測量阻抗變換器平衡度及其網絡參數的結構及其確定方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于通信技術領域，更特別地說，是指一種利用矢量網絡分析儀測量阻抗變換器平衡度及其網絡參數的結構及其確定方法。
【背景技術】
[0002]在天線系統中，需要將天線的輸入阻抗變換到等于饋線的特性阻抗以保證饋線工作在行波狀態，同時，對稱振子形式的短波天線如偶極天線、偶極對數周期天線、魚骨天線等其饋電端子的電位大小相等、相位相反，也就是說振子的兩臂對地是平衡的，如果這一平衡系統與對地不平衡的同軸線連接，則振子饋電端子上電位的絕對值不再相同。平衡-不平衡傳輸線阻抗變換器就實現阻抗變換和平衡變換作用。上述天線形式若未使用平衡-不平衡阻抗變換器或變換器的平衡度不太好，不僅改變了天線方向圖的形狀，而且改變了天線的輸入阻抗，此外同軸線外導體外壁的高頻電流還產生不需要的附加輻射干擾其它儀器和設備。正確測量和評價一個平衡-不平衡阻抗變換器幅度平衡度和相位平衡度的好壞尤為重要。常用的測量方法有采用矢量電壓表測量的，但要求電壓表探針的輸入阻抗必須比負載阻抗高很多，特別是當器件平衡較好時，這一要求更為重要，同時矢量電壓表實際使用時出現故障的概率高，現在使用的很少。也有采用網絡分析儀的，現有能查閱到的資料顯示出測試時平衡端口失配嚴重，特別是測量大變比的阻抗變換器平衡度。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的問題是提供一種測量阻抗變換器平衡度的方法，用于正確衡量平衡-不平衡阻抗變換器的平衡度，幫助射頻工程師們設計和研制出平衡度良好的阻抗變換器。由本發明提供的測量方法建立在輔助測試網絡基礎上，由輔助測試網絡實現各測試端口阻抗的完全匹配，基于矢量網絡分析儀，由網絡分析儀測試阻抗變換器輸入端口和各平衡端口的S參數，根據S參數經過簡單的運算計算得到阻抗變換器的平衡度。
[0004]為解決上述技術問題，本發明的測量阻抗變換器平衡度及其網絡參數結構，該方法建立在輔助測測量網絡的基礎上，對于常用的1:N(N = 2、4、6、9)，即N>1時，平衡-不平衡阻抗變換器，測量平衡度時的輔助測試網絡拓撲形式采用下列形式，測試時平衡-不平衡傳輸線阻變換器的兩平衡端各與一電阻Rl相串聯，然后再與兩分電阻R2并聯，兩分壓電阻的中點接地，兩分壓電阻的另一端連接矢量網絡分析儀或標載；
[0005]對于常用的1:1平衡-不平衡阻抗變換器，即1: N，0〈N彡I時，平衡-不平衡阻抗變換器，測量平衡度時的輔助測試網絡拓撲形式均可采用下列形式，測試時平衡-不平衡傳感線阻變換器的兩平衡端先與電阻Rl并聯，然后再與兩分壓電阻R2并聯，兩分壓電阻的中點接地，兩分壓電阻的另一端連接矢量網絡分析或標載。
[0006]對于1:N，當 N = 2 時，Rl = 21 Ω，R2 = 71 Ω ;當 N = 4 時，Rl = 73Ω，R2 = 58Ω ；當 N = 6 時，Rl = 124Ω，R2 = 55Ω ;當 N = 9 時，Rl = 199 Ω，R2 = 53Ω，1:N，0〈N 彡 I時，Rl = 150Ω，R2 = 150 Ω。
[0007]本發明還涉及一種測量阻抗變換器平衡度及其網絡參數的確定方法，
[0008]對于1:N(N = 2、4、6、9)時，即對于1:N(N>1)時，平衡-不平衡阻抗變換器，輔助測試網絡拓撲形式采用下列形式，測試時平衡-不平衡傳輸線阻變換器的兩平衡端各與一電阻Rl相串聯，然后再與兩分電阻R2并聯，兩分壓電阻的中點接地，兩分壓電阻的另一端連接矢量網絡分析儀或標載；對于輔助測試網絡中各元件的參數數值，具體如下:
