是指哪些参量? 答:传输特性是指传输条件、传播常数、传播速度、波导波长、波形阻抗、传输功率以及损 耗和衰减 等。 2-6何为波导的截止波长 ’c ?当工作波长’大于或小于’c 时,波导内的电磁波的特性有何 TE 波阻抗: TM 波阻抗: 2 丄(如土) jw ; : y : z jw ; /H y )

《现代通信技术》实验报告一

现代通信之我见 一、通信的基本含义 “通信”二字在通信原理课本上的定义是——互通信息,简短却又蕴含了很深的含义。我自己对通信的理解:“互”字即互相,即通信是双方的通信;“通”字即建立了通道,处于连通的状态,信息能够在通道里传递;而“信息”则就有广泛的含义了,是通信传递的内容,人们通过获取信息来了解、认识事物。简单的“通信”二字蕴含了丰富的内容,让我们有深刻的思考。 二、现代通信的发展和技术 近现代的通信发展历史,大致可以分为两个阶段。第一阶段是电通信阶段,第二阶段是电子信息通信阶段。第一阶段包括莫尔斯发明电报机、贝尔发明电话,开启了电路交换的时代;第二阶段主要包括通信系统和通信网技术的快速发展,其主要应用的通信技术有移动通信技术、程控交换技术、传输技术、数据交换与数据网技术、接入网与接入技术。 现代通信网络采用分层的结构形式,其垂直描述,即为了实现端到端之间的业务通信,从功能上将网络分为业务与终端、交换与路由和接入与传送。“业务与终端”表示面向用户的各种通信业务与通信终端的类型和服务类型,“交换与路由”表示支持各种业务的提供手段与网络装备,“接入与传送”表示支持所接入业务的传送媒质和技术设施。每一层都有不同的支撑技术,表现出不同的功能与技术特征,使得通信技术与通信网络有机的融合。 在我们学习现代通信技术的过程中,老师一直要求我们从“大通信、大网络”的层面来学习思考,而不是单单注重某一门技术的研究。现代的网络时代,涌现出许许多多高端前沿的技术,如数字通信、程控交换、宽带IP等,如果将这些技术分别开设课程独立学习,则课程量很大,而且不利于我们对这个大网络的整体的关联性进行思考。在技术飞快的更新换代的今天,我们能做的就是尽快赶上信息的更新速度,从大的方面整体地观测信息时代的发展。

微波技术基础第三章课后答案 杨雪霞汇总

3-1 一根以聚四氟乙烯 2.10r ε=为填充介质的带状线,已知其厚度b =5mm ,金属导带厚度和宽度分别为0t =、W =2mm ,求此带状线的特性阻抗及其不出现高次模式的最高频率。 解: 由于/2/50.40.35W b ==>,由公式 20 (0.35/)e W W b b W b ?=-? -? /0.35/0.35 W b W b <> 得中心导带的有效宽度为:2e W W mm ≈=, 077.3Z = =Ω 带状线的主模为TEM 模,但若尺寸不对也会引起高次模,为抑止高次模,带状线的最短工作波长应满足: 10 10 max(,)cTE cTM λλλ> 10 2 5.8cTE mm λ== mm b r cTM 5.14210 ==ελ 所以它的工作最高频率 GHz c f 20105.141033 8 =??==-λ 3-2 对于特性阻抗为50Ω的铜导体带状线,介质厚度b =0.32cm ,有效相对介电常数 2.20r ε=,求线的宽度W 。若介质的损耗角正切为0.001,工作频率为10GHz ,计算单位 为dB/λ的衰减,假定导体的厚度为t =0.01mm 。 解: 074.2120==< 和030)0.4410.830x π=-=,所以 由公式 00, 1200.85120 x W b ??? 其中, 0.441x = 计算宽度为(0.32)(0.830)0.266W bx cm ===。 在10GHz ,波数为

