微波测量实验-微波驻波比的测量
驻波比测量实验报告
驻波比测量实验报告驻波比测量实验报告引言：驻波比测量是电磁波传输中常用的一种测量方法，通过测量驻波比可以了解电磁波在传输线上的传输情况以及传输线上的阻抗匹配情况。
本实验旨在通过实际操作，掌握驻波比测量的原理和方法，并通过实验数据的分析，加深对驻波比的理解。
实验原理：驻波比是指电磁波在传输线上的反射波与正向波的振幅之比，用VSWR （Voltage Standing Wave Ratio）表示。
传输线上的驻波比与传输线的特性阻抗有关，当传输线的特性阻抗与负载阻抗不匹配时，会产生反射波，从而导致驻波比的增大。
实验器材：1. 驻波比测量仪2. 信号发生器3. 50欧姆传输线4. 负载电阻5. 连接线缆实验步骤：1. 将信号发生器与驻波比测量仪连接，并设置信号发生器的频率为所需测量频率。
2. 将驻波比测量仪与传输线连接，确保连接稳固。
3. 将负载电阻与传输线的末端相连。
4. 打开信号发生器和驻波比测量仪，调节信号发生器的输出功率，使其适合测量范围。
5. 通过驻波比测量仪的显示屏，记录下测量得到的驻波比数值。
6. 将负载电阻更换为其他数值的电阻，并重复步骤5，记录下不同负载电阻下的驻波比数值。
实验结果与分析：根据实验步骤得到的驻波比数据，我们可以进行进一步的分析和计算。
首先，我们可以观察不同负载电阻下的驻波比变化情况。
当负载电阻与传输线的特性阻抗相等时，驻波比最小，接近于1；当负载电阻与传输线的特性阻抗不匹配时，驻波比会增大。
通过这一现象，我们可以判断传输线与负载之间的阻抗匹配情况。
另外，我们还可以计算驻波比与反射系数之间的关系。
反射系数（Reflection Coefficient）是指电磁波在传输线上的反射波与正向波的振幅之比。
反射系数与驻波比之间的关系可以通过以下公式计算得到：反射系数 = (VSWR - 1) / (VSWR + 1)通过测量得到的驻波比数据，我们可以计算出相应的反射系数，并进一步分析传输线上的反射情况。
微波驻波测量
微波驻波测量：一：仪表连接及主要设备：二：仪器仪表调整与使用：2.1 信号源YS1125：开启YS1l25电源，旋动“频率设置”旋钮，将频率调到9.41GHz，按下选择按钮，使系统处于1000Hz方波调制状态，查看频率数码频率显示是否正常，必要时应用PX16频率计校验频率。
校验时，系统必须要连接负载，测试波导连接器端不得开路。
2.2 可变衰减器BD-20：定期按衰减曲线校验衰减值。
2.3 频率计PX16：旋转PX16A上的千分卡测微头，在刻度指示值的9.3 - 9.5GHz间慢慢旋转测试旋钮，观测YS3892选频放大器，当有一个明显表针跌落时，该跌落处即是实际频率点。
观察千分卡头上刻度值，便可正确读出频率。
2.4 TC26测量线：1.探针调整:将探针穿透深度放在适当位置(通常在1.5 - 2mm，现已调整并加锁定套，一般可不予调整。
)。
然后调节探头的调谐活塞(侧立小园盘)使选放指示最大，调谐的过程就是减小探针反射对驻波图形的影响和提高测量系统灵敏度的过程，这是减小驻波测量误差的关键，必须认真调整。
另外当改变信号发生器频率或探针插入深度时，须重新进行探针调谐。
2．应用标准样片定标：在测试端的波导连接器上装上感性波导标准样片及标准负载，按驻波比测试流程测试系统驻波比，若驻波比在1.9±0.1范围内视系统处于正常工作状态，否则要检查系统找出问题所在。
每次测试前要用标准样片进行系统标定检测。
2.5 YS3892选频放大器：放大选择置于≥40db处。
频率微调至表针最大值处（可置于事先标记处）。
增益选择在中间位置。
三：测试方法：1 确认系统仪器仪表正确连接及设置。
2 根据测试要求，连接被测对象至测量线负载端。
3开启YS1l25微波信号源，预热3分钟以上，并使其处于1K方波调制工作状态。
4应用标准样片检测系统测试精度（连续测量时可省略此步骤，较长时间未使用此测量系统时必须执行此项操作）。
5 移动TC26探针平台，YS3892选频放大器指示值会由小到大继而由大至小呈周期性变化。
微波基本参数测量实验报告
微波基本参数测量实验报告摘要：微波系统中最基本的参数有频率，驻波比，功率等。
本实验通过了解电磁波在规则波导内传播的特点，各种常用元器件及仪器的结构原理和使用方法，运用微波测量的基本技术，对微波的频率，驻波比，功率进行测量。
关键词：频率驻波比功率实验仪器引言：微波是一种用途极为广泛，也是我们日常生活必不可少的技术。
