实验报告-微波的基本参数测量

驻波测量线的结构
使用驻波测量线进行测量时， 要考虑探针在开槽波导管内有适当的穿伸度， 探针穿伸度 一般取波导窄边宽度的 5%~10%。实验前应注意驻波测量线的调谐，使其既有最佳灵敏度， 又使探针对微波通路的影响降至最低。一般是将测量线终端短接，形成纯驻波场。移动探针 置于波节点，调节测量线，使得波节点位置的检波电流最大，反复进行多次。
（c）大驻波比的测量 波腹振幅与波节振幅的差别很大，测量线不能同时测量波腹和波节，此时可以用二 倍极小功率法进行测量。利用探针测量极小点两旁，功率为极小功率二倍的两点的距离W， 波导波长λg ，可按下式计算驻波比：
S
g W
（2） 波导波长的测量． 波导波长在数值上为相邻两个驻波极值点（波腹或波节）距离的两倍：
3. 相对功率与衰减测量：
用分贝表示的信号衰减量 A 定义如下：
A 10log
P 1 dB P2
P 1 为无衰减时的功率， P 2 为衰减后的功率。
当检波器为平方律检波时：
A 10log
I1 I2
三、 实验步骤： 确定谐振腔波长计的刻度与信号频率的关系： 将一定频率的微波信号（点频方式）输入到检波指示器，此时功率计一般显示 出较大的功率。仔细调节谐振腔波长计的测微头， 在某一时刻， 功率计的指示值最小， 记下此时测微头的刻度，即得到一组信号频率与波长计刻度的对应关系。利用此方法 测量其它频率对应的波长刻度。 2. 测量微波在波导中的主板特性和波导波长： 用波导开关将微波信号切换到负载或短路器一边，使微波在此时发生反射，在波 导中形成驻波。将波导测量线中的信号检测器沿波导测量线移动，每隔 1mm 在选频放 大器上独处相应的 I 值，据此绘出驻波分布图，分别计算出驻波比和波导波长。 3. 相对功率与衰减测量： 1.
g 2( L2 L1 )
由于场强在极大值点附近变化缓慢，峰顶位置不易确定，实际采用测定驻波极小点的位 置来求出波导波长。考虑到驻波极小点附近变化平缓，因而测量值不够准确。为此，测量时 通常不采取直接测量驻波极小点位置的方式， 而是通过平均值法间接测量。 亦即测极小点附 近两点（此两点在指示器上的输出幅度相等）的坐标，然后取这两点坐标的平均值，即得极 小点坐标。波导波长需在驻波测量线上测量，一般为两个波节间的距离。
图为：
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130
坐标轴标题
坐标轴标题
由上图和表和可得驻波波长:
' '' g ( x2 x2 ) ( x1' x1'' ) （114+112-88-89） =24.5mm 2 2
波导微波参数测试
队员：蔡志骏 张文杰
摘要： 微波技术是一门独特的现代科学技术，我们应掌握它的基本知识和实验方法。在通过 对微波测试系统的基本组成和工作原理的观察和研究后， 我们掌握了频率、 功率以及驻波比 等基本量的测量，同时掌握了微波的基本知识；了解了微波在波导中的传播特点，初步掌握 微波的测量技术；学习用微波作为观测手段来研究物理现象。
Emax x Emin x
当检波晶体管满足平方检波律时，则
S
I max1 I max 2 I min1 I min 2
I max x I min x
（b）中驻波比的测量 此时只需测一个驻波腹和一个驻波节，按下式计算即可：
S
Emax Emin
I max I min
将波导开关旋至检波器通路，在无衰减的情况下读出功率计上的功率值
P 1 ，在不
改变微波信号频率的情况下调节信号可变衰减器，在功率计上读出功率的变化，直至 完全衰减。
四、实验数据处理 1． 确定谐振腔波长计的刻度与信号频率的关系
频率/ GHz 8.6
位置/ mm
8.7 4.917
8.8 4.469
8.9 3.858
由于终端负载不同，驻波比s也有大中小分。因此驻波比测量的首要问题是，根据驻 波极值点所对应的检波电流，粗略估计驻波比s的大小。在此基础上，再作进一步的精确测 定： （a）小驻波比的测量 在这种情况下，驻波波腹和波节都不尖锐，因此要多测几个驻波波节和波腹，按下式计 算S的平均值：
S
Emax1 Emax 2 Emin1 Emin 2
1
1
驻波比:
W 0.5

