（實驗報告）
微波基本參量測量
【摘要】
微波技術是一門獨特的現代科學技術，我們應掌握它的基本知識和測量的方法。對微波測試系統的工作原理的分析研究與基本參量的測量，能使我們掌握微波的基本知識，了解其傳播的特點，並且我們還能學會對功率、駐波比和頻率等量的測量方法。另外，在實驗過程中我們還能熟悉功率計等實驗器材的工作原理和物理學中對有關物理量的測量的思想方法。
【關鍵詞】
微波、功率、駐波比、頻率、測量
【引言】
微波是指頻率為300mhz-300ghz的電磁波，是無線電波中乙個有限頻帶的簡稱，即波長在1公尺（不含1公尺）到1公釐之間的電磁波，是分公尺波、釐公尺波、公釐波和亞公釐波的統稱。微波頻率比一般的無線電波頻率高，通常也稱為「超高頻電磁波」。微波作為一種電磁波也具有波粒二象性。
微波的基本性質通常呈現為穿透、反射、吸收三個特性。對於玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對於水和食物等就會吸收微波而使自身發熱。
而對金屬類東西，則會反射微波。微波的特點有以下幾點：
第一.微波波長很短。具有直線傳播的性質，能在微波波段製成方向性極強的無線系統，也可以接收到地面和宇宙空間各種物體發射回來的微弱回波，從而確定物體的方向和距離。
這使微波技術廣泛的應用於雷達中。
第二.微波的頻率很高 ，電磁振盪週期很短。比電子管中電子在電極經歷的時間還要小。普通電子管不能用作微波振盪器、放大器和檢波器，而必須用原理上完全不同的微波電子管來代替。
第三.許多原子和分子發射和吸收的電磁波的波長正好處在微波波內。用這特點研究分子和原子的結構，發展了微波波譜學和量子無線電物理學等尖端學科, 還研製了低噪音的量子放大器和極為準確的分子鐘與原子鐘。
第四.微波可以暢通無阻的穿過地球上空的電離層。微波波段為宇宙通訊、導航、定位及射電天文學的研究和發展提供了廣闊的前景。
【正文】
本實驗中，我們首先要引入兩個基本概念：反射係數與駐波比。反射係數的定義：波導出某橫截面出的電場反射波與入射波的複數比。
駐波比的定義：波導中駐波電場最大值與駐波最小值之比。
其次，我們需要對一些新的實驗儀器做大概的了解。（1）衰減器：把一片能吸收微波能量的介質片垂直於矩形波導的寬邊，縱向插入波導管即成，用以部分衰減傳輸功率，沿著寬邊移動吸收片可改變衰減量的大小，使輸入電磁波得到不同程度的衰減。
在本實驗中，我們只需調節衰減器側面上的螺旋測微器來改變衰減程度。（2）駐波測量線：測量微波傳輸系統中電場的強弱布的精密儀器。
在波導中的寬邊**開有乙個狹槽，金屬探針經狹槽伸入波導中。由於探針與電場平行，電場的變化在探針上感應出的電動勢經過晶體檢波器變成電流訊號輸出。探針可沿波導移動，則輸出訊號顯示出波導中電場沿傳播方向的變化。
在本實驗中，我們把探針連線到選頻放大器上，測量電流量。（3）選頻放大器：用於測量微弱低頻訊號，配合微波測量線測量駐波係數，配合微波檢波器進行衰減測量等。
訊號經公升壓、放大，選出1khz附近的訊號，經整流平滑後由輸出級輸出直流電平，由對數放大器展寬供給指示電路檢測。在本實驗中，我們使用選頻放大器對電流進行測量。（4）微波源：
dh1121a型三厘公尺固態訊號源由體效應管振盪器、可變衰減器、pin調製器、隔離器、調製電路及電源組成，它提供所需微波訊號，頻率範圍在8.6-9.6ghz。
接下去，我們就要對微波的駐波比、功率和頻率進行測量。
【1】駐波比的測量。其原理為：探針在開槽傳輸線中移動，將一小部分功率耦合出來，經過體二極體檢波後由指示器指示，從而看出開槽線中電場的分布情況。
當檢波金屬滿足平方律時，我們只需用選頻放大器測量電流即可。駐波比的測量分為三種情況（1）小駐波比的測量。小駐波比情況下，駐波波腹和波節都不尖銳，要多測幾個波腹和波節，按下式計算平均值：
（2）中駐波比的測量。只需測乙個駐波波腹和乙個駐波波節，按下式計算：
（3）大駐波比的測量。大駐波比情況下，波腹振幅與波節振幅的差別很大，測量線不能同時測量波節，因此必須採用別的測量方法----二倍極小功率法。使用平方律的檢波電晶體，利用探針測量極小點兩旁功率為極小點功率二倍的兩點的距離w，以及波導波長 ，按下式計算駐波比：
由以上分析可知，對大駐波比的測量，就是測量兩個物理量w和波長。首先，我們來具體分析一下波長的測量方法。
在測量時，如果極小點不太容易找出時，可在它附近測兩點的距離座標，此二點在指示器上的指示相等，然後取這兩點座標的平均值。即：
。波導波長由兩個臨近極小點的距離決定。
在本實驗中，我們選取的左右兩點應接近於波節處，這樣它們之間的差值就比較大，誤差相對較小。
其次，我們來看一下w的測量方法。通過調節探針的位置，觀察選頻放大器上的讀數變化。在調節到選頻放大器上的讀數接近最小值時，轉換量程開關，使讀數放大十倍。
細調探針位置，確定最小值示數，繼續調節探針位置，使選頻放大器示數為最小值的兩倍，在小刻度盤上讀出這兩點的距離。
【2】功率的測量。在本實驗中，我們採用絕對功率測量方法，由功率計上讀出的示數即為絕對功率。功率計測量功率的基本原理是利用微波對熱電偶進行加熱，熱電偶將溫度的變化轉化成電壓來變現出來，再將此電壓通到放大器上，通過放大在儀器上顯示出來，再經過曲線的擬合等工作後，儀器上所顯示的數值即為功率的數值。
通過調節精密衰減器的衰減量，功率計上的讀數會跟著發生變化，感受一下讀數的變化情況即可。
【3】頻率的測量。在本實驗中，我們對微波頻率的測量採用諧振法，諧振波長計與微波系統的連線採用吸收型（最小讀數法）。
調節波長表上的螺旋測微器旋鈕，觀察指示器上的讀數情況。在波長表調節到某一值時，指示器上的讀數發生突變，記錄下此時波長表上的讀數值。對照實驗說明書上的**，找出該讀數所對應的頻率值，即為我們要求的頻率，對比訊號源上的示數值。
按照以上的實驗步驟和要求，測量得到實驗資料如下所示：
小駐波比測得的三個極大值為25.5 24.5 24.
8 ；三個極小值為19.5 19.0 18.
3 。按上述公式計算出小駐波比為1.128。
中駐波比測得的一組資料為：極大值57.5，極小值1.3。按上述公式計算出中駐波比為6.65。
大駐波比測得的x2』=126.1mm，x2』』=122.5mm，x1』=100.
8mm，x1』』=97.3mm。計算得測得，，。
根據上述公式，求得大駐波比為16。
功率測量資料從略。
頻率測量中，從波長表上讀出的讀數為9.685mm，對照**找出的頻率值為8860mhz，訊號源上的示數為8.858ghz。
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