微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米（不含1米）到1毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。
微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。
微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。
微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。
对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。
对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。
而对金属类东西，则会反射微波。
微波能通常由直流电或50Hz交流电通过一特殊的器件来获得。
可以产生微波的器件有许多种，但主要分为两大类：半导体器件和电真空器件。
电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件，或称之为电子管。
在电真空器件中能产生大功率微波能量的有磁控器、多腔速调器、微波三、四极管、行波器等。
在目前微波加热领域特别是工业应用中使用的主要是磁控管及速调管。
微波技术是一门独特的现代科学技术，其重要地位不言而喻，因此掌握它的基本知识和实验方法变得尤为重要。
1.实验目的1.了解各种微波器件；2.了解微波工作状态机传输特性；3.熟悉驻波、衰减、波长（频率）和功率的测量；2实验原理1.1微波频率的测量频率是微波设备的重要参数，微波仪器通过测量其工作频率来检测其是否正常运行。
由于受到器件最高运行速度的限制（目前，高速计数器件PECL计数器的最高输入频率为2.2GHz）,直接利用计数器测量频率，其测量范围有限。
不过在本实验中，我们将采用直接测量法。
使用外差式频率计或是数字频率计就能直接读出频率的数值。
实验二_驻波比的测量
实验二_驻波比的测量实验四驻波比的测量【实验目的】掌握测量驻波比的原理和常用方法。
【实验内容】在测量线系统中，选用合适的方法测量给定器件的电压驻波系数。
【实验框图与仪器】选频a.放大器信号源隔离器频率计衰减器测量线被测件图1 驻波比测量系统图 b.c.网络分析仪信号源被测件频谱仪【实验原理】测试微波传输系统内电磁场的驻波分布情况，包括场强的最大点、最小点的幅度及被测件其位置，从而得到驻波比(或反射系数)和波导波长。
由于驻波比(或反射系数)能表征电磁场的分布规律，所以它们时微波设备和元器件的一项重要指标，因此驻波测量是微波测量中最基本和最重要的内容之一，通过驻波测量可以测出阻抗、波长、相位和Q值等其它参量。
产生驻波的原因是由于负载阻抗与波导特性阻抗不匹配。
因此，通过对驻波比的测量，就能检查系统的匹配情况，进而明确负载的性质。
在测量时，通常测量电压驻波系数，即波导中电场最大值与最小值之比: Emax (1,14) ,,Emin其中，和分别是微波传输系统电场的最大值和最小值。
一固定长度的探针感EEmaxmin应的电动势正比于场强，因此对平方律检波，有EI maxmax,,,(1,15)EIminmin式中，和分别是电场为最大和最小时指示器的读数。
对于直线律检波有IImaxminImax (1,16) ,,Imin如果不知道检波律，必须用晶体检波特性曲线求出场强和指示器读数的关系再求得。
测量驻波系数的方法与仪器种类很多，本实验中将学习用测量线测量驻波系数的几,种方法。
驻波比的测量，应根据驻波比的大小采用不同的方法，以保证测量的精度。
1、直接法(小驻波比的测量 1.05<ρ<1.5)3 直接法测量驻波系统框图如图示。
测量放大器被测器可变衰微波信隔离器件减器号源波导测量线3 图直接法测量驻波系统框图图,1,直接法测量驻波系数直接测量沿线驻波的最大点与最小点场强如图4所示，从而求得驻波系数的方法称为直接法。
实验三-微波驻波比的测量
ρ =
Umax1 + Umax2 + ⋯ + Umaxn Umin1 + Umin2 + ⋯ + Uminn
E W Emax Emin L
E
L
Lk’ L2’ L2 Lk
