实验1微波测试系统的认识与调试0
微波的技术实验
微波技术实验微波技术是近代发展起来的一门尖端技术，以其高效、均匀、节能、环保等诸多优点受到普遍关注，在科学研究中也是一种重要的观测手段，并广泛应用于国防军事、科学研究、医疗卫生等领域。
随着社会向信息化、数字化的迈进，作为无线传输信息的主要手段，微波技术将发挥更为重要的作用。
本实验旨在通过观测微波的产生和传播的特性，使同学们了解微波的基本知识，掌握常用微波元器件的原理和使用方法，学习若干种微波测量方法，并理解微波通信的基本原理，为从事与微波有关的工作打下基础。
一、微波的性质微波是无线电波中波长最短的电磁波，其波长在1mm～1m范围，频率范围处于光波和广播电视所采用的无线电波之间，为300MHz～300GHz。
微波又分为分米波、厘米波和毫米波。
微波具有电磁波的一切特性，但因其波长的特殊性，微波在产生、传输、接收和应用等方面跟其他波段很不相同，具有下述几个独特的性质，主要表现在：（1）波长短。
其波长比地球上一般物体的几何尺寸小得多或在同一数量级上，具有直线传播的特性。
利用这个特点能在微波波段制成方向性极强的无线系统，也可以接收到地面和宇宙空间各种物体发射回来的微弱回波，从而确定物体的方位和距离，广泛用于通信、雷达、导航等领域。
（2）频率高。
微波的频率很高，电磁振荡周期（10-9~10-12s）很短，与电子在电真空器件中的渡越时间相似。
因此，低频的电子器件在微波阶段都不能使用，而必须采用原理上完全不同的微波电子管、微波固体器件和量子器件来代替。
在不太大的相对带宽下可用带宽很宽，所以信息容量大。
此外，作为能量，可用于微波加热、微波武器等。
（3）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，能被很多的原子分子吸收或发射，成为研究物质结构的重要手段，发展了微波波谱学和量子电子学等尖端学科，并研制了低噪音的量子放大器和极为准确的分子钟与原子钟。
（4）似光性，微波介于一般无线电波与光波之间，它不仅具有无线电波的性质，还具有光波的性质，以光速直线传播，有反射、衍射、干涉等现象。
微波实验步骤
微波实验微波实验的基本目的是：（1）学习微波基础知识和掌握微波基本测量技术；（2）学习用微波作为观测手段来研究物理现象的基本原理和实验方法。
即包含“学微波”和“用微波”两个方面。
本实验重点要求掌握体效应振荡器的使用方法，了解微波测试系统的组成及调试方法，学会微波频率、驻波比、波导波长、微波功率、微波衰减等的测量，通过实验了解微波的产生和微波的波导传输知识。
进行本实验之前，必须阅读相关的资料初步了解下列问题：1.微波测试系统应由那几部分组成？2.清楚了解各微波器件的作用及工作原理。
3.理解体效应振荡器的基本工作原理。
4.学会选频放大器的正确使用。
5.怎样调节体效应振荡器的振荡频率？6.理解用吸收式频率计测量微波频率的原理和方法。
7.理解晶体检波器的功用和使用方法。
8.理解可变衰减器的功用和使用方法。
9.了解驻波测量线的工作原理和使用方法。
（学生可自己设计检测方案）实验内容：内容一 微波测试系统调试及微波频率的测量1.微波测试系统波导微波测试系统通常由三部分组成：1) 等效电源部分（即发送器）包括微波信号源、隔离器，有的还附加功率、频率监视单元和输出功率调节装置（即可变衰减器）。
2）测量装置部分包括频率计、驻波测量线（可用定向耦合器代替）、调配元件、辅助元件（如短路器、匹配负载等），以及电磁能量检测器（如晶体检波架、功率计等）。
3）指示器部分（即测量接收器）指示器是显示测量信号特性的仪表，如μA表、选频放大器、示波器等。
2.微波测试系统调试1）微波测试系统如图1所示，清楚了解各元件的形状、结构、作用、主要特性及使用方法。
图1 微波测试系统2）接通电源和测试仪器的有关开关，调节衰减器、检波器，观察μA表有无输出指示，若有，当改变衰减量时，μA表的指示会有起伏的变化，这说明系统已在工作。
否则应检查原因，使之正常工作。
系统正常工作后，适当调节可变衰减器的衰减量（衰减量不能为零，否则会烧坏晶体二极管），使指示器的指示便于读数。
北理工微波实验报告总结