[0009]當N = 2 時，Rl = 21 Ω，R2 = 71 Ω ；
[0010]當N = 4 時，Rl = 73Ω，R2 = 58Ω ;
[0011]當N = 6 時，Rl = 124Ω，R2 = 55Ω ;
[0012]當N = 9 時，Rl = 199Ω，R2 = 53Ω ;
[0013]具體操作時，按照下列步驟，
[0014]步驟一:根據不同的變比形式，篩選對應阻值的元器件，制作輔助測試網絡，
[0015]步驟二:對兩端口網絡分析儀進行兩端口校準，校準完成后，按照下列形式連接好兩端口網絡分析儀、平衡-不平衡阻抗變換器和輔助測試網絡，傳輸線阻抗變換器的不平衡端Al與矢量網絡分析儀的端口 I連接，兩平衡端B1、B2各與電阻Rl相串聯，然后再與兩分壓電阻R2并聯，兩分壓電阻的中點接地，其中一分壓電阻的另一端A2連接矢量網絡分析儀的端口 2，另一分壓電阻的另一端A3連接一個50歐的標載，以dB為單位讀此時的S21參數幅度，和以°為單位相位，分別記為dBMAG(S21_l)、IMG(S21_1)；
[0016]步驟三:按照下列形式連接好兩端口網絡分析儀、平衡-不平衡阻抗變換器和輔助測試網絡，傳輸線阻抗變換器的不平衡端Al與矢量網絡分析儀的端口 I連接，兩平衡端B1、B2各與一電阻Rl相串聯，然后再與兩分壓電阻R2并聯，兩分壓電阻的中點接地，其中一分壓電阻的另一端A2連接一個50歐的標載，另一分壓電阻的另一端A3連接矢量網絡分析儀的端口 2，以dB為單位讀此時的S21參數幅度和以O為單位讀相位，分別記為dBMAG、IMG ；
[0017]步驟四:計算阻抗變換器的平衡度如下，
[0018]幅度不平衡度:mag(dB) = dBMAG (S21_l)-dBMAG (S21_2)
[0019]對于相位不平衡度，當MG(S21_1)為正時，
[0020]相位不平衡度:pha(。)=360+IMG (S21_2) -1MG (S21_l)；
[0021]當MG(S21_1)為負時，
[0022]相位不平衡度:pha(。)=360+IMG (S21_l) -1MG (S21_2)；
[0023]對于1:1平衡-不平衡阻抗變換器，輔助測試網絡拓撲形式采用下列形式，測試時平衡-不平衡傳感線阻變換器的兩平衡端先與電阻Rl并聯，然后再與兩分壓電阻R2并聯，兩分壓電阻的中點接地，兩分壓電阻的另一端連接矢量網絡分析或標載，對應輔助測試網絡中各元件的參數數值，具體為:R1 = 150 Ω，R2 = 150 Ω，
[0024]具體操作時，按照下列步驟，
[0025]步驟一:根據不同的變比形式，篩選對應阻值的元器件，制作輔助測試網絡，
[0026]步驟二:對兩端口網絡分析儀進行兩端口校準，校準完成后按下列形式連接好兩端口網絡分析儀、平衡-不平衡阻抗變換器和輔助測試網絡，傳輸線阻抗變換器的不平衡端Al與矢量網絡分析儀的端口 I連接，兩平衡端B1、B2與電阻Rl相并聯，然后再與兩分壓電阻R2并聯，兩分壓電阻的中點接地，其中一分壓電阻的另一端A2連接矢量網絡分析儀的端口 2，另一分壓電阻的另一端A3連接一個50歐的標載，以dB為單位讀此時的S21參數幅度和以°為單位讀相位，分別記為dBMAG (S21_l)、IMG(S21_1)，
[0027]步驟三:按照下列形式連接好兩端口網絡分析儀、平衡-不平衡阻抗變換器和輔助測試網絡，傳輸線阻抗變換器的不平衡端Al與矢量網絡分析儀的端口 I連接，兩平衡端B1、B2與電阻Rl相并聯，然后再與分壓電阻R2并聯，兩分壓電阻的中點接地，其中一分壓電阻的另一端A2連接一個50歐的標載，另一分壓電阻的另一端A3連接矢量網絡分析儀的端口 2，以dB為單位讀此時的S21參數幅度和以O為單位讀相位，分別記為dBMAG (S21_2)、IMG(S21_2)；