直接法线驻波场分布图等指示度法波节点附近场的分布 （2）等指示度法 当被测量的驻波系数大于 5 时，驻波腹点和节点的电平相差比较大，直接法求 取大驻波系数会带来较大的误差，原因是：波腹点和波节点电平相差悬殊，因此 在测量最大点和最小点电平时， 晶体工作在不同的检波率，所以仍然采用直接法 测量大驻波比误差较大。 因此采用等指示度法，也就是通过测量驻波图形中波节 点两旁附近场的分布规律的间接方法，求出驻波系数。 根据传输线上场强和终端反射系数之间的关系，如果确定驻波节点两旁等指 示度之间的距离，可以推导出关系：
2
k ������ − （cos ρ = sin
λ g
2
πW λ g
）
πW
式中：k=测量点读数/最小点读数；λ g 为测量线上的波长即波导波长。 通常情况下，取测量点 U 左和右 = 2Umin的两个等指示度点所对应的探针 位置间距，记录为：W = Lh − Lh’，如果晶体是平方率检波（n = 2） ，传输线的 驻波系数可以用下式计算： 1 （sin
腔、开路接到最后面，调整波导测量线的探针，在选频放大器中读出u最大值和 最小值，进而计算出相应的驻波比，由于实验预习得不够充分，在动手实验的时 候，总是出现很多的错误，另外仪器的好坏也决定了实验的成功与否，我们在实 验中测量失配负载的时候，最小值总是到达0，这样，我们测量的数据就不够准 确，不能够很好的反应器件的特点，所以我们用谐振腔代替适配负载，所得到的 数据比较接近真实情况。 实验中要保持清醒的头脑， 需要记录什么数据应该提前做好准备， 画出表格， 以免在实验中，容易在数据上面分散精力，导致实验的效果不够理想，所以在今 后的实验中，我们要注意预习的必要性。
微波测量实验 微波驻波比的测量
测量示数(mm)
150.3
147.1
125.9
122.4
4）将测量线终端换接调配器+晶体检波器，并将探针置于住波节点位置，提高测试系统灵敏度。选择两倍于波节点电压强度的左右相邻两个点l=148.4mm与l’=151.1mm，则W=|l’-l|=2.7mm
代入公式：
得到： 。即用等指示度法测出的驻波系数为5.9。
35.5
37
36
1.54
86.2
36.2
99
60
1.29
从实验中我们可以看出，对于匹配负载， =1.01，与理论值1十分相近。对于失配负载，， =1.54，也比较接近实验仪器上写的 =1.5。
因为终端短路时， 非常大，超过了5，由实验原理知，当被测量的驻波系数大于5时，驻波腹点和节点的电平相差比较大，直接法求取大驻波系数会带来较大的误差，因此我们需要采用其他的方法测量。
（2）等指示度法测量驻波系数
当驻波比大于5的时候，我们不再能用直接法测量，必须用等指示度法。步骤如下：
1)连接好微波测量系统，开启微波信号源，选择好频率，工作方式选择“方波”。
2)将测量线探针插入适当深度，用选频放大器测量微波的大小，选择较小的微波输出功率并进行驻波测量线的调谐。
3)将测量线终端接短路片，用两点法测量三个相邻波节点位置，计算 。
电磁场与微波测量实验
实验报告
北京邮电大学
实验三.微波驻波比的测量
由于微波的波长很短，传输线上的电压、电流既是时间的函数，又是位置的函数，使得电磁场的能量分布于整个微波电路而形成“分布参数”，导致微波的传输与普通无线电波完全不同。微波系统的测量参量是功率、波长和驻波参量，这也是和低频电路不同的。电压驻波系数的大小往往是衡量一个微波元件性能优劣的主要指标。驻波测量也是微波测量中最基本和最重要的内容之一，通过驻波测量不仅可以直接得知驻波系数值，而且还可以间接求得衰减器、相移量、谐振腔品质因数，介电常数。
微波测量实验-微波驻波比的测量
电磁场与微波测量实验实验报告北京邮电大学实验三.微波驻波比的测量由于微波的波长很短，传输线上的电压、电流既是时间的函数，又是位置的函数，使得电磁场的能量分布于整个微波电路而形成“分布参数”，导致微波的传输与普通无线电波完全不同。
微波系统的测量参量是功率、波长和驻波参量，这也是和低频电路不同的。
电压驻波系数的大小往往是衡量一个微波元件性能优劣的主要指标。
驻波测量也是微波测量中最基本和最重要的内容之一，通过驻波测量不仅可以直接得知驻波系数值，而且还可以间接求得衰减器、相移量、谐振腔品质因数，介电常数。
一、实验目的（1）了解波导测量系统，熟悉基本微波元件的作用。
（2）掌握驻波测量线的正确使用和用驻波测量线校准晶体检波器特性的方法。
（3）掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法。
二、实验原理驻波测量是微波测量中最基本和最重要的内容之一，通过驻波测量可以测出阻抗、波长、相位和Q值等其他参量。
在传输线中若存在驻波，将使能量不能有效地传给负载，因而增加损耗。