1310.6k m -= = 由公式 )(/2tan 波TEM m Np k d δ α= 介电衰减为 m Np k d /155.02)001.0)(6.310(2tan === δα 在10GHz 下铜的表面电阻为0.026s R =Ω。于是,根据公式 300002.710120 ,30()/0.16120,s r c s R Z A b t Np m R B Z b επα-????? 其中 2121ln()W b t b t A b t b t t π+-=+ +-- 0.414141(0.5ln )(0.50.7)2b t W B W t W t ππ=+ +++ 得出的导体的衰减为 m Np A t b Z R r s c /122.0)(30107.203=-?=-πεα 因为 4.74A =。总的衰减常数为 0.277/d c Np m ααα=+= 以dB 为单位,为 ()201 2.41/dB ge dB m αα== 在10GHz ,在带状线上的波长为 cm f c r 02.2== ελ 所以,用波长来表示的衰减为 ()(2.41)(0.0202)0.049/dB dB αλ== 3-3 已知带状线两接地板间距b =6cm ,中心导带宽度W =2cm ,厚度t =0.55cm ,试求填充

微波技术基础

摘要 本文主要介绍了微波的基础知识,在第一章中介绍了微波的概念、基本特点以及微波在民用和军事上的应用,在第二章中介绍了微波传输线理论,主要介绍了TE型波的理论和传输特性。 10 This paper describes the basics of microwave in the microwave first chapter introduces the concept of the basic characteristics and microwave in the civilian and military applications, in the second chapter describes the microwave transmission line theory, introduces the theory and the type of wave Transmission characteristics.

微波技术基础 第一章微波简介 1.1 什么是微波 微波是频率非常高的电磁波,就现代微波理论的研究和发展而论,微波是指频率从GHz 300的电磁波,其相应的波长从1m~0.1mm,这段电磁频谱包~ MHz3000 括分米波(频率从300MHz~3000MHz),厘米波(频率从3GHz~30GHz),毫米波(频率从30GHz~300GHz)和亚毫米波(频率从300GHz~3000GHz)四个波段。 下图为电磁波谱分布图: 1.2微波的基本特点 1.似光性和似声性 微波波段的波长和无线电设备的线长度及地球上的一般物体的尺寸相当或小的多,当微波辐射到这些物体上时,将产生显著地反射、折射,这和光的反射折射一样。同时微波的传播特性也和几何光学相似,能够像光线一样直线传播和容易集中,即具有似光性。这样利用微波就能获得方向性极好、体积小的天线设

微波技术基础期末试题一

《微波技术基础》期末试题一 选择填空题(共30分,每题3分) 1.下面哪种应用未使用微波() (a)雷达(b)调频(FM)广播 (c)GSM移动通信(d)GPS卫星定位 2.长度1m,传输900MHz信号的传输线是() (a)长线和集中参数电路(b)长线和分布参数电路 (c)短线和集中参数电路(d)短线和分布参数电路 3.下面哪种传输线不能传输TEM模() (a)同轴线(b)矩形波导(c)带状线(d)平行双线 4.当矩形波导工作在TE10模时,下面哪个缝不会影响波的传输() 5.圆波导中的TE11模横截面的场分布为() (a)(b)(c) 6.均匀无耗传输线的工作状态有三种,分别为,和。

7.耦合微带线中奇模激励的对称面是壁,偶模激励的对称面是壁。 8.表征微波网络的主要工作参量有阻抗参量、参量、参量、散射参量和参量。 9.衰减器有衰减器、衰减器和衰减器三种。 10.微波谐振器基本参量有、和三种。 二.(8分)在特性阻抗Z0=200?的传输线上,测得电压驻波比ρ=2,终端为 U0V,求终端反射系数、负载阻 =1 电压波节点,传输线上电压最大值 max 抗和负载上消耗的功率。 三.(10分)已知传输线特性阻抗Z0=75?,负载阻抗Z L=75+j100?,工作频率为900MHz,线长l=0.1m,试用Smith圆图,求距负载最近的电压波腹点的位置和传输线的输入阻抗(要求写清必要步骤)。 四.(10分)传输线的特性阻抗Z0=50Ω,负载阻抗为Z L=75Ω,若采用单支节匹配,求支节线的接入位置d和支节线的长度l(要求写清必要步骤)。五.(15分)矩形波导中的主模是什么模式;当工作波长为λ=2cm时,BJ-100型(a*b=22.86*10.16mm2)矩形波导中可传输的模式,如要保证单模传输,求工作波长的范围;当工作波长为λ=3cm时,求λp,vp及vg。 六.(15分)二端口网络如图所示,其中传输线的特性阻抗Z0=200Ω,并联阻抗分别为Z1=100Ω和Z2=j200Ω,求网络的归一化散射矩阵参量S11和S21,网络的插入衰减(dB形式)、插入相移与输入驻波比。