实验一实验一 一般微波测试系统的调试一般微波测试系统的调试一、实验目的1．了解一般微波测试系统的组成及其主要元、了解一般微波测试系统的组成及其主要元、器件的作用，器件的作用，初步掌握它们的调整方法。
2． 掌握频率、波导波长和驻波比的测量方法。
掌握频率、波导波长和驻波比的测量方法。
3． 掌握晶体校正曲线的绘制方法。
掌握晶体校正曲线的绘制方法。
二、实验装置与实验原理常用的一般微波测试系统如1-1所示（示意图）。
微波信号源隔离器可变衰减器频率计精密衰减器测量线终端负载测量放大器图1-1本实验是由矩形波导（3厘米波段，10TE 模）组成的微波测试系统。
其中，微波信号源（固态源或反射式速调管振荡器）产生一个受到（方波）（固态源或反射式速调管振荡器）产生一个受到（方波）调制的微波高频振荡，其可调频率调制的微波高频振荡，其可调频率范围约为7.5~12.4GHz 。
隔离器的构成是：在一小段波导内放有一个表面涂有吸收材料的铁氧体薄片，并外加一个恒定磁场使之磁化，从而对不同方向传输的微波信号产生了不同的磁导率，导致向正方向（终端负载方向）传播的波衰减很小，而反向（向信号源）传播的波则衰减很大，此即所谓的隔离作用，此即所谓的隔离作用，它使信号源能较稳定地工作。
它使信号源能较稳定地工作。
它使信号源能较稳定地工作。
频率计实际上就是一个可调频率计实际上就是一个可调的圆柱形谐振腔，其底部有孔（或缝隙）的圆柱形谐振腔，其底部有孔（或缝隙）与波导相通。
在失谐状态下它从波导内吸收的能量与波导相通。
在失谐状态下它从波导内吸收的能量很小，对系统影响不大；当调到与微波信号源地频率一致（谐振）时，腔中的场最强，从波导（主传输线）（主传输线）内吸收的能量也较多，内吸收的能量也较多，从而使测量放大器的指示数从某一值突然降到某一最低值，如图1－2(a)所示。
此时即可从频率计的刻度上读出信号源的频率。
从图1-1可知，腔与波导（主传输线）只有一个耦合元件（孔），形成主传输线的分路，这种连接方式称为吸收式（或称反应式）连接方法。
微波测量系统调试与频率测量
实验B1 微波测量系统调试与频率测量【实验目的】1．了解微波测量系统的基本组成，学会一般的调试方法。
2．了解反射速调管微波信号源原理及特性，掌握调整参数使微波源实现最佳工作状态的方法。
3．了解微波谐振腔的基本特性，掌握测量谐振腔的谐振频率和品质因数的基本方法。
4．学会用谐振腔波长表测量微波频率。
【实验原理】一．微波测量系统微波测量系统通常由等效电源、测量装置、指示仪器三部分组成。
微波等效电源部分即微波发送器，包括微波信号源、工作状态（频率、功率等）监视单元、隔离器等。
测量装置部分也称测量电路，包括测量线、调配元件、待测元件、辅助器件（如短路器、匹配负载等）以及电磁能量检测器（如晶体检波架、功率插头等）。
测量指示仪器是显示测量信号特性的仪表，如直流电流表、测量放大器、选频放大器、功率计、示波器、数字频率计等。
二．反射速调管微波信号源微波信号源有许多类型，本实验中使用的是反射式速调管信号源1．反射速调管的工作原理反射式速调管有阴极、阳极（谐振腔）、反射极三个电极，结构原理如图2所示。
阴极发射电子；阳极利用耦合环和同轴线输出微波功率；反射极用以反射电子。
由阴极发出电子束，受直流电场加速后，进入谐振腔。
电子以不同的速度从谐振腔飞出来而进入反射极空间。
在谐振腔和反射极间的直流排斥电场，使电子未飞到反射极就停下来，反射回谐振腔。
2．反射式速调管的工作特性和工作状态在一定条件下，反射式速调管的功率和频率特性曲线如图3所示。
（1）反射式速调管只有在某些特定的反射极电压值才能振荡。
有振荡输出功率的区域叫做速调管的振荡模，用n 表示震荡模的序号。
（2）对于振荡模，当反射极电压V R 变化时，速调管的输出功率P 和振荡频率f 都随之变化。
（3）输出功率最大的振荡模叫最佳振荡模（图3中n ＝3的振荡模）。
（4）各个振荡模的中心频率f 0相同通常称为速调管的工作频率。
通常调整速调管的振荡频率有电子调谐和机械调谐两种方法。
实验一、微波测量基础知识实验报告
实验一、微波测量基础知识班级：核32 姓名：杨新宇学号：2013011806 同组成员：杨宗谕一、实验目的（1）了解和掌握信号发生器使用及校准。
（2）了解微波测量系统的基本组成和工作原理。
（3）掌握常用微波测量系统各器件的调整和使用方法。