在大功率情况下，由于驻波存在可能发生击穿现象。
此外，驻波存在还会影响微波信号发生器输出功率和频率的稳定度。
因此，驻波测量非常重要。
电压驻波比测量：驻波测量是微波测量中最基本和最重要的内容之一，通过驻波测量可以测出阻抗、波长、相位和Q值等其他参量。
在测量时，通常测量电压驻波系数，及波导中电场最大值和最小值之比，即ρ=。
测量驻波比的方法与仪器种类很多，有直接法，等指示度法，功率衰减法等。
我们这次实验中主要用直接法和等指示度法来熟悉驻波测量线的使用。
（1）直接法直接测量沿线驻波的最大点与最小点场强，从而求得驻波系数的方法称为直接法。
若驻波腹点和节点处电表读数分别为，则电压驻波系数ρ：ρ==当驻波系数1.5<ρ<5时直接读出，即可。
在我们的实验中，由于选频放大器直接读出来的是电压而不是电流，所以我们直接读出和也可以。
当电压驻波系数在1.05<ρ<1.5时，驻波的最大值和最小值相差不大，且不尖锐，不易测准，为了提高测量准确度，可移动探针到几个波腹点和波节点记录数据，然后取平均值。
实验三
实验三 微波驻波比的测量【实验目的】1、了解波导测量系统，熟悉基本微波元件的作用2、掌握驻波测量线的正确使用和用驻波测量线校准晶体验波器特性的方法3、掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法 【实验原理】电压驻波比（简称驻波比）是传输线中电场最大值与最小值之比，表示为：max minE E ρ=（3－1）测量驻波比的方法及仪器很多，本实验讨论用驻波测量线，根据直接法，等指示度法测量大、中电压驻波比。
1. 直接法直接测量沿线驻波的最大和最小场强（参见图3－1），根据式（3－1）直接求出电压驻波比的方法称直接法。
该方法适用于测量中、小驻波比。
图3－1 无耗线上的驻波图如果驻波腹点和节点处指示电表读数分别为max I 和min I ，晶体二极管为平方律检波，则式（3－1）成为：ρ=（3－2） 当驻波比1.05 1.5ρ<<时，驻波的最大值和最小值相差不大，且波腹，波节平坦，难以准确测定。
为了提高测量精度，可移动探针测出几个波腹和波节点的数据，然后取其平均值。
ρ=（3－3a ）或1n ρ=+ （3－3b ） 当驻波比1.56ρ<<时，可直接测量场强最大值和最小值。
2. 等指示度法等指示度法测量适用于大、中电压驻波比（6ρ>）。
如果被测件驻波比较大，驻波腹点和节点电平相差悬殊，因而测量最大点和最小点电平时，使晶体工作在不同的检波律，故若仍按直接法测量驻波比误差较大。
等指示度法是测量驻波图形节点两旁附近的驻波分布规律，从而求得驻波比的方法，因此能克服直接法测量的缺点。
图3－2 等指示度法如图3－2，设min I 为驻波节点指示值，I 左，I 右为驻波节点相邻两旁的等指示值，W 为等指示度之间的距离，终端反射系数为Γ，则：2222min 21cos()()(1)PnnWI k I πλ+Γ-Γ==-Γ左或右 （3－4a ）根据2cos 2cos 1θθ=-，及式11ρρ-Γ=+，可得：sin()Pρλ=（3－4b ）当探头为晶体平方律检波，min 2I I 左或右＝时，驻波比按式（3－4c ）计算，这种方法也称为“二倍最小值法”或“三分贝法”。
驻波测量线的调整与电压驻波比测量
实验一驻波测量线的调整一、实验目的１、熟悉测量线的使用及探针的调谐。
２、了解波到波导波长的测量方法。
二、实验原理1、微波测量系统的组成微波测量一般都必须在一个测试系统上进行。
测试系统包括微波信号源，若干波导元件和指示仪表三部分。
图1是小功率微波测试系统组成的典型例子。
图1 小功率波导测试系统示意图进行微波测量，首先必须正确连接与调整微波测试系统。
信号源通常位于左侧，待测元件接在右侧，以便于操作。
连接系统平稳，各元件接头对准，晶体检波器输出引线应远离电源和输入线路，以免干扰。
如果连接不当，将会影响测量精度，产生误差。
微波信号源的工作状态有连续波、方波调制和锯齿波调制三种信号通过同轴—波导转换接头进入波导系统（以后测试图中都省略画出同轴—波导转换接头）。
隔离器起去耦作用，即防止反射波返回信号源影响其输出功率和频率的稳定。
可变衰减器用来控制进入测试系统的功率电平。
频率计用来测量信号源的频率。
驻波测量线用来测量波导中驻波的分布。
波导的输出功率是通过检波器进行检波送往指示器。
若信号为连续波，指示器用光点检流计或直流微安表。
若信号输出是调制波，检波得到的低频信号可通过高灵敏度的选频放大器或测量放大器进行放大，或由示波器数字电压表、功率计等来指示。
