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，也是射頻工程中必備的測試技術。它主要包括微波訊號特性測量和微波網路引數測量。
微波訊號特性參量主要包括：微波訊號的頻率與波長、電平與功率、波形與頻譜等。微波網路引數包括反射參量（如反射係數、駐波比）和傳輸參量（如[s]引數）。
測量的方法有：點頻測量、掃頻測量和時域測量三大類。所謂點頻測量是訊號只能工作在單一頻點逐一進行測量；掃頻測量是在較寬的頻帶內測得被測量的頻響特性，如加上自動網路分析儀，則可實現微波引數的自動測量與分析；時域測量是利用超高速脈衝發生器、取樣示波器、時域自動網路分析儀等在時域進行測量，從而得到瞬態電磁特性。
圖1-1 是典型的微波測量系統。它由微波訊號源、隔離器或衰減器、定向耦合器、波長/頻率計、測量線、終端負載、選頻放大器及小功率計等組成。
圖 1-1 微波測量系統
二、常用微波元器件簡介
微波元器件的種類很多，下面主要介紹實驗室裡常見的幾種元器件：
（1）檢波器2）e-t接頭 （3）h-t接頭4）雙t接頭
（5）波導彎曲 （6）波導開關 （7）可變短路器 （8）匹配負載
（9）吸收式衰減器 （10）定向耦合器 （11）隔離器
三、功率測量
在終端處接上微波小功率計探頭，調整衰減器，觀察微波功率計指示並作相應記錄。
微波元器件的認識
螺釘調配器
e-t分支與匹配雙t
波導扭轉
匹配負載
波導扭轉
實驗總結：在實驗中我們認識了各種的微波元器件，讓我們更好的理解課本上的知識，更是為了以後的實驗做了準備。
實驗目的
（1） 學會微波測量線的調整；
（2） 學會校準晶體檢波器特性的方法；
（3） 學會測量微波波導波長和訊號源頻率。
實驗原理
進行微波測量，首先必須正確連線與調整微波測量系統。圖1-1 示出了實驗室常用的微波測試系統。系統調整主要指訊號源和測量線的調整，以及晶體檢波器的校準。
訊號源的調整包括振盪頻率、功率電平及調製方式等。本實驗主要討論微波測量線的調整和晶體檢波器的校準。
1． 測量線的調整
測量線是微波系統的一種常用測量儀器，它在微波測量中用途很廣，可測駐波、阻抗、相位、波長等。
測量線通常由一段開槽傳輸線、探頭（耦合探針、探針的調諧腔體和輸出指示）、傳動裝置三部分組成。由於耦合探針伸入傳輸線而引入不均勻性，其作用相當於**上併聯乙個導納，從而影響系統的工作狀態。為了減少其影響，測試前必須仔細調整測量線。
實驗中測量線的調整一般包括的探針深度調整和耦合輸出匹配（即調諧探頭）。
2． 晶體檢波器的校準曲線
在微波測量系統中，送至指示器的微波能量通常是經過晶體二極體檢波後的直流或低頻電流，指示器的讀數是檢波電流的有效值。在測量線中，晶體檢波電流與高頻電壓之間關係是非線性的，因此要準確測出駐波（行波）係數必須知道晶體檢波器的檢波特性曲線。
晶體二極體的電流i 與檢波電壓u 的一般關係為
i=cu n2-1)
式中，c 為常數，n 為檢波律，u為檢波電壓。
檢波電壓u 與探針的耦合電場成正比。電晶體的檢波律 n 隨檢波電壓u 改變。在弱訊號工作（檢波電流不大於10 μa）情況下，近似為平方律檢波，即n=2；在大訊號範圍，n 近似等於1，即直線律。
測量晶體檢波器校準曲線最簡便的方法是將測量線輸出端短路，此時測量線上載純駐波，其相對電壓按正弦律分布，即：
式中 ，d 為離波節點的距離，umax為波腹點電壓，λg 為傳輸線上波長。
因此，傳輸線上晶體檢波電流的表示式為
根據式（2-3）就可以用實驗的方法得到圖2-1 所示的晶體檢波器的校準曲線。
圖 2-1 校準曲線
3． 波導波長的測量
測量線的基本測量原理是基於無耗均勻傳輸線理論，當負載與測量線匹配時測量線內是
行波；當負載為短路或開路時，傳輸線上為純駐波，能量全部反射。因此通過測量線上的駐波比，然後換算出反射係數模值，再利用駐波最小點位置zmin 便可得到微波訊號特性和網路特性等。根據這一原理，在測得一組駐波最小點位置z1，z2，z3，z4 … 後，由於相鄰波節點的距離是波導波長的1/2，這樣便可通過下式算出波導波長。
由教材p48 ，工作波長與波導波長有如下關係：
式中，λc 為截止波長。 一般波導工作在主模狀態，其λc =2a 。本實驗中波導型號為bj-100，其寬邊為 a =22.86 mm ，代入上式計算出工作波長。
於是訊號源工作頻率由下式求得：
另外，訊號源工作頻率亦可用吸收式頻率計測量。
實驗步驟
1． 測量線的調整
① 將訊號源設定在內調製狀態，選擇工作頻率在10 ghz，將衰減器調整到合適位置。
② 先使探針調整至合適深度，探針深度既不能太深，影響波導內場分布，也不能太淺，否則耦合輸出太弱。通常取1.0至1.
