微波網(wǎng)絡(luò)概要
各類電子系統(tǒng)中用于檢測、傳輸、處理信息或能量的微波電路。微波網(wǎng)絡(luò)理論主要研究微波電路的分析和設(shè)計方法,它與電磁場理論(見電磁場基本定理)同為微波領(lǐng)域中的主要理論基礎(chǔ)。微波網(wǎng)絡(luò)是指具有若干輸出、輸入端口的任意形狀及結(jié)構(gòu)的區(qū)域,其內(nèi)為由波導(dǎo)或傳輸線連接 的微波元器件構(gòu)成的功能性微波電路或系統(tǒng)。
微波網(wǎng)絡(luò)分類
1.無源微波網(wǎng)絡(luò)
屬于二端口網(wǎng)絡(luò)的有微波濾波器、模式變換器(用于將波導(dǎo)中的一種電磁波模式變換成另一種)、極化變換器(用于改變波導(dǎo)中電磁波的極化性質(zhì))、移相器、鐵氧體和隔離器等。屬于三端口網(wǎng)絡(luò)的有功率分配器、鐵氧體 Y形環(huán)形器等。屬于四端口網(wǎng)絡(luò)的有微波混合接頭、定向耦合器和定向濾波器等。用于微波多路通信的多工器屬于多端口網(wǎng)絡(luò),其功能是把一個寬頻帶信道分割成若干窄頻帶信道,使信號分別從不同的端口輸出。多工器可由多個定向濾波器連接而成,或由帶通濾波器及匹配雙T電橋組合而成。
2.有源微波網(wǎng)絡(luò)
典型的二端口網(wǎng)絡(luò)是微波晶體管放大器,采用雙極型晶體管或場效應(yīng)晶體管可構(gòu)成低噪聲放大器、功率放大器、寬帶放大器和窄頻帶放大器。典型的三端口網(wǎng)絡(luò)是微波混頻器,常用肖特基勢壘二極管作混頻管,為了降低混頻器噪聲還可用二只混頻管組成平衡混頻器。用于低噪聲放大的參量放大器也是一種三端口網(wǎng)絡(luò),其典型結(jié)構(gòu)由一個三端口Y形環(huán)行器和一個二端口反射式放大器組成。信號自環(huán)行器的一個端口輸入,經(jīng)接于第二端口的反射式放大器放大后,由環(huán)行器的第三端口輸出。反射式放大器具有信號端口和泵源端口,輸入信號經(jīng)變?nèi)莨艿姆蔷€性電容吸取泵源功率而獲得增益。
微波網(wǎng)絡(luò)實際應(yīng)用
任何計算工具的重要意義均是應(yīng)用于實踐,在對于微波網(wǎng)絡(luò)容量的分析中,可以發(fā)現(xiàn)其重要的工作用途,可以將復(fù)雜的結(jié)構(gòu),通過清晰的圖表呈現(xiàn)出來,令工作人員明確工作主次以及工作方向,更加有助于工作的順利開展。在進行計算的過程中,首先需要確認(rèn)站點所屬的城市所在地,通過改變?nèi)萘窟M行調(diào)整,值得注意的是,站點的屬性不能處于正常,所以在設(shè)置時,相關(guān)屬性調(diào)整為不對容量進行計算的狀態(tài)。在“鏈路表”的設(shè)置中需要調(diào)整當(dāng)下成分容量,將其改為目前鏈路的容量,點擊開始計算即可。如果出現(xiàn)過小的需求容量時,代表不必升級優(yōu)化鏈路。如果鏈路需要升級時,需要采用正規(guī)的軟件對其進行升級與調(diào)制,同時,升級軟件也可以解決容量資源短缺不足的問題。將微波網(wǎng)絡(luò)的容量計算設(shè)備應(yīng)用到實際生活當(dāng)中,可以將復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行簡化,使工作人員明白具體的工作內(nèi)容,并且可以有效解決站點資源容量不充足的問題,為工程的正常發(fā)展提供便利。
二端口微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的測量