后一种测量方法的测量精度较高，姑经常采用调制波作被测信号，测试系统的组成应当根据波测对象作灵活变动。
系统调整主要指信号源和测量线的调整，以及晶体检波器的校准。
信号源的调整包括振谐频率、功率电平及调谐方式等。
本实验讨论驻波测量线的调整和晶体检波器的校准。
2、测量线的调整及波长测量（1）驻波测量线的调整驻波测量线是微波系统的一个常用测量仪器，它在微波测量中用处很广，如测驻波、阻抗、相位、波长等。
测量线通常由一端开槽传输线，探头（耦合探针，探针的调谐腔体和输出指示）、传动装置三部分组成，由于耦合探针深入传输线而引起不均匀性，其作用相当于在线上并联一个导纳，从而影响系统的工作状态（详见第二部分二）。
驻波比的测量实验报告
驻波比的测量实验报告
《驻波比的测量实验报告》
实验目的：通过测量驻波比，掌握驻波的形成条件和特点，加深对电磁波的传
播特性的理解。
实验仪器：信号发生器、示波器、驻波比测量仪。
实验原理：驻波是由于电磁波在传输线上的来回反射形成的一种波动现象。
当
传输线的长度与波长成整数倍关系时，反射波与入射波相互叠加形成驻波。
驻
波比是描述驻波强度的参数，其定义为反射波和入射波的幅值比值。
实验步骤：
1. 将信号发生器和示波器连接到驻波比测量仪上，确保连接正确无误。
2. 设置信号发生器的频率为特定数值，使其与传输线的长度产生驻波。
3. 调节示波器观察驻波的波形，记录下波峰和波谷的位置。
4. 根据记录的波峰和波谷位置计算出驻波比的数值。
实验结果与分析：
通过实验测得不同频率下的驻波比，发现驻波比随着频率的变化而变化。
在某
些频率下，驻波比的数值较大，说明驻波较为明显；而在其他频率下，驻波比
的数值较小，说明驻波较为微弱。
这表明驻波的形成与频率有着密切的关系。
结论：
通过本次实验，我们成功测量了驻波比，并观察到了驻波的形成现象。
我们深
入了解了驻波的形成条件和特点，加深了对电磁波传播特性的理解。
这对于我
们掌握电磁波的传播规律具有重要的意义。
实验中还存在一些误差，如测量时的示波器误差、信号发生器的频率稳定性等，
这些误差可能会对实验结果产生一定的影响。
因此，在今后的实验中，我们需要进一步提高实验技能，减小误差，以获得更加准确的实验结果。
反射系数(电压驻波比)的测量
实验二 反射系数（电压驻波比）的测量驻波系数测量是微波测量中最基本的测量，通过驻波测量，不仅可以了解传输线上的场分布，而且可以测量阻抗、波长、相位移、衰减、Q 值等其它参量，传输线上存在驻波时，能量不能有效地传到负载，这就增加了损耗；大功率传输时，由于驻波的存在，驻波电场的最大点处可能产生击穿打火，因而驻波的测量以及调配是十分重要的。
根据驻波系数定义，可知ρ的取值范围为1≤ρ＜∞，通常按ρ的大小可分三类：ρ＜3为小驻波比；3≤ρ≤10为中驻波比；ρ＞10为大驻波比。
驻波系数的测量方法很多，用测量线进行测量的主要方法及应用条件如下：表Ⅰ 用测量线测驻波系数的方法及应用条件（1）直接法：测试方框如图1。
将测量线探头沿线移动，测出相应各点的驻波场强分布，找到驻波电场的最大点与最小点，直接代入公式就可以得到驻波比，如测量线上的晶体检波律为n ，则：na a 1min max ⎪⎪⎭⎫⎝⎛＝ρ a 为输出电表指示。
通常实验室条件下检波功率电平较小，可认为基本特性为平方律，即n ＝2。
为提高测量精度，必须尽量使电表指针偏在满刻度12以上。
当驻波系数在1.05＜ρ＜1.5时，由于驻波场的最大与最小值相差不大，且变化不尖锐，不易测准。
为提高测量准确度，可移动探针到几个波腹与波节点，记录数据，然后取其平均值。
直接法的测试范围受限于晶体的噪声电平及平方律检波范围。
（2）等指示度法（二倍最小法）：当被测器件的驻波系数大于10时，由于驻波最大与最小处的电压相差很大，若在驻波最小点处使晶体输出的指示电表上得到明显的偏转，那么在驻波最大点时由于电压较大，往往使晶体的检波特性偏离平方律，这样用直接法测量就会引入较大的误差。
等指示度法是通过测量驻波图形在最小点附近场强的分布规律，从而计算出驻波系数，如图三所示。
若最小点处的电表指示为min a ，在最小电两边取等指示点1a ，两等指示度点之间的距离为W ，有min 1Ka a ＝，设晶体检波律为n ，由驻波场的分布公式可以推出：gW gW K n λπλπρsincos 2/2－＝ (1)通常取2K =（二倍最小法），且设2n =：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+gW λπρ2sin 11＝ (2)当ρ＞10时，上式可简化为 Wgπλρ≈只要测出波导波长及相应于两倍最小点读数的两点D 1、D 2之间的距离W ，代入（2）式，即可求出驻波比ρ。
试验二驻波的测量
试验二驻波的测量《微波技术与天线》实验指导书主编赵霞审核楚栓成校对杨艺北方民族大学电气信息工程学院二○○八年三月目录实验系统介绍 (3)实验一微波测量系统 (9)实验二驻波的测量 (12)实验三阻抗及匹配 (15)实验四微波技术应用的研究 (18)实验系统简介微波技术是近代发展起来的一门尖端科学技术，它不仅在通讯、原子能技术、空间技术、量子电子学以及农业生产等方面有着广泛的应用，在科学研究中也是一种重要的观测手段，微波的研究方法和测试设备都与无线电波的不同。
从图1可以看出，微波的频率范围是处于光波和广播电视所采用的无线电波之间，因此它兼有两者的性质，却又区别于两者。
与无线电波相比，微波有下述几个主要特点图1 电磁波的分类1．波长短(1m —1mm)：具有直线传播的特性，利用这个特点，就能在微波波段制成方向性极好的天线系统，也可以收到地面和宇宙空间各种物体反射回来的微弱信号，从而确定物体的方位和距离，为雷达定位、导航等领域提供了广阔的应用。
2．频率高：微波的电磁振荡周期(10-9一10-12s)很短，已经和电子管中电子在电极间的飞越时间(约10-9s)可以比拟，甚至还小，因此普通电子管不能再用作微波器件(振荡器、放大器和检波器)中，而必须采用原理完全不同的微波电子管(速调管、磁控管和行波管等)、微波固体器件和量子器件来代替。
另外，微波传输线、微波元件和微波测量设备的线度与波长具有相近的数量级，在导体中传播时趋肤效应和辐射变得十分严重，一般无线电元件如电阻，电容，电感等元件都不再适用，也必须用原理完全不同的微波元件(波导管、波导元件、谐振腔等)来代替。
3．微波在研究方法上不像无线电那样去研究电路中的电压和电流，而是研究微波系统中的电磁场，以波长、功率、驻波系数等作为基本测量参量。
4．量子特性：在微波波段，电磁波每个量子的能量范围大约是10-6～10-3eV，而许多原子和分子发射和吸收的电磁波的波长也正好处在微波波段内。
[新版]驻波法测量微波波长
![[新版]驻波法测量微波波长](https://img.taocdn.com/s3/m/a92530c2c0c708a1284ac850ad02de80d4d80609.png)
驻波法测量微波波长
一、实验目的：
了解微波的驻波现象，并利用驻波来测量微波的波长
二、实验仪器：
微波信号源，发射器组件，接收器组件，中心平台，钢直尺（1号、2号）。
三、实验原理：
微波喇叭既能接收微波，同时它也会反射微波，因此发，发射器发射的微波在发射喇叭和接收喇叭之间来回反射，振幅逐渐减小。
当发射源距接收检波点之间的距离等于n λ/2时（n 为整数，λ为波长），经多次反射的微波与最初发射的波同相，此时信号振幅最大，电流表读数最大。
2
λ
N d =∆
上式中的d ∆表示发射器不动时接收器移动的距离，N 为出现接收到信号幅度最大值的次数。
四、实验步骤：
1、如图布置实验仪器，要求发射器和接收器处于同一轴线上，喇叭口正对。
接通信号源，调整发射器和接收器距离中心平台的位置（约20cm 即可），再调节发射器衰减器和电流表档位开关，使电流表的显示电流值适中（3/4量程左右）。
2、将接收器沿钢尺缓慢滑动远离发射器（发射器和接收器处于同一轴线上），观察电流表的显示变化。
3、当电流表在某一位置出现极大值时，记下接收器所处位置刻度X1，然后缓慢将接收器沿远离发射器方向缓慢滑动，当电流表读数出现N（至少十）个极小值后再次出现极大值时，记下接收器所处位置刻度X2，将记录的数据填入表2中。
4、计算微波的波长，并与实际值比较。
表2：
测量次数X1（d1）X2（d2）
2
1
X
X
d-
=
∆N λλ
和实际值的
相对误差
1
2 3 4 5。
微波技术：二、 微波波导参数测量2017
二、 微波波导参数测量实验一、驻波比的测量实验二、驻波分布特性的测量实验三、调匹配技术（选做） 实验四、衰减量测量（选做）实验一、驻波比的测量 一、实验目的：１、掌握用等指示度法测量大、中驻波比的测量原理和方法。
２、掌握用功率衰减法测量大、中、小驻波比测量原理和方法。
二、实验原理：驻波测量是微波测量的最基本和最重要的内容之一，测量驻波比的方法很多，测量仪器也较多。
