電磁場與微波實驗
學院：資訊工程學院
班級：08級通訊工程2班
姓名：譚海雲
學號：2008550723
日期：2023年6月5日
一、實驗原理
《一》微波測試系統：
測試系統通常由電源部分，測試部分和待測部分三部分組成。對不同的測試，方法不同，測試系統的組成也略有不同。
《一》基本方法圖如圖1-1
《二 》3cm波段小功率測量系統
實例如圖1-2
1、電源部分——訊號源、隔離器衰減器及頻率計等。
2、測試部分——測量線、指示器（微安表或選頻放大器）。
3、待測部分——待測元件及匹配元件（匹配負載、短路活塞等）。
圖1-2
《三》微波儀器及元件
1、微波訊號源：
2、頻率計：
諧振式頻率計按腔體形狀可分為同軸形、矩形、圓柱形、環形等。 以圓柱形頻率計為例，當頻率計與波導系統作吸收式連線時，移動頻率計調諧活塞，通過改變腔體尺寸來改變諧振波長，當它與訊號源工作波長相同時即諧振，腔體吸收能量最多，測試系統中指示器讀數最小，這時可以從頻率計刻度上讀出工作頻率。（腔體尺寸與諧振頻率之間對應關係已事先標定）。
頻率計一般作吸收式連線。見圖七。
3、測量線:
測量線是微波測試的主要儀器，一般由一段開槽線，探針檢波器及傳動裝置三部分組成（見圖1-3），探針在開槽線內移動，將波導傳輸線中的一小部分能量耦合出來，經晶體二極體檢波到指示器，即可測得探針所在處的相對場強。
（1）開槽線：有同軸型及波導型等幾種，對波導型測量線，一般在矩形波導寬麵**開槽以保證單模tf10（h10）型傳播。槽寬約為1—0.
5cm,槽深要大於兩倍槽寬，避免輻射，槽兩端是阻抗過度式。
（2）探針檢波器：由探針、檢波器及調諧裝置組成。探針的作用是從波導內耦合出電磁波能量到同軸線支架，並保證不影響波導中的駐波分布。
因此探針穿伸長度應是可調的。調諧裝置有波導型、同軸型。由於探針的耦合，在同軸諧振腔中有電磁場存在，它與波導內電磁場保持正比關係，通過改變短路活塞來調節諧振腔體長度，可使探針耦合的功率有效地送到檢波晶體上，使輸出指示器最大，檢波器採用晶體二極體。
檢波特性曲線（或晶體檢波律）一般表示為。當檢波電流較小時是平方律（n=2）。設檢波電流最大值為，最小值為則駐波比，但一般需要對晶體實現進行定標，給出檢波器曲線供使用。
（3）傳送裝置：保證探針沿槽線移動以檢測沿傳輸方向上的場的分布，上有標尺，可精確讀出探針所在位置的刻度。
測量線在使用前必須進行調整，（實驗台上的已調好不要再調），調整就是選擇合適的探針伸長度以儘量減少它對傳輸系統中場型的影響。
4、指示器
微波訊號經檢波後送到的測試裝置。這些儀器有微安表、光點檢流計、測量放大器和選頻放大器。測量放大器的簡單使用方法見附錄三。選頻放大器的使用說明見附錄三。
5、隔離器、表減器、短路活塞及匹配負載等波導元件的結構使用參閱教材。
《四》微波測量原理
1、駐波比的測量
有多種方法測量，這裡介紹測量線測量駐波方法。沿波導開槽線移動探頭，在指示器上讀出駐波最大值讀數，根據晶體檢波律求得，在小訊號時晶體檢波律近似平方律，故有
2、波長的測量
（1）用測量線測量波導波長——駐波分布法：用移動測量線測出波導中相鄰兩波節點的距離就是二分之一波導波長（λg/2）也可以用精密可變短路活塞接在測量線輸出端，將測量線探針固定在某一波節位置，移動精密可變短路活塞使探針檢測到相鄰另一波節點，這時活塞移動距離就是λg/2。為了提高測波節點位置的精密可用「等訊號法」， （見圖1-4）如直接讀出z0，誤差較大，可在z0左右，指示器為同一讀數的z1和 z2兩點讀數，則有來決定z0 。