（4）频率计（波长表）校准。
（5）了解和掌握测量线使用方法二、实验原理及系统组成1、微波信号源图1是微波信号源的基本框图。
通常由微波信号源、微波测量装置和指示器三部分组成。
它负责提供一定频率和功率的微波信号。
同低频信号源一样，其信号可以是连续波也可以是调制波，工作方式有点频、扫频两种状态工作。
微波信号源被广泛应用的类型主要有以下两种：（1）标准信号发生器标准信号发生器其输出信号的频率、功率和调制系数可在一定范围内调节（有时调制系数可以固定不变），并能准确读数且屏蔽良好。
它能做到输出微波信号准确已知，并能精细调节，特别是能将信号功率连续衰减到毫瓦、微瓦级电平，根据不同用途可具有不同的调制方式。
（2）扫频信号发生器扫频信号发生器是能产生扫频信号的微波信号源，它能从所需频率范围的一端连续地“扫变”到另一端，所以能直接得到各个频率上的测量结果，在示波器或者记录仪上立即显示出所需要的频率特性曲线。
本实验采用的微波源是YM1123 标准信号发生器，工作在等幅模式下。
2、微波测量装置微波测量装置如图2 所示。
主要包括驻波测量线、调配元件、待测元件和辅助元件（如短路器、衰减器、匹配负载、移相器等）。
3、指示器部分指示器是用于显示测量信号特性的仪表，如直流电流表、测量放大器、功率计、示波器、数字频率计、频率计（波长表）等。
4、元件基本原理及作用信号源：本次实验采用YM1123标准信号发生器作为信号源，测量时工作在等幅模式，非测量时工作在其他模式，具体原理见本节第一部分。
数字频率计：由于信号源显示的频率不准，所以要用一个数字频率计来进行频率校准。
后面的频率值均为数字频率计的示数。
同轴波导转换：将同轴线和后面的矩形波导连接起来，将同轴线中的TEM波转变成要测量的微波信号。
实验一、微波测试系统的认识与调试
实验一、微波测试系统的认识与调试一、实验目的：１．了解微波测试系统的组成及各部分的作用。
２．正确认识与使用实验仪器。
３．了解微波振荡管――反射速调管振荡器特性。
４．了解微波信号源的工作方式及信号的检测方法。
５．掌握用交叉读数法测波导波长的过程。
二、实验原理：（１）微波测试系统的基本组成：等效信号源部分：测量电路部分：指示检测部分：功率监视单元频指示器率指示器选频放大器监检波视单检波元频率计可变衰减器~→信号源隔离器定向耦合器定向耦合器测量线晶体检波器等效源测量电路（２）反射速调管的振荡特性：三种工作方式：等幅（连续波）方式，方波调制方式，锯齿波调制方式。
三种方式的工作情况及适用环境，信号的检测手段，信器、仪表及号特征。
（３）交叉读数法测量波导波长：①检查系统连接的平稳，工作方式选择为方波调制，使信号源工作于最佳状态。
②用直读式频率计测量信号频率，并配合信号源上的频率调谐旋钮调整信号源的工作频率，使信号源的工作频率为９３７０ MHZ 。
③测量线终端换接短路板，使系统处于短路状态。
将测量线探针移至测量线的一端。
④按交叉读数法测量波导波长：I交叉读数法测量波导波长I0d11d12d21d22 dd01=(d11+d12)/2d02=(d21+d22)/2则得：λ g=2*|d02-d01|三、强调及注意事项：（１）频率计的使用：频率计是用来测量频率的仪器，而不是用来调整频率的微波元器件。
（２）注意反射速调管信号源及耿氏管信号源的区别，以及对反射速调管信号源中的锯齿波调制方式。
（３）波导波长的测量方法中要注意 I 值不要太大，尽量不要在测量线的两端进行测量，读数要细心。
四、数据处理及报告总结：（１）正确画出微波测试系统的基本框图；（２）简要正确地描述测试系统中各个元器件的性能及用途。
（３）计算用交叉读数法测得的波导波长：g212a其中，＝ C/f 0 ,a=22.86mm。
微波技术：一微波测试系统的认识和调试2017
一、微波测试系统的认识和调试实验目的：1 了解微波测试系统的测量原理2 了解微波信号源的工作特性3 熟悉选频放大器的使用方法4 熟悉各种波导元件的功能和特征4 掌握测量线的使用方法5 掌握校准晶体检波器特性的方法6 学会频率测量和功率测量实验原理：一、微波测试系统微波测试系统通常由3部分组成:1等效信号源部分：包括微波信号源,功率,频率监视单元,隔离器.；2测量电路部分：包括测量线,调配元件,待测元件,辅助元件；3指示检测部分：指显示测量信号特性的仪表,如直流电流表,,测量放大器,功率计,示波器,数字频率计等。