电磁场与微波技术实验指导书(新)

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注意事项 一、实验前应完成各项预习任务。 二、开启仪器前先熟悉实验仪器的使用方法。 三、实验过程中应仔细观察实验现象,认真做好实验结果记录。 四、培养踏实、严谨、实事求是的科学作风。自主完成实验和报告。 五、爱护公共财产,当发生仪器设备损坏时,必须认真检查原因并按规 定处理。 六、保持实验室内安静、整洁和良好的秩序,实验后应切断所用仪器的 电源 ,并将仪器整理好。协助保持实验室清洁卫生, 带出自己所产生的赃物。 七、不迟到,不早退,不无故缺席。按时交实验报告。 八、实验报告中应包括: 1、实验名称。 2、实验目的。 3、实验内容、步骤,实验数据记录和处理。 4、实验中实际使用的仪器型号、数量等。 5、实验结果与讨论,并得出结论,也可提出存在问题。 6、思考题。

实验仪器 JMX-JY-002电磁波综合实验仪 一、概述 电磁波综合实验仪,提供了一种融验证与设计为一体的电磁波实验的新方法和装置。它能使学生通过应用本发明方法和装置进行电磁场与电磁波实验,透彻地了解法拉第电磁感应定律、电偶极子、天线基本结构及其特性等重要知识点,使学生直观形象地认识时谐电磁场,深刻理解电磁感应的原理和作用,深刻理解电偶极子和电磁波辐射原理,掌握电磁场和电磁波测量技术的原理和方法,帮助学生建立电磁波的形象化思维方式,加深和加强学生对电磁波产生、发射、传输和接收过程及相关特性的认识,培养学生对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。《JMX-JY-002电磁波综合实验仪》在001型基础上,添加了对天线不同极化角度的测量,学生通过测量,可绘制不同极化天线的方向图,使得学生对电磁波的感受更加深刻。 二、特点 1、理论与实践结合性强 2、直接面向《电磁场与波》的课程建设与改革需要,紧密配合教学大纲,使课堂环节与实验环节紧密结合。 3、针对重要知识点“电磁场与电磁波”课堂教学环节长期存在难于直观表达的困难,形象地体验抽象的知识。 4、实验内容的设置,融综合性、设计性与验证性与一体,帮助学生建立一套电磁波的形象化思维方式,加深和加强对电磁波产生、发射、传输、接收过程及相关特性的认识。 5、培养学生对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。 三、系统配置及工作原理 (1)系统配置 1、JMX-JY-002电磁波教学综合实验仪主机控制系统:通过常规控制仪表与微波功率信号发生器、功率信号放大器构成电磁波教学综合实验仪主机控制系统,实现了对被控电磁场与波信号发射控制。 2、测试支架平台:包括支撑臂、测试滑动导轨、测量尺、天线连接杆件、感应器连接杆件、反射板连接杆件、微安表等组件。 3、测试套件:包括多极化天线(垂直极化、水平极化、左右螺旋极化)、射频连接电缆套件、感应器、感应器连接电缆、极化尺、标准测试天线板、反射板等构成测试套件。 (2)工作原理 实验仪主机控制系统的微波信号源产生微波信号,经由微波功率放大器放大后输出至OUTPUT端口,通过射频电缆将输出信号传送给发射天线向空间发射电磁波信号作为实验测试