g 24.5 15.6 W 0.5
（3）
失配负载
（小驻波比）
波导中位置与幅度关系表：
刻度 V(μv) 刻度 V(μv) 刻度 V(μv) 刻度 V(μv) 刻度 V(μv) 刻度 V(μv) 75 72 85 15 95 60 105 42 115 24 125 70 76 69 86 13 96 65 106 35 116 31 126 66 77 64 87 14 97 71 107 30 117 38 127 62 78 57 88 16 98 73 108 23 118 45 79 51 89 20 99 73 109 18 119 54 80 43 90 25 100 72 110 14 120 60 81 35 91 32 101 70 111 13 121 64 82 29 92 39 102 64 112 13 122 66 83 23 93 45 103 58 113 15 123 70 84 19 94 53 104 51 114 19 124 70
图为：
V(μv)
75 70 65 60 55 50 45 40 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130
V(μv)
从理论上说，终端接匹配负载，微波功率全被负载吸收，无反射波，波导中呈行波状态，此 时， 1 。但由于仪器的一此小问题，不可能做到这么精确，有一此小的波动。所以图像 是这个样子我们也是可以接受的。
图为：
V(μv)
80 70 60 50 40 30 20 10 0 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130
V(μv)
同理： 由上图和表知波长：
' '' g ( x2 x2 ) ( x1' x1'' ) （111+112-85-87.5） =25.25mm 2 2
9 3.435
9.1 2.951
9.2 2.532
9.3 2.120
9.4 1.722
9.5 1.346
9.6 1.035
5.508
图为：
由上图可知：谐振时，波导管的长度基本上与信号频率成线性关系。
2．
（1）
测量驻波特性和波导波长（频率固定为：8.9GHz）
匹配负载
波导中位置与幅度关系表：
刻度 V(μv) 刻度 V(μv) 刻度 V(μv) 刻度 V(μv) 刻度 V(μv) 刻度 V(μv) 75 71 85 58 95 65 105 66 115 59 125 72 76 71 86 58 96 66 106 66 116 59 126 71 77 72 87 58 97 67 107 65 117 60 127 71 78 73 88 57 98 68 108 63 118 62 79 71 89 57 99 68 109 62 119 63 80 70 90 60 100 69 110 60 120 65 81 68 91 60 101 69 111 60 121 67 82 65 92 61 102 68 112 59 122 69 83 64 93 62 103 67 113 58 123 71 84 62 94 64 104 65 114 58 124 72
波导中位置与幅度关系表：
刻度 V(μv) 刻度 V(μv) 刻度 V(μv) 刻度 V(μv) 刻度 V(μv) 刻度 V(μv) 100 37 110 0 120 47 130 4 140 24 150 36 101 31 111 0 121 48 131 0 141 31 151 30 102 24 112 2 122 48 132 0 142 37 103 16 113 9 123 45 133 0 143 42 104 9 114 15 124 41 134 0 144 46 105 3 115 22 125 36 135 0 145 49 106 0 116 29 126 30 136 0 146 49 107 0 117 35 127 24 137 3 147 48 108 0 118 40 128 16 138 9 148 45 109 0 119 45 129 9 139 16 149 41
1
1
驻波比：
Emax1 Emax 2 Emin1 Emin 2

70 73 5.5 （注意与大驻波比计算方法不同） 13 13
这里结果与小驻波比的定义不符，由仪器的精度引起及众多因素引起，我们不必太计较。 （4.1） 波导终端短路（可变负载长度置于 20，调节波导测量线）
引言 ： 微波的用途极为广泛， 已经成为我们日常生活中不可缺少的一项技术。 微波通常是指波长 从 1 米（300MHZ）到 1 毫米（300GHZ）范围内的电磁波，其低频段与超短波波段相衔接，高频端 与远红外相邻，由于它比一般无线电波的波长要短的多，故把这一波段的无线电波称为微波，可 划分为分米波、厘米波和毫米波。 微波的基本特性明显，如波长极短、频率极高、具有穿透性、似光性等。基本特性明显使得 微波被广泛应用于各类领域。微波技术不仅在国防、通讯、工农业生产的各个方面有着广泛的应 用，而且在当代尖端科学研究中也是一种重要手段，如高能粒子加速器、受控热核反应、射电天 文与气象观测、分子生物学研究、等离子体参量测量、遥感技术等方面。近年来，微波技术与各 类学科交叉衍生出各类微波边缘学科，如微波超导、微波化学、微波生物学、微波医学等，在各 自领域都得到了长足的发展。 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。 一、 实验目的： 1、了解微波传输系统的组成部分 2、了解微波工作状态及传输特性 3、掌握微波的基本测量：频率、功率、驻波比和波导波长 二、 实验原理： 1. 确定谐振腔波长计的刻度与信号频率的关系： 微波的频率是表征微波信号的一个重要物理量，频率的测量通常采用数字式频率计或吸 收式频率计进行测量。 当调节频率计，使其自身空腔的固有频率与微波信号频率相同时，则产生谐振，此 时， 通过连接在微波通路上的微安表或功率计可观察到信号幅度明显减小的现象 （注意， 应以减幅最大的位置作为判断频率测量值的依据） 。根据电动力学的知识，当微波信号 频率不同时，谐振腔发生谐振的空腔长度不同，这样，就可以建立其空腔长度与谐振频 率的一一对应关系。试验中，调整 L，找到谐振频率，记下此时 L，查波长校正表，可 知频率 f（由 ＝c/f,可求波长） 。