如图所示：等效源 测量电路二、微波信号源通常微波信号源有电真空和固态的两种。
电真空的震荡器主要有反射速调管和磁控管等，而固态震荡器随着微波半导体技术的迅速发展，类型越来越多，如微波晶体管震荡器，体效应管震荡器，雪崩二极管震荡器等（1）反射速调管是一种微波电子管，利用速度调制方法（用高频电场控制电子运动）改变在交变电磁场中电子流的运动速度，从而将直流能量转化为微波能量。
它的震荡频率能在一定范围内改变，且容易调谐，并能做脉冲和频率调制。
反射式速调管分为内腔式和外腔式两类。
（2）磁控管震荡器主要是指多腔磁控管，由阳极、阴极和能量输出系统组成。
利用电场和磁场来控制电子运动来实现速度调制，从本质上可以说是一个置于磁场中的二极管。
它是现今产生强功率震荡的最常用的一种电子管。
(3) 固态震荡器，在振荡原理上，微波固态震荡器可分为两种基本类型：负阻型振荡器和反馈型振荡器。
微波晶体管振荡器大多属反馈型，而其他种类的微波固态震荡器多属负阻型。
其中体效应管就是负阻效应来产生微波振荡的，它是利用某些半导体材料的体效应——即转移电子机构来进行震荡的，因此，也称为转移电子二极管。
目前，制造体效应管的半导体材料多用n型砷化镓。
砷化镓的禁带宽度E g=1.43eV大于能谷间的距离ΔE，因此，当加大电场时，并不产生电子雪崩式的击穿（即电子被加速到足够大的能量时，能产生碰撞电离，使电子数目雪崩式倍增而击穿），而下能谷的电子很容易转移到上能谷去，随着外加电场的增大，从下能谷转移到上能谷去的电子数目也增加。
(整理)微波技术实验指导书
微波技术实验指导书实验一微波测量系统的了解与使用实验性质：验证性实验级别：选做开课单位：信息与通信工程学院学时：2学时一、实验目的：1．了解微波测量线系统的组成，认识各种微波器件。
2．学会测量设备的使用。
二、实验器材：1．3厘米固态信号源2．隔离器3．可变衰减器4．测量线5．选频放大器6．各种微波器件三、实验内容：1．了解微波测试系统2. 学习使用测量线四、基本原理：图1.1 微波测试系统组成1．信号源信号源是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备，微波信号源是对各种相应测量设备或其它电子设备提供微波信号。
常用微波信号源可分为：简易信号发生器、功率信号发生器、标准信号发生器和扫频信号发生器。
本实验采用DH1121A型3cm固态信号源。
2．选频放大器当信号源加有1000Hz左右的方波调幅时，用得最多的检波放大指示方案是“选频放大器”法。
它是将检波输出的方波经选频放大器选出1000Hz基波进行高倍数放大，然后再整为直流，用直流电表指示。
它具有极高的灵敏度和极低的噪声电平。
表头一般具有等刻度及分贝刻度。
要求有良好的接地和屏蔽。
选频放大器也叫测量放大器。
3．测量线3厘米波导测量线由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。
开槽波导中的场由不调谐探头取样，探头的移动靠滑架上的传动装置，探头的输出送到显示装置，就可以显示沿波导轴线的电磁场的变化信息。
4．可变衰减器为了固定传输系统内传输功率的功率电平，传输系统内必须接入衰减器，对微波产生一定的衰减，衰减量固定不变的称为固定衰减器，可在一定范围内调节的称为可变衰减器。
衰减器有吸收衰减器、截止衰减器和极化衰减器三种型式。
实验中采用的吸收式衰减器，是利用置入其中的吸收片所引起的通过波的损耗而得到衰减的。
一般可调吸收式衰减器的衰减量可在0到30-50分贝之间连续调节，其相应的衰减量可在调节机构的度盘上读出（直读式），或者从所附的校正曲线上查得。
五、实验步骤：1．了解微波测试系统1．1观看如图装置的的微波测试系统。
微波测量系统调试与频率1
中国石油大学 近代物理 实验报告班级：材料物理11-1姓名：同组者： 教师：实验B1 微波测量系统调试与频率测量【实验目的】1．了解微波测量系统的基本组成，学会调试测量系统的基本方法。
2．了解反射式速调管微波信号源的工作原理及工作特性，掌握正确调整微波源实现最佳工作状态的基本方法。
