一种基于六端口的散射参数测试系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于六端口的散射参数测试系统，包括四个不同结构形式的定向耦合器，分别为第一定向耦合器、第二定向耦合器、第三定向耦合器和第四定向耦合器，定向耦合器的端口之间通过传输线连接，第一定向耦合器的直通端口作为输入端p1接收输入功率，第一定向耦合器的直通端口与第二定向耦合器的输入端连接；第二定向耦合器的直通端作为被测端口p2，第二定向耦合器的耦合端作为参考端口p4，第三定向耦合器的直通端作为参考端口p3，第四定向耦合器的直通端和耦合端分别作为参考端口p5和p6。本实用新型专利技术实现了通过四个元件，满足最佳测量精度的q值等幅和均匀120

【技术实现步骤摘要】
一种基于六端口的散射参数测试系统


[0001]本技术涉及微波网络参数测试
，特别涉及一种基于六端口的散射参数测试系统。

技术介绍

[0002]在微波和无线通信领域中，微波测量技术是不可或缺的基础和重要组成部分。目前在电磁场理论和微波网络理论中，一般采用散射参数来表征微波器件的特性。迄今为止，由于微波器件的散射参数必须通过微波测量来获取，这就需要先进的网络测量技术和测量仪器。
[0003]目前标量网络分析仪和矢量网络分析仪(VNA)是人们测量微波网络参数时最常用的仪器。矢量网络分析仪利用软件来修正硬件的不完善性，测量精度更高，且能够进行相位测量。但是VNA需要一个幅相接收机把射频信号转换为中频信号，进而提取被测网络的幅度和相位信息，同时也需要锁相系统保证频率转换的准确性。这就提升了系统的复杂度和制造成本。
[0004]现有技术中，还可通过六端口电路进行测量，六端口电路通常由同相功分器、定向耦合器等无源器件构成，且不要求微波器件的性能很理想。通过测量4个端口的电压幅度或功率水平，就能同时获得被测件的幅度和相位信息，通过六端口电路使用幅度测量取代幅相测量，降低了成本和系统复杂度。然而现有的六端口反射计是由四个定向耦合器和一个功率分配器共五个元件组成。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本技术提供了一种基于六端口的散射参数测试系统，实现通过四个元件，满足最佳测量精度的q值等幅和均匀120
°
等相位分布要求的六端口结构，用于在微波频率范围内测量复阻抗，使得电路结构更加简单，集成度更高，可通过微带技术或基片集成波导技术实施，使其有可以超过十倍频程较宽的操作带宽。
[0006]本技术提供了一种基于六端口的散射参数测试系统，具体技术方案如下：
[0007]包括第一定向耦合器、第二定向耦合器、第三定向耦合器和第四定向耦合器，定向耦合器的端口之间通过传输线连接，所述第一定向耦合器的直通端口作为输入端p1接收输入功率，所述第一定向耦合器的直通端口沿同一走线层与所述第二定向耦合器的输入端连接，将输入功率输出至所述第二定向耦合器的直通端；
[0008]所述第二定向耦合器的直通端作为被测端口p2，所述第二定向耦合器的耦合端作为参考端口p4，所述第三定向耦合器的直通端作为参考端口p3，所述第四定向耦合器的直通端和耦合端分别作为参考端口p5和p6。
[0009]进一步的，所述传输线采用偏置耦合带状线。
[0010]进一步的，所述第一定向耦合器为同向耦合器，所述第二定向耦合器为多节反向定向耦合器，所述第三定向耦合器和第四定向耦合器为反向耦合器。
[0011]进一步的，所述第一定向耦合器的直通端与所述第二定向耦合器的输入端连接，所述第一定向耦合器的隔离端与所述第三定向耦合器的直通端通过通孔连接，所述第一定向耦合器的耦合端与所述第三定向耦合器的耦合端连通；
[0012]所述第二定向耦合器的隔离端与所述第四定向耦合器的隔离端相连；
[0013]所述第四定向耦合器的耦合端和所述第三定向耦合器的直通端连通。
[0014]进一步的，所述第一定向耦合器、第二定向耦合器、第三定向耦合器和第四定向耦合器的参数如下：
[0015]C1＝6.27dB，t1＝1.17dB；
[0016]C2＝0.92dB，t2＝7.19dB；
[0017]C3＝1.76dB，t3＝4.77dB；
[0018]C4＝3.01dB，t4＝3.01dB；