(2)頻率計測量工作波長——諧振腔法
諧振式頻率計前面已介紹，它與待測系統相連線的方法有兩種，一種是通過式，另一種是吸收式。我們用吸收式。
頻率計作吸收式連線時（見圖指示器曲線，如圖1—6，實驗裝置如圖1—2）。指示裝置不經過腔體，頻率計只有乙個耦合機構，當腔體調諧到與待測頻率諧振時，腔體吸收能量最多，因此傳輸到終端指示器的功率最小，所以指示器讀數也就最小，（正是這種原因，在進行駐波測量和阻抗測量時，要使連線在系統中的頻率計失諧）。
二、實驗內容
《一》 微波實驗儀器的拆卸安裝與除錯
拆卸實驗器件，了解頻率計與測量線的工作原理
《二》 《三》實驗步驟
1、按照圖1-2。檢查測試系統連線情況。
2、使系統中可變衰減器按鈕下旋至3或5衰減值，終端用晶體檢波器接微安表檢測。
3、訊號源通電、頻率選在1000mhz左右「連續」或「方波」輸出，調衰減器旋鈕及可變衰減器，使微安表上指示50ua左右。
4、終端接短路活塞，移動測量探針，用等訊號法測出兩個相鄰節點的位置，填下表求出波導波長：
5、終端改接非匹配負載，即晶體檢波器，在乙個波長上移動探針，均勻取10點，記下標尺讀數與相應指示器讀數，再測出波腹及波節點，填下表畫出駐波分布：
6、同上，移動探針，測出及填表，根據原理公式算出駐波比
因為 所以4.005
7、移動頻率計諧調旋鈕，使指示器讀數最小或比較小，記下此時的頻率計讀數，並計算出工作波長
《四》微波傳輸三種工作狀態的研究和晶體檢波器的定標
1、按圖2—4—2連線測量圖
2、研究微波傳輸三種工作狀態：
終端接：晶體檢波器 、匹配負載、短路片。
3、終端接短路片（或晶體檢波器），用交叉讀數法測λg，如圖2—4—3移動探針在波節點兩側，取等指示讀數的位置讀數d1、d2、d3和d4,由對稱性知道：
由此求出波導波長:
4、晶體定標，移動測量線探針，在波節與波腹之間大約取10點，從dmin開始，將探針逐次移到這些點d1、d2、d3········d10，第並記錄指示器讀數分別求出點位置與波節點的距離······
由於探針影響，駐波分布並不是理想地以波節點為中心對稱變化，在準確度要求高的情況下，應再從波節點dmin開始，向另乙個方向將探針移動指示值任等與的位置。並記錄資料這些對稱點距波節距離為······,然後，取兩邊距離的平均值，即
取代入式求出各點的相對場強，並記下相應各點的電流指示。
三、實驗心得
這個實驗比較難做，因為實驗過程中對儀器的微小變化很靈敏，稍微出點偏差就錯過了記錄實驗資料的最佳時刻，為了找出那個微妙的時刻，我們小心翼翼的操縱著實驗儀器，一點一點的改變實驗儀器，眼睛仔細的盯著顯示儀表，認真讀數，終於順利的完成了實驗。
通過這次實驗，我加深了對理論知識的理解，同時也加強了動手能力，在實驗過程中必須細心耐心，才能順利完成實驗。
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微波技術實驗指導書目錄 實驗一微波測量儀器認識及功率測量 1 實驗二測量線的調整與晶體檢波器校準 2 實驗三微波駐波 阻抗特性測量 5 實驗目的 1 熟悉基本微波測量儀器 2 了解各種常用微波元器件 3 學會功率的測量。實驗內容 一 基本微波測量儀器 微波測量技術是通訊系統測試的重要分支，也是射頻工...
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