3．了解微波谐振腔的基本特性，掌握测量谐振腔的谐振频率和品质因数的基本方法。
4．学会用谐振腔波长表测量微波频率。
【实验原理】一、反射式速调管微波信号源1．反射式速调管的工作原理反射式速调管有阴极、阳极（谐振腔）、反射极三个电极，结构原理如图B1-2所示。
阴极发射电子；阳极利用耦合环和同轴线输出微波功率；反射极用以反射电子。
由阴极发出的电子束，受直流电场加速后，以一定速度进入谐振腔，并在其中激起感应电流脉冲，从而在谐振腔内建立衰减振荡，这些振荡在谐振腔的两个栅网之间产生交变电场。
由于受到谐振腔栅极的高频电场调剂，电子以不同的速度从谐振腔飞出来而进入反射极空间。
反射极的电压一般比谐振腔低很多；因此，在谐振腔和反射极之间，形成了一个很强的直流排斥电场，使电子未飞到反射极就被迫停下来，又反射回谐振腔。
因为不同时刻穿过谐振腔的各个电子有不同的速度，所以他们在飞向反射极和返回谐振腔的过程中，就发生了电子群聚。
2．反射式速调管的工作特性图B1-2 反射式速调管的结构原理图B1-3 反射式速调管的功率和频率特性曲线和工作状态在一定条件下，反射式速调管的功率和频率特性曲线如图B1-3所示。
（1）反射式速调管并不是在任意的反射极电压值下都能产生振荡，只有在某些特定的反射极电压值时才能产生振荡。
每一个有振荡输出功率的区域叫做速调管的振荡模，用n表示震荡模的序号。
（2）对于每一个振荡模，当反射极电压V R变化时，速调管的输出功率P和振荡频率f 都随之变化；在振荡模中心的反射极电压上，输出功率达到极大值，而且输出功率和振荡频率随反射极电压的变化也比较缓慢。
实验一 微波测量基础知识
实验一微波测量基础知识1. 实验目的1）了解和掌握信号发生器使用及校准2）了解微波测量系统的基本组成和工作原理3）掌握常用微波测量系统各器件的调整和使用方法4）频率计（波长表）校准5）了解和掌握测量线使用方法2. 实验原理1）微波信号源图1是微波信号源的基本框图。
通常由微波信号源、微波测量装置和指示器三部分组成。
图1 微波信号源的基本组成它负责提供一定频率和功率的微波信号。
同低频信号源一样，其信号可以是连续波也可以是调制波，工作方式有点频、扫频两种状态工作。
微波信号源被广泛应用的类型主要有以下两种：（1）标准信号发生器标准信号发生器其输出信号的频率、功率和调制系数可在一定范围内调节（有时调制系数可以固定不变），并能准确读数且屏蔽良好。
它能做到输出微波信号准确已知，并能精细调节，特别是能将信号功率连续衰减到毫瓦、微瓦级电平，根据不同用途可具有不同的调制方式。
（2）扫频信号发生器扫频信号发生器是能产生扫频信号的微波信号源，它能从所需频率范围的一端连续地“扫变”到另一端，所以能直接得到各个频率上的测量结果，在示波器或者记录仪上立即显示出所需要的频率特性曲线。
2）微波测量装置微波测量装置如图2所示。
主要包括驻波测量线、调配元件、待测元件和辅助元件（如短路器、衰减器、匹配负载、移相器等）图2 微波测试系统基本框图3）指示器部分指示器是用于显示测量信号特性的仪表，如直流电流表、测量放大器、功率计、示波器、数字频率计、频率计（波长表）等。
3. 实验内容及步骤1）了解微波信号源工作原理，掌握它的使用方法。
2）认识常用微波元件的形状和结构，了解其作用、主要性能及使用方法。
3）按照图3 所示连接系统，用数字频率计对波长表（或称频率计）读数进行校准：图3 波长计校准系统装置图（数字频率计是否使用与所用功率源有关）①将可变衰减器调至最大衰减量，以防止晶体检波器损坏；②按照信号源的操作步骤接通电源；③预热15 以上分钟；④掌握直读频率计（波长表）的使用方法。
实验一、微波测量系统的认识和调整
实验一、微波测量系统的认识和调整一、实验目的与基本要求1.了解微波测试系统的组成；2.了解组成微波测试系统各元件的基本工作原理及操作方法；3.掌握测量线的调整方法；4.掌握交叉读数法测量波导波长的方法。
二．实验原理测量线系统是微波测量重要的测试系统，特点是历史悠久、理论清晰、方法简便、参数测量完整，对微波测量课程的学习作用重要。
图1-1实验过程图1-2测量线测试系统组成为了避免后面元件对源的影响，在源后要加—隔离器；为了避免信号源输出功率过大而使指示设备超过量程，在源后还要加一个可变衰减器。
