dh406a0型
微波實驗系統
（波導引數測試系統）
使用說明書
北京大華無線電儀器廠
目錄一．實驗系統概述
二．主要技術規格
三．系統試驗方法
四．系統的成套性
五．產品質量保證
一． 實驗系統概述
本系統是為適應高等院校近代物理實驗而配置的微波引數實驗系統。它是由三公分微波波導元件組成，各學校可根據教學試驗大綱要求，與選件配套組成各種試驗系統，該系統主要功能可使學生通過實驗學習並掌握下列基本知識：
１．了解各種微波器件
２．了解微波工作狀態及傳輸特性
３．了解微波傳輸線場型特性
４．熟悉駐波、衰減、波長（頻率）和功率的測量
５．學會測量微波介質材料的介電常數和損耗角正切值
二．主要技術規格：
1. 頻率範圍： 8600～9600mhz
2. 波導標準：bj100 （gb11450.2-89）
3. 法蘭盤型號：fb100
4. 環境條件：按電子測量儀器環境試驗總綱（gb6587.1-86）第二組標準
5. 供電要求：試驗用各種儀器均需用交流穩壓電源
三．系統試驗方法：
微波實驗系統的使用在教材中有較為詳盡的論述，本說明書只簡單介紹幾種測量方法。各高校可結合教學大綱，選取不同的選件擴充套件各種試驗。（選件見附錄）
3．1 駐波測量：
圖一： 駐波測量框圖
3.1.1按圖一所示的框圖連線成微波實驗系統。
3.1.2調整微波訊號源，使其工作在方波調製狀態。
3.1.3左右移動波導測量線探針使選頻放大器有指示值。
3.1.4用選頻放大器測出波導測量線位於相鄰波腹和波節點上的imax和imin 。
3.1.5當檢波晶體工作在平方律檢波情況時，駐波比s為：
其駐波分布如圖二：
iimax
iminl
圖二駐波分布圖
其中：i：為選頻放大器的指示值
l：為駐波在波導測量線中的相對位置
3.2 大駐波係數的測量
當被測件駐波係數很大時，駐波波腹點與波節點的電平相差較大，在一般的指示儀表上，很難將兩個電平同時準確讀出，晶體檢波律在相差較大的兩個電平可能也不同，因此不能將它們相比求出駐波係數。下面介紹用功率衰減法測量大駐波係數。
圖三：功率衰減法連線框圖
3.2.1按圖三連線儀器，使系統正常工作，精密衰減器置於「零」衰減刻度。
3.2.2將測量線的探針調到駐波波節點，調節精密可變衰減器，使電表指示在80刻度附近，並記下該指示值。
3.2.3將測量線的探針調到駐波波腹點，並增加精密衰減器的衰減量，使電表指示恢復到上述指示值，讀取精密衰減器刻度並換算出衰減量的分貝值a。被測駐波係數為：
3.3 頻率測量（諧振腔法）：
3.3.1按圖一所示的框圖連線微波實驗系統。
3.3.2將檢波器及檢波指示器接到被測件位置上。
3.3.3用波長表測出微波訊號源的頻率。
旋轉波長表的測微頭，當波長表與被測頻率諧振時，將出現吸收峰。反映在檢波指示器上的指示是一跌落點，(參見圖四）此時，讀出波長表測微頭的讀數，再從波長表頻率與刻度曲線上查出對應的頻率。
檢波指示器指示i
諧振點波長表測微頭刻度
圖四： 波長表的諧振點曲線
3.4 波導波長的測量：
圖五： 波導波長測量系統框圖
3.4.1按圖五連線測量系統。由於可變電抗的反射係數接近1，在測量線中入射波與反射波的疊加為接近純駐波的圖形，如圖六所示，只要測得駐波相鄰節點得位置l1、l2，由
，即可求得波導波長λg。
3.4.2 為了提高測量精度，在確定l1，l2時，可採用等指示度法測出最小點imin對應的l（參看圖六）,即可測出i1（i1略大於imin），相對應的兩個位置則：
同理：即可求得精度較高的λg 。
i imax
i1imix
x』1 l1 x1″ x』2l2x2l
圖六：電場沿測量線分布圖
3.5 功率的測量
圖七功率測量微波系統框圖
按圖七連線儀器，使系統正常工作。注意：開機前將系統中的全部儀器必須可靠接地，否則，功率頭極易燒毀。
3.5.1 相對功率測量：
波導開關旋至檢波器通路，當檢波器工作在平方率檢波時，電表上的讀數i與微波功率成正比：電流錶的指示i∝p，即表示為相對功率 。
3.5.2 絕對功率測量：
波導開關旋至功率計通路，用功率計可測得絕對功率值。
3.6 衰減的測量
定義：衰減量db
其中：p1為匹配狀態下的輸入功率。
p2為匹配狀態下的輸出功率。
圖八：衰減器測量微波系統框圖
3.6.1 直接測量法：按圖八所示的框圖連線微波系統，使微波訊號源處於最佳工作狀態。
接入被測器件前，調整調配器，使測量線上測得得檢波部分為匹配狀態，並從指示器上讀得電流i1。
接入被測器件後，從指示器上讀得電流i2。當檢波器為平方律檢波時：
3.6.2 高頻替代法
被測器件接入前，調節精密可變衰減器至a1，使指示器指示為i 。被測器件接入後，調節精密可變衰減器至a2，使指示器指示仍為i 。被測器件的衰減量a=a2-a1，此法比直接測量法精確,其測試精度取決於衰減器的精度。
注意：進行衰減量測量時，被測器件應與測試系統匹配。
3.7介質ε及tgδ測試系統
使用步驟：
1．按圖九連線測試系統，使訊號源處於掃頻工作狀態。
2．在樣品未插入腔內時，找出樣品諧振腔的諧振頻率。（即改變掃頻訊號源的掃頻範圍），從示波器觀察諧振腔的諧振曲線，用波長表測量腔的諧振頻率f0（見圖十）。
利用波長表在示波器上形成的「缺口尖端」為標誌點，測定示波器橫軸的頻標係數k（即單位長度所對應的頻率範圍，以兆赫/格表示）作法是：調節波長表，使吸收峰在示波器橫向移動適當距離△l，由波長表讀出相應的頻率差值△f,則頻標係數k=△f/△l,一般可以做到k=0.4兆赫/格,諧振曲線的半功率頻寬 │f1-f2│ 可以由k和半功率點的距離│l1-l2│決定。
3. 在樣品插入後，改變訊號源的中心工作頻率，使諧振腔處於諧振狀態，再用上述方法測量的諧振頻率fs 和半功率頻寬︱f』1-f』2︱。
4. 利用公式
算出ql， q』l
其中：ql……樣品放入前的品質因數
q』l……樣品放入後的品質因數
利用公式
可以算出和，
f0……諧振腔未放入樣品前的諧振頻率
fs……諧振腔放入樣品後的諧振頻率
v0……諧振腔體積
vs……樣品的體積
注：作樣品諧振腔的諧振曲線需用掃頻訊號源，若沒有掃頻訊號源，則應逐點改變訊號源的頻率，並保持每個頻率上有相同的輸出功率。
圖九：介質ε及tgδ測試系統方框圖
pp0(p0-p1)/2
p1ff1 f0 f2
半功率點位置
圖十：樣品諧振腔的諧振曲線
四． 系統的成套性：
五．產品質量保證
我廠自發貨之日起18個月內，如使用者遵守運輸、貯存和使用規則而產品質量低於技術標準規定時，本廠負責免費修理。
*附錄：（實驗系統選見表）
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