[0028]步驟四:計算阻抗變換器的平衡度如下，
[0029]幅度不平衡度:mag(dB) = dBMAG (S21_l)-dBMAG (S21_2)
[0030]對于相位不平衡度，當MG(S21_1)為正時，
[0031]相位不平衡度:phaO= 360+IMG (S21_2) -1MG (S21_l)；
[0032]當MG(S21_1)為負時，
[0033]相位不平衡度:phaO= 360+IMG (S21_l) -1MG (S21_2)。
[0034]本發明提供的方法建立在輔助測試網絡上，原理簡單、使用的元器件少，可操作性強，本領域普通工程技術人員易于掌握和實施。本發明可以廣泛地用于通信技術領域。
【附圖說明】
[0035]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0036]圖1是1:N(N= 2、4、6、9)平衡-不平衡阻抗變換器平衡度的輔助測試網絡拓撲形式；
[0037]圖2是1:1平衡-不平衡阻抗變換器平衡度的輔助測試網絡拓撲形式；
[0038]圖3是基于2端口矢網測試1:N(N = 2、4、6、9)平衡-不平衡阻抗變換器平衡度的測試其中一平衡端口的S21參數的原理圖；
[0039]圖4是基于2端口矢網測試1:N(N = 2、4、6、9)平衡-不平衡阻抗變換器平衡度的測試另一平衡端口的S21參數的原理圖；
[0040]圖5是基于2端口矢網測試1:1平衡-不平衡傳輸線阻抗變換器平衡度的測試其中一平衡端口的S21參數的原理圖；
[0041]圖6是基于2端口矢網測試1:1平衡-不平衡傳輸線阻抗變換器平衡度的測試另一平衡端口的S21參數的原理圖。
【具體實施方式】
[0042]本發明的測量阻抗變換器平衡度及其網絡參數結構，該方法建立在輔助測測量網絡的基礎上，對于常用的1:N(N = 2、4、6、9)，即N>1時，平衡-不平衡阻抗變換器，測量平衡度時的輔助測試網絡拓撲形式采用下列形式，如圖1，測試時平衡-不平衡傳輸線阻變換器的兩平衡端各與一電阻Rl相串聯，然后再與兩分電阻R2并聯，兩分壓電阻的中點接地，兩分壓電阻的另一端連接矢量網絡分析儀或標載；
[0043]對于常用的1:1平衡-不平衡阻抗變換器，S卩1:N，0〈N彡I時，平衡-不平衡阻抗變換器，測量平衡度時的輔助測試網絡拓撲形式均可采用下列形式，如圖2，測試時平衡-不平衡傳感線阻變換器的兩平衡端先與電阻Rl并聯，然后再與兩分壓電阻R2并聯，兩分壓電阻的中點接地，兩分壓電阻的另一端連接矢量網絡分析或標載。
[0044]對于1:N，當 N = 2 時，Rl = 21 Ω，R2 = 71 Ω ;當 N = 4 時，Rl = 73Ω，R2 = 58Ω ；當 N = 6 時，Rl = 124Ω，R2 = 55Ω ;當 N = 9 時，Rl = 199 Ω，R2 = 53Ω，1:N，0〈N 彡 I時，Rl = 150Ω，R2 = 150 Ω。
[0045]本發明還涉及一種測量阻抗變換器平衡度及其網絡參數的確定方法，
[0046]對于1:N(N = 2、4、6、9)時，即對于1:N(N>1)時，平衡-不平衡阻抗變換器，輔助測試網絡拓撲形式采用下列形式，測試時平衡-不平衡傳輸線阻變換器的兩平衡端各與一電阻Rl相串聯，然后再與兩分電阻R2并聯，兩分壓電阻的中點接地，兩分壓電阻的另一端連接矢量網絡分析儀或標載；對于輔助測試網絡中各元件的參數數值，具體如下: