微波电路实验:变频损耗L的测量方法与原理
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更新于2024-07-09
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"微波电路实验讲义,何宁、廖欣,信息与通信学院,电子科学与技术系"
在微波电路实验中,测量变频损耗L是一项重要的任务,它涉及到了微波混频器的性能评估。变频损耗是指在混频过程中,输入信号功率与中频输出信号功率之比,反映了信号在变频过程中的能量损失。实验的目标是测量微波变频器的变频损耗,并理解dBm这一小功率电平的计量方法。
实验原理基于非线性器件(如二极管或三极管)的工作特性,当两个不同频率的信号同时作用于这些器件时,会发生混频现象,生成新的频率成分。为了选择所需频率的信号,通常会在中频输出端接入一个选频网络。混频器的性能指标除了变频损耗L,还包括噪声系数、隔离比、驻波比、频带宽度和动态范围等。
变频损耗L与噪声系数F之间的关系可以通过公式(1-1)和(1-2)来表达。公式(1-3)将插入损耗L和中频输出功率P中联系起来,而插入损耗L又可以通过P中、VIF(中频电压)和负载电阻R来计算。在微波小功率测量中,通常使用dBm作为功率单位,通过公式(1-6)可以将功率转换为dBm进行量化。
实验线路如图1-1所示,包括本振源、信号源、功率计、定向耦合器、超高频毫伏表、滤波器、50Ω负载以及混频器和毫安表。本振源提供2000MHz的信号,而信号源输出的功率通过定向耦合器监控,实际作用在混频器上的功率是耦合端的功率。滤波器用于选取特定的中频信号,其在30MHz处的插入损耗为0.336dB。
实验中,定向耦合器的选择至关重要,因为它决定了信号源到混频器的实际功率传输。耦合度为10dB意味着大部分功率会通过直通端,而一小部分(约10%)耦合到混频器。通过测量VIF和R,可以计算中频输出功率P中,进而确定变频损耗L。
这个微波电路实验旨在让学生掌握变频损耗的测量方法,理解混频器工作原理,并熟悉dBm单位在功率测量中的应用。实验操作和理论分析相结合,有助于加深对微波电路中关键参数和性能指标的理解。
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