1、實驗?zāi)康?/strong>
(1)理解可變短路器實現(xiàn)開路的原理;
(2)學(xué)會不同負(fù)載下的反射系數(shù)的測量、分析和計算;
?。?)學(xué)會利用三點法測量、分析和計算微波網(wǎng)絡(luò)的[S]參數(shù)。
2、實驗原理
?。跾]參數(shù)是微波網(wǎng)絡(luò)中重要的物理量,其中[S]參數(shù)的三點測量法是基本測量方法,其測量原理如下:對于互易雙口網(wǎng)絡(luò)有S12=S21,故只要測量求得S11、S12及S21三個量就可以了。被測網(wǎng)絡(luò)連接如圖8-1所示
將待測網(wǎng)絡(luò)依次換接終端短路負(fù)載(既有Γi=-1)、終端開路負(fù)載(即Γi=1)和終端匹配負(fù)載(即Γi=0)時,測得的輸入端反射系數(shù)分別為Γs、Γo和Γm,代入式(8-1)并解出:
由此得到[S]參數(shù),這就是三點測量法原理。
在實際測量中,由于波導(dǎo)開口并不是真正的開路,故一般用精密可移動短路器實現(xiàn)終端等效開路l0位置(或用波導(dǎo)開口近視等效為開路),如圖8-2所示。
3、實驗內(nèi)容和步驟
?。?)將匹配負(fù)載接在測量線終端,并將測量線測試系統(tǒng)調(diào)整到最佳工作狀態(tài);
?。?)將短路片接在測量線終端,從測量線終端向信源方向旋轉(zhuǎn)探針座位置(測量線前的大旋鈕),使選頻放大器指示為零(或最?。?,此時的位置即為等效短路面,記作zmin0;
(3)在終端將短路片取下,換接上可變短路器,在探針位置 zmin0 處,調(diào)節(jié)可變短路器使選頻放大器指示為零(或最?。涗洿藭r可變短路器的位置 l1 ;
?。?)繼續(xù)調(diào)節(jié)可變短路器,使選頻放大器指示再變?yōu)榱?,再記錄此時可變短路器的位置 l2 ;
(5)在終端將可變短路器取下,換接上待測網(wǎng)絡(luò),并在待測網(wǎng)絡(luò)的終端再接上匹配負(fù)載,按照實驗五的方法測量和計算得到此時的反射系數(shù)Γm ;
?。?)在待測網(wǎng)絡(luò)的終端取下匹配負(fù)載,換接上可變短路器,并將可變短路器調(diào)到位置 l1 ,按照實驗五的方法測量和計算得到此時的反射系數(shù)Γs ;
(7)將可變短路器調(diào)到終端等效開路位置,即 l0=(l1+l2)/2 的位置,按實驗五的方法測量和計算得到此時的反射系數(shù)Γo ;
(8)要求反復(fù)測量三次,并處理數(shù)據(jù)(即參考實驗五方法,將根據(jù)測量得到的 Imin 、 Imax 、zmin1 等數(shù)據(jù)計算相應(yīng)的反射系數(shù)) ; (9)再根據(jù)式(8-3)計算得到[S]參數(shù)。
4、實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)處理
zmin0 = 79.56mm li= 12.760mm l2 = 36.984mm
匹配:直接法
5、結(jié)論
過本次實驗,我們知道了可變短路器實現(xiàn)開路的原理,學(xué)會了不同負(fù)載下的反射系數(shù)的側(cè)量、分析和計算方法,掌握了利用三點法側(cè)量分析和計算微波網(wǎng)絡(luò)的[S]參數(shù)。第一次測量匹配和開路情況時采用的是大駐波比方法,計算過程中發(fā)現(xiàn)駐波比小于6,于是重新使用直接法測量。
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