常用的测量方法有：直接法，等指示度法，功率衰减法 1）直接法当驻波系数不大于5时,可直接用测量线测量驻波最大点和最小点的场强得到,故称直接法。
直接法测量驻波比的方框图如图所示。
被测器件接在测量线的终端,这时测量线中电场的纵向分布如图 。
测量线的探针沿纵向移动时,由测量放大器读出对应于E max 的检波电流I max 和对应于E min 的检波电流I min 。
晶体检波器的检波特性为： I=qE n ,式中q，n 是和检波二极管状态有关的两个参量。
由该式算出的驻波系数为 1max minmax()min n I E E Iρ==n 称为检波二极管检波率，由对晶体检波器进行校准而得到。
在检波功率电平很小(对调制波,输出电压不大于几毫伏;对连续波,输出电流不大于几微安)的条件下,可以认为晶体检波器的检波特性是平方律检波,即n =2,这时得：2）等指示度法测量大、中驻波比（适用于S>5）当待测器件驻波比大于５时，驻波波腹和波节相差很大。
因而使晶体检波输入处于不同的检波律。
这样用直接法测量驻波比会带来较大的误差。
而等指示度法是采用测量驻波波节点附近驻波分布规律来进行驻波比测量的方法。
方法具体描述如下：我们只需要测量驻波波节点处的幅值I min 和2I min 时测量线探针间距W＝｜d1-d2｜。
当检波器的检波律是平方检波时，负载的驻波比可以按下式作近似计算：)(sin 112gw S λπ+= ，当S 较大时，)sin(g w λπ很小，上式可以简化为：wg S πλ≈。
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电磁场与微波测量实验
实验报告
北京邮电大学
实验三.微波驻波比的测量
由于微波的波长很短，传输线上的电压、电流既是时间的函数，又是位置的函数，使得电磁场的能量分布于整个微波电路而形成“分布参数”，导致微波的传输与普通无线电波完全不同。
微波系统的测量参量是功率、波长和驻波参量，这也是和低频电路不同的。
电压驻波系数的大小往往是衡量一个微波元件性能优劣的主要指标。
驻波测量也是微波测量中最基本和最重要的内容之一，通过驻波测量不仅可以直接得知驻波系数值，而且还可以间接求得衰减器、相移量、谐振腔品质因数，介电常数。
一、实验目的
（1）了解波导测量系统，熟悉基本微波元件的作用。
（2）掌握驻波测量线的正确使用和用驻波测量线校准晶体检波器特性的方法。
（3）掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法。
二、实验原理
驻波测量是微波测量中最基本和最重要的内容之一，通过驻波测量可以测出阻抗、波长、相位和Q值等其他参量。
在传输线中若存在驻波，将使能量不能有效地传给负载，因而增加损耗。
在大功率情况下，由于驻波存在可能发生击穿现象。
此外，驻波存在还会影响微波信号发生器输出功率和频率的稳定度。
因此，驻波测量非常重要。
电压驻波比测量：
驻波测量是微波测量中最基本和最重要的内容之一，通过驻波测量可以测出阻抗、波长、相位和Q值等其他参量。
在测量时，通常测量电压驻波系数，及
波导中电场最大值和最小值之比，即 ρ=Emax Emin ⁄。
测量驻波比的方法与仪器种类很多，有直接法，等指示度法，功率衰减法等。
我们这次实验中主要用直接法和等指示度法来熟悉驻波测量线的使用。
（1）直接法
直接测量沿线驻波的最大点与最小点场强，从而求得驻波系数的方法称为直
接法。
若驻波腹点和节点处电表读数分别为U max ，U min 则电压驻波系数ρ：
ρ=Emax Emin ⁄=√U
max U min
⁄
当驻波系数1.5<ρ<5时直接读出Imax ，Imin 即可。
在我们的实验中，由于
选频放大器直接读出来的是电压而不是电流，所以我们直接读出Umax 和Umin 也可以。
当电压驻波系数在1.05<ρ<1.5时，驻波的最大值和最小值相差不大，且不
尖锐，不易测准，为了提高测量准确度，可移动探针到几个波腹点和波节点记录数据，然后取平均值。
ρ=√Umax1+Umax2+⋯+Umaxn
Umin1+Umin2+⋯+Uminn
Emax
Emin
L L
Lk’ L2’ L2 Lk 直接法线驻波场分布图等指示度法波节点附近场的分布
（2）等指示度法
当被测量的驻波系数大于5时，驻波腹点和节点的电平相差比较大，直接法求取大驻波系数会带来较大的误差，原因是：波腹点和波节点电平相差悬殊，因此在测量最大点和最小点电平时，晶体工作在不同的检波率，所以仍然采用直接法测量大驻波比误差较大。
因此采用等指示度法，也就是通过测量驻波图形中波节点两旁附近场的分布规律的间接方法，求出驻波系数。
根据传输线上场强和终端反射系数之间的关系，如果确定驻波节点两旁等指示度之间的距离，可以推导出关系：
ρ=√k2n−（cosπW
λg
）
2
sinπW
λg
式中：k=测量点读数/最小点读数；λg为测量线上的波长即波导波长。
通常情况下，取测量点 U左和右= 2Umin的两个等指示度点所对应的探针位置间距，记录为：W=Lh−Lh’，如果晶体是平方率检波（n=2），传输线的驻波系数可以用下式计算：
ρ=
√1+
1
（sin
πW
λg）
2
当ρ较大时（ρ≥10），由于W和很小，sin(πW/λg)较小，sin(πW/λg)≈πW/λg，故公式进一步简化为：
ρ≈
λg πW
这种方法取k=2时进行测量，所以也称为“二倍最小值”法，或3分贝方法。
必须指出：W与λg的测量精度对测量结果影响很大，因此必须用高精度的探针位置测量装置（如千分测微计）进行读数。
三、实验内容及数据处理
（1）直接法测量驻波系数
直接发驻波系数测量框图
1)按上图所示的框图连接成微波实验系统。
2)调整微波信号源，使其工作在方波调制状态。
3)左右移动波导测量线探针使选频放大器有指示值。
4)用选频放大器测出波导测量线位于相邻波腹和波节点上的Umax和Umin。
ρ=√Umax/Umin
5)当检波晶体工作在平方律检波情况时，驻波分布示意如下图：
Imin
L
在实验中我们测得的数据如下:
从实验中我们可以看出，对于匹配负载，ρ=1.01，与理论值1十分相近。
对于失配负载，，ρ=1.54，也比较接近实验仪器上写的ρ=1.5。
因为终端短路时，ρ非常大，超过了5，由实验原理知，当被测量的驻波系数大于5时，驻波腹点和节点的电平相差比较大，直接法求取大驻波系数会带来较大的误差，因此我们需要采用其他的方法测量。
（2）等指示度法测量驻波系数
当驻波比大于5的时候，我们不再能用直接法测量，必须用等指示度法。
步骤如下：
1)连接好微波测量系统，开启微波信号源，选择好频率，工作方式选择“方
波”。
2)将测量线探针插入适当深度，用选频放大器测量微波的大小，选择较小
的微波输出功率并进行驻波测量线的调谐。
3)将测量线终端接短路片，用两点法测量三个相邻波节点位置，计算lg。
λg=2|T min−T min
‘|=49.1mm
4）将测量线终端换接调配器+晶体检波器，并将探针置于住波节点位置，提高测试系统灵敏度。
选择两倍于波节点电压强度的左右相邻两个点l=148.4mm与l’=151.1mm，则W=| l’- l|=2.7mm
代入公式：
ρ=
√1+
1
（sin
πW
λg）
2
得到：ρ≈5.9。
即用等指示度法测出的驻波系数为5.9 。
四、思考题
1、开口波导的ρ≠∞，为什么？如果想获得真正意义的开路，应采用什么方法？答：对于开口波导，其负载阻抗Z L= ∞，则G L= 1 。
又根据r的定义，则按理论推算开口波导的r应为无穷大；但由于实际上并无法实得r = 1+|G|
1−|G|
现全反射，因此其驻波比不为无穷大。
要想获得真正意义上的开路，应该连接四分之一阻抗变换器。
2、驻波节点的位置在实验中精确测准不容易，如何比较准确的测量？
答：可以采用两点法进行波节点位置的测量。
在驻波节点两边取等指示度点并记录位置，取两点中间值即为波节点位置。
3、讨论直接法、等指示度法、功率衰减法测量电压驻波比的特点。
答：直接法适用于测量电压驻波比在1.5和5之间的情况，在驻波比较大时易产生较大的误差。
等指示度法适用于驻波比较大时，但对仪器精确度要求较高。
功率衰减法适用于一切情况。
4、在对测量线调谐后，进行驻波比的测量时，能否改变微波的输出功率或衰减大小？
答：不能，根据公式ρ=√Umax
，在测量过程中，若改变微波的输出功率或衰
Umin
减大小，会影响电压值，然后会造成测量值得偏差，影响实验结果。
5、在测量单螺钉驻波比时，为什么要在单螺调配器后面紧跟上一个匹配负载？
答：如果没有在单螺调配器后加上匹配负载，那么不匹配负载的阻值就会与单螺调配器的阻值叠加，改变从单螺调配器左端看过去的阻抗值，同时也影响了单螺调配器的驻波系数。
所以必须要在单螺调配器后面加上一个匹配负载，否则所测的驻波比数值会受后面负载的影响。
五、实验心得
通过本次实验，我们进一步了解了波导测量系统，熟悉了基本微波原件的作用，掌握了微波的驻波比的测量方法，即直接测量驻波系数法和等指示度法测量驻波系数。
复习巩固了上学期的微波知识。