此外，再加上频率测量设备—谐振式频率计（或波长计）而构成一个常用微波测量系统的等效源，这样组成的测量线测试系统框图如图1-2所示。
驻波测量中最常用的检波设备是测量线，它是一段宽边中心纵向开槽的传输线，在槽中插入一段金属细丝，通常称为探针。
由于探针很细，对传输线内的场分布基本上不产生影响，探针可从传输线捡取很小一部分能量，在纯驻波或行波状态下（如图1-3所示），依探针在传输线内位置不同，捡取的能量亦不同，在波腹点捡取的能量多，在波节点捡取的能量少。
如将检出的能量检波后接上高灵敏度的指示器（如光点检流计、选频放大器等），就可以了解终端负载的情况。
使用测量线最基本的技术是波导波长的测量，准确的测量相邻两波节点间的距离对于熟练地使用测量线和较好的进行阻抗测量均很重要。
波导波长的测量是在终端短路；沿线为纯驻波的情况下，测量两相邻波节点间距离再乘以2得到。
理论上说，相邻两波腹点间距离的二倍也是波导波长，但由于波腹点附近较之波节点附近电场变化缓慢，很不易准确测量，故而通常测波导波长等均以波节点为准，尽管如此，再波节点附近场强很弱，有极小一段变化不明显，为了更加准确的测量波导波长，一般采用交叉读数法，即在波节点两边取斜率最大的电流同一指示点进行测量（如图1-4中D 1和D 2点），然后取平均即为波节点位置。
122D D D += (1-1)图1-3纯驻波和行驻波 图1-6交叉读数法三、 实验步骤1. 观察各元器件的形状、结构，了解使用方法及在测试线路中的作用。
3、微波测量系统调试方法解析
东北师范大学远程与继续教育学院
（网络教育）
实验报告
学习中心：通榆县职业教育中心奥鹏学习中心专业名称：物理学
课程名称：近代物理实验*
学号：201106988253
姓名：李大新
2 0 1 4 年8 月17日
报告正文
图3
三．谐振腔的基本参数
1．谐振频率
描述电磁能量在谐振腔中运动规律的物理量，指在谐振腔中激起的电磁振荡的工作频率。
2．品质因数
图7 谐振腔波长表与测量系统的连接及相应的谐振曲线实验器材：
P/
V
图3
三．谐振腔的基本参数
1．谐振频率
描述电磁能量在谐振腔中运动规律的物理量，指在谐振腔中激起的电磁振荡的工作频率。
2．品质因数
P/
V。
微波工程实验报告 1
实验一 基本微波测量系统的使用方法（一）实验目的1. 了解波导（或同轴）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. 掌握用频率计测量频率的方法。
（二）实验原理1.驻波测量线探测微波传输系统中电磁场分布情况，测量反射系数，电压驻波比，阻抗（或导纳），调匹配，测量谐振腔品质因数等，使微波测量的重要工作。
测量所用基本仪器是驻波测量线。
本实验所用测量线是3cm 波导测量线。
图1-1是3厘米波导性测量线CLX-6的结构原理图。
它包括一段波导，在波导宽边的中央，开有一条平行于波导轴线的窄槽，其上装有晶体检波器，调谐腔及金属探针。
探针经窄槽插入波导内并于电场平行，其上感应一个电动势经同轴探针座送到晶体检波器，被检波后从测量放大器电表读出，当探针座沿波导移动时，放大器读数就间接表示了波导内电场大小的分布，找出电场的最大值与最小值及其位置，就能求出驻波大小及相位。
1 2 34到测量放大器 5 6 71.标尺2.探针深度调节螺母3.探针调谐机构4.检波器调谐旋钮5.探针6. 窄槽7.波导当探针插入波导时，在波导中会引入不均匀性，影响系统的工作状态，因而分析时为了方便起见，通常把探针等效成一导纳与传输线并联，如图1-2所示。
其中u G 为探针等效电导，反映探针吸收功率的大小。
u B 为探针等效电纳，表示探针在波导中产生反射的影响，当终端解任意阻抗时由于u G 的分流作用，驻波腹点和电场强度都要比真实值小，而u B 的存在将驻波腹点和节点的位置发生偏移，当测量线终端短路时，驻波节点处的输入导纳in Y →∞趋近于无穷大，驻波最大点A 及最小点in G =0的圆上。
如果探针放在驻波的波节点B 上，由于此点处的输入导纳in Y →∞，故u Y 的影响很小，驻波节点的位置不会发生偏移。
如果探针放在驻波的波腹点，由于此点处的输入导纳in Y →0，故u Y 对驻波腹点的影响就特别明显，探针呈容性电纳将使驻波腹点向负载方向偏移。