5 mm 。然後開槽測量線終端接匹配負載，移動探針至測量線中間部位，調節探頭活塞使探針耦合匹配，直到輸出指示最大。
③ 反覆調整輸出衰減器、探針位置、探針耦合匹配、選頻放大器靈敏度使測量線工作在最佳狀態。
2． 晶體檢波器的校準曲線
1 終端接短路片，在波節點和波腹點之間（見圖2-2）等距離取10點，從波節點
開始將探針逐次移動到d1，d2，… , d10 ,並記錄資料。
圖 2-2 波腹波節點示意
2 以u 為橫軸，i 為縱軸，將其對應資料畫在座標紙上，並連成曲線。此曲線即
為晶體檢波器的校準曲線。
3．波導波長測量
① 按圖1-1所示連線微波測量系統，將系統調整到最佳工作狀態，終端接上短路片。從負載端開始旋轉測量線上的探針位置，使選頻放大器指示最小，此時即為測量線等效短路面，記錄此時的探針位置，記作zmin0 ;
② 繼續旋轉探針位置，可得到一組指示最小點位置 z1，z2，z3，z4 ；
③ 則由式（2-4）計算出波導波長。
④ 用頻率計測量訊號源工作頻率：通過定向耦合器將一部分微波能量分配至頻率測量支路，吸收式頻率計連在定向耦合器和檢波器之間。當吸收式頻率計失諧時，微波能量幾乎全部通過頻率計，此時選頻放大器指示最大。
慢慢調節吸收式頻率計，當調至頻率計諧振狀態時，一部分能量被頻率計吸收，使選頻放大器指示最小，此時讀得吸收式頻率計上指示的頻率即為訊號源工作頻率。可將測量結果與用波導波長換算的結果進行比較。
實驗目的
（1） 學會駐波比的測量；
（2） 學會反射係數的測量；
（3） 學會輸入阻抗的測量。
實驗原理
在任何的微波傳輸系統中，為了保證傳輸效率，減少傳輸損耗和避免大功率擊穿，必須實現阻抗的匹配。描述系統匹配程度的引數有電壓駐波比和復反射係數。
一、 駐波比及反射係數的測量
由教材第一章微波傳輸線理論，傳輸線上的駐波比與波節點、波腹點的關係為
而終端復反射係數的模值|γl| 與駐波比有如下關係：
終端反射係數的相位φl 與節點位置zminn 有以下關係：
根據波導主模特性阻抗及測得的駐波比ρ和第一波節點位置zmin1 可得終端負載
阻抗為（參見教材p28）：
其中， 。
根據以上公式就可以利用測量線測得駐波比、復反射係數，進而算出輸入阻抗和負載阻抗。
實驗步驟
1． 等效參考面的選取與波導波長的測量
（1）將測量線調至最佳工作狀態；
（2）終端接短路片，從負載開始，旋轉測量線上的探針位置，實現頻繁大器指示最
小，此時即為測量線等效短路面，記錄此時的探針位置，記作 zmin0 ；
（3）實驗二的方法測出波導波長。
2． 駐波比測量
終端接上待測負載，探針從zmin0 開始向訊號源方向旋轉，依次得到指示最大值和最小值三次，記錄相應的讀數，查晶體檢波器曲線得相應的umin和umax 。
3． 反射係數的測量
終端接上待測負載，探針從zmin0 開始向訊號源方向旋轉，記錄波節點的位置zminn 。
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