导航技术基础实验报告汇总

《导航技术基础》实验报告 学号: 姓名: 南京理工大学自动化学院

目录 实验一全球定位系统(GPS)实验 (2) 实验二陀螺仪原理实验 (4) 实验三 HMR3300传感器实验........................... (7) 实验四C100航向传感器实验... ... ... . (9)

实验一全球定位系统(GPS)实验 一. 实验目的 1、熟悉GPS的结构和工作原理; 2、熟悉GPS信号串口传输技术; 3、掌握GRMIN公司GPS25LP OEM板实验系统。 二. 设备清单 (1) GPS25LP OEM板1套 (2) 开关电源 1个 (3) 五金工具 1套 (4) 万用表 1只 (5) 《GRMIN公司GPS25LP OEM板技术资料》 1本 *上课期间,实验设备由组长保管,上课期间遗失或损坏的器件须按原价赔偿。 三、课堂要求 (1) 课前认真预习,精心准备; (2) 在不损坏器件或愿意赔偿的情况下自由使用器件; (3) 不同小组的器件不要混用; (4) 课后整理桌面; (5) 不在课堂做任何与学习无关的事; (6) 课后认真填写实验报告。 四、注意事项 (1) 轻拿轻放加GPS实验系统,防止摔落地面; (2) 避免直接接触GPS实验系统电路板; (3) 禁止带电插拔; (4) 常见问题的处理,参见技术手册。 五、实验内容与步骤 1、GPS实验系统电路连接 (1) 将GPS天线接入电路板;

(2) 检查电路连接是否正确; (3) 将GPS天线放至窗外; (4) 接通外接开关电源; (5) 记录所在位置的经纬度、高度、星数。 六、实验报告内容 1、记录从GPS接收到数据 2、数据分析 当前时间:3时23分40秒 实验室经度:11851.4462E 实验室纬度:3201.6107N 卫星编号:12 21 31 卫星数量:3 其他信息: GPS状态:正在估算;水平精确度:4.2;海拔高度:87.3米;大地水准面高度:2.3;GPGGA校验和是43; 定位模式:手动自动2D/3D;定位类型:2D定位;HDOP水平精度因子:4.2;VDOP垂直精度因子:4.2;

微波技术基础实验指导书

微 波 技 术 基 础 实 验 指 导 书 电子信息工程学院微波技术基础实验课程组编 2013.02

实验一 微波测量系统的认识与调试 一、实验目的与要求 应用所学微波技术的有关理论知识,理解微波测量系统的工作原理,掌握调整和使用微波信号源的方法,学会使用微波测量系统测量微波信号电场的振幅。了解有关微波仪器仪表,微波元器件的结构、原理和使用方法。 二、实验内容 1.掌握下列仪器仪表的工作原理和使用方法 三厘米标准信号发生器(YM1123)、三厘米波导测量线(TC26)、选频放大器(YM3892)。 2.了解下列微波元器件的原理、结构和使用方法 波导同轴转换器(BD20-9)、E-H 面阻抗双路调配器(BD20-8)、测量线(TC26)和可变短路器(BD20-6)等。 三、实验原理 本实验的微波测试系统的组成框图如图一所示 图 1 它主要由微波信号源、波导同轴转换器、E-H 面阻抗双路调配器、测量线和选频放大器主要部分组成。下面分别叙述各部分的功能和工作原理,其它一些微波元器件我们将在以后的实验中一一介绍。 1.微波信号源(YM1123) 1.1基本功能 1.1.1提供频率在7.5~1 2.5GHz 范围连续可调的微波信号。 1.1.2该信号源可提供“等幅”的微波信号,也可工作在“脉冲”调制状态。本系统实验中指示器为选频放大器时,信号源工作在1KHz “”方波调制输出方式。 信号源 波导同轴转换器 单螺钉调配器 功率探头 数字功率计 微波频率计 E-H 面调配器 魔T 定向耦合器 H 面弯波导 晶体检波器 测量线 选频放大器 可变衰减器