实验微波测量系统认识与调试
实验一 微波测量系统的认识与调试一、实验目的与要求应用所学微波技术的有关理论知识，理解微波测量系统的工作原理，掌握调整和使用微波信号源的方法，学会使用微波测量系统测量微波信号电场的振幅。
了解有关微波仪器仪表，微波元器件的结构、原理和使用方法。
二、实验内容1．掌握下列仪器仪表的工作原理和使用方法三厘M 标准信号发生器<YM1123）、三厘M 波导测量线<TC26）、选频放大器<YM3892）。
2．了解下列微波元器件的原理、结构和使用方法波导同轴转换器<BD20-9）、E-H 面阻抗双路调配器<BD20-8）、测量线<TC26）和可变短路器<BD20-6）等。
三、实验原理本实验的微波测试系统的组成框图如图一所示图 一 信号源波导同轴转换器 单螺钉调配器功率探头数字功率计 微波频率计 E-H 面调配器魔T定向耦合器 H 面弯波导 晶体检波器 测量线 选频放大器可变衰减器它主要由微波信号源、波导同轴转换器、E-H面阻抗双路调配器、测量线和选频放大器主要部分组成。
下面分别叙述各部分的功能和工作原理，其它一些微波元器件我们将在以后的实验中一一介绍。
1．微波信号源<YM1123）1.1基本功能1.1.1提供频率在7.5～12.5GHz范围连续可调的微波信号。
1.1.2该信号源可提供“等幅”的微波信号，也可工作在“脉冲”调制状态。
本系统实验中指示器为选频放大器时，信号源工作在1KHz “”方波调制输出方式。
1.2工作原理1.2.1本信号源采用体效应振荡器作为微波振荡源。
体效应振荡器采用砷化镓体效应二极管作为微波振荡管。
振荡系统是一个同轴型的单回路谐振腔。
微波振荡频率的范围变化是通过调谐S型非接触抗流式活塞的位置来实现的，是由电容耦合引出的功率输出。
1.2.2本信号源采用截止式衰减器调节信号源输出功率的强弱。
截止式衰减器用截止波导组成，其电场源沿轴线方向的幅度是按指数规律衰减。
微波技术试验
微波的传输特性和基本测量1、微波基本知识微波及其特点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。
人们利用这一特点来研究分子和原子的结构，发展了微波波谱学和量子电子学等尖端学科，并研制了低噪音的量子放大器和准确的分子钟，原子钟。
(北京大华无线电仪器厂)5．能穿透电离层：微波可以畅通无阻地穿越地球上空的电离层，为卫星通讯，宇宙通讯和射电天文学的研究和发展提供了广阔的前途。
实验一__微波测量系统的认识与调试 (自动保存的)
实验一 微波测量系统的认识与调试61312118 宋昌一、实验目的与要求应用所学微波技术的有关理论知识，理解微波测量系统的工作原理，掌握调整和使用微波信号源的方法，学会使用微波测量系统测量微波信号电场的振幅。
了解有关微波仪器仪表，微波元器件的结构、原理和使用方法。
二、实验内容1．掌握下列仪器仪表的工作原理和使用方法三厘米标准信号发生器（YM1123）、三厘米波导测量线（TC26）、选频放大器（YM3892）。
2．了解下列微波元器件的原理、结构和使用方法波导同轴转换器（BD20-9）、E-H 面阻抗双路调配器（BD20-8）、测量线（TC26）和可变短路器（BD20-6）等。
三、实验原理本实验的微波测试系统的组成框图如图一所示图 一信号源波导同轴转换器单螺钉调配器 功率探头数字功率计微波频率计E-H 面调配器魔T定向耦合器H 面弯波导晶体检波器测量线选频放大器可变衰减器它主要由微波信号源、波导同轴转换器、E-H面阻抗双路调配器、测量线和选频放大器主要部分组成。
下面分别叙述各部分的功能和工作原理，其它一些微波元器件我们将在以后的实验中一一介绍。
1．微波信号源（YM1123）1.1基本功能1.1.1提供频率在7.5～12.5GHz范围连续可调的微波信号。
1.1.2该信号源可提供“等幅”的微波信号，也可工作在“脉冲”调制状态。
本系统实验中指示器为选频放大器时，信号源工作在1KHz “”方波调制输出方式。
1.2工作原理1.2.1本信号源采用体效应振荡器作为微波振荡源。
体效应振荡器采用砷化镓体效应二极管作为微波振荡管。
振荡系统是一个同轴型的单回路谐振腔。
微波振荡频率的范围变化是通过调谐S型非接触抗流式活塞的位置来实现的，是由电容耦合引出的功率输出。
