实验七-定向耦合器特性的测量.pdf
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实验七 定向耦合器特性的测量 信息与计算机示范教学中心 射频与微波技术实验室 2016年5月23日星期一 一、实验目的 1. 研究定向耦合器的特性； 2. 掌握定向耦合器主要特性参数的测量方法。 二、实验原理 定向耦合器的作用及结构 作用 有方向性的微波功率分配器件 微波测量和其它微波系统中的常用元件，近代扫频反射计的核心部件 常用类型 波导 同轴线 带状线 微带线 结构 定向耦合器包含主线和副线两部分 在主线中传输的微波功率经过小孔或间隙耦合元件，将一部分功率耦合至副线中，由于波的干涉及迭加，使功率仅沿副线 的一个方向传输（称为“正方向”），而在另一方向几乎没有（或极少）功率传输（称为“反方向”）。 常用结构 波导十字孔定向耦合器 波导小孔定向耦合器 二、实验原理 定向耦合器结构示意图： (a)波导十字孔定向耦合器 (b)波导双孔定向耦合器 二、实验原理(续) 定向耦合器的特性参量： 耦合度、方向性、输入驻波比、带宽范围等。 二、实验原理(续) 耦合度(C)：输入至主线的功率P1与副线中正向传输的功率P3之比称为定向 耦合器的耦合度C，也称为过渡衰减 。 P1 U1 C 10 lg (dB) 20 lg (dB) P3 U3 二、实验原理(续) 方向性(D)：副线中正方向传输的功率P3与反方向传输的功率P4之比称为定 向耦合器的方向性D。 P3 U3 D 10 lg (dB) 20 lg (dB) P4 U4 二、实验原理(续) 隔离度(L)：表示输入至主线的功率P1与副线反方向传输的功率P4之比。 P1 U1 L 10 lg (dB) 20 lg (dB) P4 U4 二、实验原理(续) 耦合度、方向性、隔离度之间的关系： P3 P1 P1 D 10 lg 10 lg 10 lg LC P4 P4 P3 二、实验原理(续) 耦合度的测量方法： 功率电平测量计算法：首先测量主波导输入端的功率电平，然后将定向耦合器正向接入测量系统(如 下图)，测出副波导正向输出端的功率电平，则可根据公式计算出耦合度C 。 二、实验原理(续) 耦合度的测量方法： 功率衰减法：改变精密衰减器的衰减量，使两种情况的检测指示器读数相等，则衰减器的读数差即为 定向耦合器的耦合度C。 二、实验原理(续) 方向性的测量方法： 功率衰减法：反向连接定向耦合器，主波导输出端1接匹配负载，调整信号源输出，使副波导端3输出 的检波电流或功率指示读数为某确定的值，读取精密可变衰减器的衰减量。然后正向连接定向耦合器， 加大精密可变衰减器的衰减量，直至3端输出指示恢复到原来的指示值，读取此时精密衰减器的衰减 量，二次衰减量之差即为待测定向耦合器的方向性。 二、实验原理(续) 实验系统框图： 三、实验内容及步骤 1. 调整测试系统： ① 使信号源工作频率为9370MHz，调整衰减，使信号源输出合 适信号。 ② 调匹配晶体检波架：在测量线的后面接上晶体检波架，用调匹配 的方法与技巧将晶体检波架的驻波比调至S≤1.1；调配过程中要 用直接法测驻波比的方法不断测量驻波比的大小，以确定调配时 驻波比的变化趋势。 通过调整支节及活塞，使检波指示最大而提 高晶体检波架的灵敏度。 三、实验内容及步骤 2. 定向耦合器的特性测量： ① 测量定向耦合器的输入驻波比：在测量线的后面接上定向耦 合器，并在定向耦合器的主、副臂两个端口接上匹配负载，然 后用功率衰减法测量定向耦合器的输入驻波比。 ② 测量定向耦合器的特性参量：按照实验原理中的原理及方法， 分别测量定向耦合器的耦合度、方向性、隔离度。 三、实验内容及步骤(续) 参数 端口号 端口号 1 1口 2口 2 1口 4口 3 1口 3口 4 3口 4口 次数 电表读数 衰减器刻度 衰减量A(dB) 四、报告处理 根据测量的数据运用公式或查表求得耦合度、方向性、隔离度 等参数。 五、思考题 1. 定向耦合器的主要指标是什么？怎样区别十字形定向耦合 器的“正向”与“反向”？ 2. 测量耦合度时，可用晶体检波器直接测量输入功率电平及 副波导输出功率电平进行计算的方法，也可以用精密可变 衰减器替代的方法，试问哪种方法好？为什么？