1.2工作原理 1.2.1本信号源采用体效应振荡器作为微波振荡源。体效应振荡器采用砷化镓体效应二极管作为微波振荡管。振荡系统是一个同轴型的单回路谐振腔。微波振荡频率的范围变化是通过调谐S型非接触抗流式活塞的位置来实现的,是由电容耦合引出的功率输出。 1.2.2本信号源采用截止式衰减器调节信号源输出功率的强弱。截止式衰减器用截止波导组成,其电场源沿轴线方向的幅度是按指数规律衰减。衰减量(用dB 表示)与轴线距离L成线性关系,具有量程大的特点。 1.2.3本信号源用微波铁氧体构成隔离器。 在微波测量系统中,一方面信号源需要向负载提供一个稳定的输出功率;另一方面负载的不匹配状态引起的反射破坏信号源工作的稳定性,使幅、频发生改变、跳模等。为了解决这个问题,往往在信号源的输出端接一“单向传输”的微波器件。它允许信号源的功率传向负载,而负载引起的反射却不能传向信号源。这种微波器件称之“隔离器”。 这类隔离器在3cm波段可以做到正向衰减小于0.5dB,反向衰减25dB。驻波比可达1.1左右。隔离器上箭头指示方向即为微波功率的正向传输方向。 1.2.4本信号源采用PIN管作控制元件,对微波信号进行方波、脉冲波的调制。 1.2.5本信号源功率输出端接有带通滤波器。它滤去7.5~12.5GHz频率范围的谐波,使信号源输出信号频谱更纯净。 注1:打开信号源的上盖板,即可看到信号源的同轴谐振腔、截止式衰减器、PIN调制器和带通滤波器等结构。 注2:有些单位采用本公司生产的YM1124信号发生器。它是9.37GHz点频信号源,采用介质振荡技术。频率稳定度高、输出功率大、有“等幅”和“1KHz”方波两种工作状态。输出为BJ100波导口。 2.波导同轴转换器(BD20-9) 2.1基本功能 提供从同轴输入到波导输出的转换。 2.2工作原理 波导同轴转换器是将信号由同轴转换成波导传输。耦合元件是一插入波导内的探针,等效于一电偶极子。由于它的辐射在波导中建立起微波能量。探针是由波导宽边中线伸入,激励是对称的。选择探针与短路面的位置,使短路面的反射与探针的反射相互抵消,达到较佳的匹配。 3.E-H面阻抗双路调配器(BD20-8) 3.1基本功能 微波传输(测量)系统中,经常引入不同形式的不连续性,来构成元件或达到匹配的目的。 E-H面阻抗调配器是双支节调配器。在主传输波导固定的位置上的E面(宽边)和H面(窄边)并接两个支节。通过调节二个支节的长度以达到系统调配。 3.2结构和工作原理 E-H面阻抗调配器是由一个双T波导和两只调节活塞组成。调节活塞是簧片式的接触活塞。调节E面活塞,等于串联电抗变化,调节H面活塞等于并联电纳的变化(两者配合使用)。

微波技术实验指导_报告2017

Harbin Institute of Technology 微波技术 实验报告 院系: 班级: 姓名: 学号: 同组成员: 指导老师: 实验时间: 哈尔滨工业大学

实验一短路线、开路线、匹配负载S 参量的测量 一、实验目的 1、通过对短路线、开路线的S 参量S11的测量,了解传输线开路、短路的特性。 2、通过对匹配负载的S 参量S11及S21的测量,了解微带线的特性。S11 二、实验原理 (一)基本传输线理论 在一传输线上传输波的电压、电流信号会是时间及传递距离的函数。一条单位长度传输线之等效电路可由R 、L 、G 、C 等四个元件来组成,如图1-1(a )所示。假设波传输播的方向为+Z 轴的方向,则由基尔霍夫电压及电流定律可得下列二个传输线方程式。 其中假设电压及电流是时间变量t 的正弦函数,此时的电压和电流可用角频率ω的变数表示。亦即是 而两个方程式的解可写成 z z e V e V z V γγ--++=)( (1-1) z z e I e I z I γγ--+-=)((1-2) 其中V + ,V -,I +,I - 分别是波信号的电压及电流振幅常数,而+、-则分别表示+Z,-Z 的传输方向。 γ则是[传输系数](propagation coefficient ),其定义如下。 ))((C j G L j R ωωγ++= (1-3) 而波在z 上任一点的总电压及电流的关系则可由下列方程式表示。 I L j R dz dV ?+-=)(ωV C j G dz dI ?+-=)(ω (1-4) 将式(1-1)及(1-2)代入式(1-3)可得 C j G I V ωγ +=++ t j e z V t z v ω)(),(=t j e z I t z i ω)(),(=

