微波实验单元项目 实验三.docx

电磁场与微波测量实验报告
微波实验单元项目
实验三定向耦合器的特性测量

实验目的
了解频谱分析仪的使用方法。
学会使用频谱分析仪对信号源提供的信号进行分析。
学会定向耦合器。
实验原理
定向耦合器：
定向耦合器是一种通用的微波/毫米波部件，可用于信号的隔离、分离和混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试等。主要技术指标有方向性、驻波比、耦合度、插入损耗。
定向耦合器是微波系统中应用广泛的一种微波器件，它的本质是将微波信号按一定的比例进行功率分配。
定向耦合器由传输线构成，同轴线、矩形波导、圆波导、带状线和微带线都可构成定向耦合器，所以从结构来看定向耦合器种类繁多，差异很大。但从它的耦合机理来看主要分为四种，即小孔耦合、平行耦合、分支耦合以及匹配双T。
在20世纪50年代初以前，几乎所有的微波设备都采用金属波导和同轴线电路，那个时候的定向耦合器也多为波导小孔耦合定向耦合器，其理论依据是Bethe小孔耦合理论，Cohn和Levy等人也做了很多贡献。
随着航空和航天技术的发展，要求微波电路和系统做到小型化、轻量化和性能可靠，于是出现了带状线和微带线。随后由于微波电路与系统的需要有相继出现了鳍线、槽线、共面波导和共面带状线等微波集成传输线。这样就出现了各种传输线定向耦合器。
第一个真正意义上的定向耦合器由H.A.Wheeler在1944年设计实现，Wheeler使用了一对长为四分之一中心频率波长的圆柱来实现电场与磁场的能量相互耦合，遗憾的是这种方法只能实现一个倍频程的带宽。
主线中传输的功率通过多种途径耦合到副线,并互相干涉而在副线中只沿一个方向传输。
实验步骤
耦合度测量
按照图中所示连接所使用的仪器。

设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（如850MHz.-20dBm）。
将输入输出电缆短接。用频谱分析仪定向耦合器输入端口1的输入信号电平，测试数据记录到表格中。
接入被测定向耦合器。用频谱分析仪测量定向耦合器耦合端口3的输出信号电平，计算定向耦合器的耦合度，测试数据列入表中。
改变测试频率，重复以上测量，测试数据列入表中。
记录的数据如下表：
测试频率（MHz）850900950端口1输入功率（dBm）-20-20-20端口3输入功率（dBm）-33.42-34.07-34.30耦合度（dB）13.4214.0714.30带载波信号的杂散测量
按照图中所示连接所使用的仪器。

设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（如850MHz.-20dBm）。
将输入输出电缆短接。用频谱分析仪定向耦合器输入端口1的输入信号电平，测试数据记录到表格中。
接入被测定向耦合器。用频谱分析仪测量定向耦合器耦合端口2的输出信号电平，测试数据列入表中。
(5)改变测试频率，重复以上测量，测试数据列入表中。
(6)记录的数据如下表：
耦合度（dB）/耦合损耗（dB）10/0.460=21.73测试频率（MHz）850900950端口1输入功率（dBm）-20.00-20.00-20.00端口2输入功率（dBm）-24.05-24.15-25.21插入损耗（dB）4.054.155.21传输损耗（dB）3.593.694.75
定向耦合器的隔离度测量
按照图中所示连接所使用的仪器。

（2）设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（如850MHz.-20dBm）。
（3）将输入输出电缆短接。用频谱分析仪定向耦合器输入端口3的输入信号电平，测试数据记录到表格中。
（4）接入被测定向耦合器。用频谱分析仪测量定向耦合器耦合端口2的输出信号电平，计算端口2、3之间的隔离度，测试数据列入表中。
(5)改变测试频率，重复以上测量，测试数据列入表中。
(6)记录的数据如下表：
测试频率（MHz）850900950端口3输入功率（dBm）-20.00-20.00-20.00端口2输入功率（dBm）-39.31-40.00-39.282、3端口隔离度（dB）19.3120.0019.28耦合度幅频特性测量
（1）按照图中所示连接所使用的仪器。

（2）设置微波信号发生器输出指定频率和功率的单载波信号（如850MHz.-20dBm）。
（3）将输入输出电缆短接。用频谱分析仪测定并记录衰减器的输入信号电平。
（4）接入被测定向耦合器。设置频谱分析仪的中心频率为指定频率，设置合适的扫描带宽，适当调整参考电平使频谱图显示在合适的位置。
（5）设置频谱分析仪的轨迹为最大保持功能。
（6）按照一定的步进，用手动旋钮在指定的频率范围内调整微波信号发生器的输出频率，在频谱分析仪上显示出幅频特性曲线。
（7）根据频谱分析仪显示的幅频特性曲线，测量并计算耦合器在指定频带内的耦合度的最小值和幅频特性，记录测试数据。