[0019]其中，C
i
、t
i
分别表示无耗定向耦合器的耦合系数和传输系数，i表示第i个定向耦合器。
[0020]进一步的，所述第一定向耦合器的直通端口与信号发生器连接，通过所述信号发生器提供输入功率。
[0021]进一步的，所述参考端口p3、所述参考端口p4、所述参考端口p5和所述参考端口p6，分别连接功率计。
[0022]本技术的有益效果如下：
[0023]通过四个不同结构的定向耦合器，设计六端口网络结构，实现通过四个元件构成的六端口网络，并且采用设计参数的定向耦合器在给结构下，能够满足最佳测量精度的q值等幅和均匀120
°
等相位分布要求进行微波测量，同时定向耦合器采用偏置耦合带状线完成，使得能量损耗更小且能抗电磁干扰。
附图说明
[0024]图1是本技术的六端口网络结构示意图；
[0025]图2是本技术的偏置耦合带状线结构示意图；
[0026]图3是本技术的定向耦合器整体结构示意图；
[0027]图4是本技术的六端口网络原理模型示意图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0029]如图3所示，为基本定向耦合器的结构，基于该图所示，定向耦合器的基本功能是提供给P1的功率耦合到P3耦合端口，剩下的输入功率传送到P2端口，在理想的定向耦合器中没有功率传送到P4端口，P2口和P1口直连则被定义为直通端口。理想的耦合器可以有无限大的方向性和隔离度。
[0030]通常用如下3个参量表征定向耦合器：
[0031]耦合度：C＝10LgP1/P3；
[0032]方向性：D＝10LgP3/P4；
[0033]隔离度：I＝10LgP1/P4；
[0034]耦合系数代表耦合到输出端口的功率于输入功率的比值，一般也用C表示。
[0035]方向性如同隔离一样，是耦合器隔离前向波和反向波能力的量度。
[0036]上述三个参量之间的关系为：I＝D+C dB。
[0037]实施例1
[0038]本技术的实施例1公开了一种基于六端口的散射参数测试系统，如图1所示，系统包括四个不同结构形式的定向耦合器，所述定向耦合器的端口之间通过传输线连接；
[0039]本实施例中，所述传输线采用偏置耦合带状线。
[0040]如图2所示，为偏置耦合带状线结构示意图，其中，W为带线的线宽，W
O
为两条带线的偏移量，S
U
和S
L
分别是上下两条带线到上下地间的距离，即上下基板的厚度；S是带线间的距离，即中间基板的厚度；B是带状线上下地的间距，即板材的总厚度；
[0041]通过调整图中线宽W、带线距离S和偏移量W
O
可得到设定耦合系数和传输系数，最后进行优化仿真得到设计所需的定向耦合器指标，所述偏置耦合带状线中的两条微带线位于不同的走线层。
[0042]四个定向耦合器分别为第一定向耦合器、第二定向耦合器、第三定向耦合器和第四定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于六端口的散射参数测试系统，其特征在于，包括第一定向耦合器、第二定向耦合器、第三定向耦合器和第四定向耦合器，定向耦合器的端口之间通过传输线连接，所述第一定向耦合器的直通端口作为输入端p1接收输入功率，所述第一定向耦合器的直通端口沿同一走线层与所述第二定向耦合器的输入端连接，将输入功率输出至所述第二定向耦合器的直通端；所述第二定向耦合器的直通端作为被测端口p2，所述第二定向耦合器的耦合端作为参考端口p4，所述第三定向耦合器的直通端作为参考端口p3，所述第四定向耦合器的直通端和耦合端分别作为参考端口p5和p6。2.根据权利要求1所述的基于六端口的散射参数测试系统，其特征在于，所述传输线采用偏置耦合带状线。3.根据权利要求2所述的基于六端口的散射参数测试系统，其特征在于，所述第一定向耦合器为同向耦合器，所述第二定向耦合器为多节反向定向耦合器，所述第三定向耦合器和第四定向耦合器为反向耦合器。4.根据权利要求3所述的基于六端口的散射参数测试系统，其特征在于，所述第一定向耦合器的直通端与所述第二定向耦合器的输入端连接，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪涛，彭舒，
申请(专利权)人：西华师范大学，
类型：新型
国别省市：