电子科技大学中山学院07微波技术基础考试试卷A

一、填空题(共28分,每空2分) 1、长线和短线的区别在于:前者为 ____参数电路, 后者为 参数电路。 2、导波系统中传输电磁波德等相位面沿着轴向移动的速度,通常称为_________,而传输信号电磁波是多种频率成分构成一个“波群”进行传播,其速度通常称为 。 3、矩形波导传输的主模是 ,圆波导传输的主模是 。 4、用散射参量表示非可逆四端口定向耦合器的耦合度C= ______,隔离度D= _ _______。 5、测得一微波传输线的反射系数模为|г|=1/2,则行波系数K =________,若特性阻抗Z 0=75Ω,则波节点的输入阻抗为Rin=____________。 6、一波导匹配双T ,其③端口为E 臂,④端口为H 臂,若③端口输入功率为P ,则①端口输出功率为_______,若①端口理想短路,②理想开路,则④端口输出功率为_________。 7、按传输模式分类,光纤分为 ___和_____________。 二、圆图完成(要求写出必要的步骤)(共20分,每小题10分)) 1、特性阻抗为50Ω的长线,终端负载不匹配,沿线电压波腹∣U ∣max =20V ,波节∣U ∣min =12V ,离终端最近的电压波腹点距终端的距离为0.37λ,求负载阻抗Z L =?(10分) 2、耗传输线特性阻抗Z 0=50Ω,长度为10cm ,f =800MHz ,假如输入阻抗Z in =j60Ω 求出负载阻抗Z L ; 三、如图为波导扼流式短路活塞,说明原理。(7分)

四、如图所示一微波传输系统,其Z 0已知,求输入阻抗Z in ,各点的反射系数和各段电压驻波比。(17分) 五、矩形波导的尺寸为a =22.86mm ,b=10.16mm ,波导中传输电磁波的频率为15GHz ,试问波导中可能传输哪些波型?(18分) 六、已知二端口网络的散射矩阵[]??? ?????=2/32/31.095.095.01.0ππππj j j j e e e e S 求该网络的插入衰减L (dB )、插入相移、电压传输系数T 、驻波比ρ。(10分)

微波技术基础实验一

华中科技大学 《微波技术基础》实验报告 实验名称:矢量网络分析仪的使用及传 输线的测量 院(系):电子信息与通信学院 专业班级: 姓名: 学号:

一、实验目的 1、学习矢量网络分析仪的基本工作原理; 2、初步掌握AV36580矢量网络分析仪的操作使用方法; 3、掌握使用矢量网络分析仪测量微带传输线不同工作状态下的S参数; 4、通过测量认知1/4波长传输线阻抗变换特性 二、实验内容 1. 矢量网络分析仪操作实验 ?初步运用矢量网络分析仪AV36580,熟悉各按键功能和使用方法 以RF带通滤波器模块为例,学会使用矢量网络分析仪AV36580测量微波电路的S 参数。 2. 微带传输线测量实验 ?使用网络分析仪观察和测量微带传输线的特性参数。 ?测量1/4波长传输线在不同负载情况下的频率、输入阻抗、驻波比、反射系数。

观察1/4波长传输线的阻抗变换特性。 三、系统简图 四、步骤简述 实验一:矢量网络分析仪操作实验 步骤一按【复位】调用误差校准后的系统状态 步骤二选择测量参数 设置频率范围: 按【起始】【600】【M/μ】:设置起始频率600 MHz。 按【终止】【1800】【M/μ】:设置终止频率1800 MHz。 设置源功率: 按鼠标点击菜单栏的激励,在下拉菜单功率,设置矢网合成源的功率大小,单位是dBm。 将功率电平设置为-10dBm。

步骤三连接待测件测量S参数 ①按照装置图连接待测器件; ②测量待测器件的S参数: 按【测量】选择正向传输测量S21。 按【光标】调出可移动光标,光标位置的读数位于屏幕右上角。 按【格式】[相位]:测量待测器件插入相位响应,即S21的相位。 按【格式】[对数幅度]:选择对数dB形式测量S21的幅值。 按【搜索】[最小值]:测量待测器件的正向插入损耗,读出此时光标的读数,为待测器件的最小正向插入损耗。 按【搜索】[最大值]:测量待测器件的正向插入损耗,读出此时光标的读数,为待测器件的最大正向插入损耗。 按【测量】选择反向传输测量。观察此时的曲线与S21曲线的关系。 按【搜索】[最小值]:测量待测器件的反向插入损耗,读出此时的读数,为待测器件的最小反向插入损耗。观察与最小正向插入损耗的关系 按【搜索】[最大值]:测量待测器件的反向插入损耗,读出此时读数,为待测器件的最大反向插入损耗。观察与最大正向插入损耗的关系 按【测量】选择正向反射测量S11。 按【格式】[对数幅度]:选择对数dB形式测量S11的幅值。 按【格式】[驻波比]:选择以驻波比形式测量S11的幅值。

微波技术基础实验报告

微波技术基础实验报告实验一矢量网络分析仪的使用及传输线的测量 班级: 学号: 姓名: 华中科技大学电子信息与通信工程学院

一实验目的 学习矢量网络分析仪的基本工作原理; 初步掌握AV365380矢量网络分析仪的操作使用方法; 掌握使用矢量网络分析仪测量微带传输线不同工作状态下的S参数; 通过测量认知1/4波长传输线阻抗变换特性。 二实验内容 矢量网络分析仪操作实验 A.初步运用矢量网络分析仪AV36580,熟悉各按键功能和使用方法 B.以RF带通滤波器模块为例,学会使用矢量网络分析仪AV36580测量微波电路的S参数。 微带传输线测量实验 A.使用网络分析仪观察和测量微带传输线的特性参数。 B.测量1/4波长传输线在开路、短路、匹配负载情况下的频率、输入阻抗、驻波比、反射系数。 C.观察1/4波长传输线的阻抗变换特性。

三系统简图 矢量网络分析仪操作实验 通过使用矢量网络分析仪AV36580测试RF带通滤波器的散射参数(S11、S12、S21、S22)来熟悉矢量网络分析仪的基本操作。 微带传输线测量实验 通过使用矢量网络分析仪AV36580测量微带传输线的端接不同负载时的S 参数来了解微波传输线的工作特性。连接图如图1-10所示,将网络分析仪的1端口接到微带传输线模块的输入端口,另一端口在实验时将接不同的负载。

四实验步骤 矢量网络分析仪操作实验 步骤一调用误差校准后的系统状态 步骤二选择测量频率与功率参数(起始频率600 MHz、终止频率1800 MHz、功率电平设置为-10dBm) 步骤三连接待测件并测量其S参数 步骤四设置显示方式 步骤五设置光标的使用 微带传输线测量实验 步骤一调用误差校准后的系统状态 步骤二选择测量频率与功率参数(起始频率100 MHz、终止频率400 MHz、功率电平设置为-25dBm) 步骤三连接待测件并测量其S参数 1.按照装置图将微带传输线模块连接到网络分析仪上; 2.将传输线模块接开路负载(找老师要或另一端空载),此时,传输线终端呈开路。选择测量S11,将显示格式设置为史密斯原图,调出光标,调节光标位置,使光标落在在圆图的短路点。

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