1.2.2本信号源采用截止式衰减器调节信号源输出功率的强弱。
截止式衰减器用截止波导组成，其电场源沿轴线方向的幅度是按指数规律衰减。
衰减量（用dB 表示）与轴线距离L成线性关系，具有量程大的特点。
实验一__微波测量系统的认识与调试 (自动保存的)
实验一 微波测量系统的认识与调试61312118 宋昌一、实验目的与要求应用所学微波技术的有关理论知识，理解微波测量系统的工作原理，掌握调整和使用微波信号源的方法，学会使用微波测量系统测量微波信号电场的振幅。
了解有关微波仪器仪表，微波元器件的结构、原理和使用方法。
二、实验内容1．掌握下列仪器仪表的工作原理和使用方法三厘米标准信号发生器（YM1123）、三厘米波导测量线（TC26）、选频放大器（YM3892）。
2．了解下列微波元器件的原理、结构和使用方法波导同轴转换器（BD20-9）、E-H 面阻抗双路调配器（BD20-8）、测量线（TC26）和可变短路器（BD20-6）等。
三、实验原理本实验的微波测试系统的组成框图如图一所示图 一信号源波导同轴转换器单螺钉调配器 功率探头数字功率计微波频率计E-H 面调配器魔T定向耦合器H 面弯波导晶体检波器测量线选频放大器可变衰减器它主要由微波信号源、波导同轴转换器、E-H面阻抗双路调配器、测量线和选频放大器主要部分组成。
下面分别叙述各部分的功能和工作原理，其它一些微波元器件我们将在以后的实验中一一介绍。
1．微波信号源（YM1123）1.1基本功能1.1.1提供频率在7.5～12.5GHz范围连续可调的微波信号。
1.1.2该信号源可提供“等幅”的微波信号，也可工作在“脉冲”调制状态。
本系统实验中指示器为选频放大器时，信号源工作在1KHz “”方波调制输出方式。
1.2工作原理1.2.1本信号源采用体效应振荡器作为微波振荡源。
体效应振荡器采用砷化镓体效应二极管作为微波振荡管。
振荡系统是一个同轴型的单回路谐振腔。
微波振荡频率的范围变化是通过调谐S型非接触抗流式活塞的位置来实现的，是由电容耦合引出的功率输出。
1.2.2本信号源采用截止式衰减器调节信号源输出功率的强弱。
截止式衰减器用截止波导组成，其电场源沿轴线方向的幅度是按指数规律衰减。
衰减量（用dB 表示）与轴线距离L成线性关系，具有量程大的特点。
实验一 微波实验测量系统的调试
实验一微波实验测量系统的调试、分析与计算（一）实验目的（1）了解射频/微波测量系统的组成及各部件的作用，正确使用实验仪器；（2）了解各种常用射频、微波元器件；（3）掌握的波长、频率的测量方法。
（二）实验原理及内容一、基本射频/微波测量系统及仪器图1-1 是典型的微波测量系统。
它由微波信号源、频率计、衰减器（隔离器）、测量线、检波器、选频放大器及小功率计、矩形波导、终端负载等组成。
图1-1测量系统示意图YS1124信号源：单频9.37GHz，输出功率≥50mW，有连续波信号和1kHz方波调制信号两种工作方式。
该信号源输出端口为FD-100标准波导法兰。
PX16频率计：是利用微波圆柱谐振腔体制作而成的一种谐振吸收式波长表。
当吸收式波长表与信号源产生的微波信号频率共振时，将从电路中吸收最大的能量，系统中选频放大器的指示达最小，此时在频率计上圆柱谐振腔的固有频率与系统的工作频率相同，从频率计上直接读出频率f0值即为信号源的工作频率。
该频率计测量频率范围为8.2~12.4GHz、测量精度可达≤0.3% 。
SHK-4可变衰减器：用作信号源输出功率的控制、调节。
TC26测量线：该波导型测量线，是利用波导宽边正中间壁电流分布的特点沿纵向开槽外加探针通过开槽插入波导中提取能量，从而进行各种测量。
在测量线上有确定探针位置的刻度尺。
进行测量时，旋动旋钮，移动探针座，探针从波导中提取的能量通过微波检波器进行检波，从而可用选频放大器进行检测与指示。
通常测量线探针深度及调谐装置均已调好，不宜轻易变动！晶体检波器：为了提高对微弱信号检测的灵敏度，需对微波等幅信号或方波调制信号进行检波。
未经调制的微波信号经检波后变成直流电流，此时可用直流仪表(如微安表、检流计等)直接指示；经方波调制的微波信号经检波后变成检波电流，在检波电流中，除了直流分量还有方波分量，此时可用选频放大器进行检测与指示。
选频放大器：选频放大器是用来放大和测量微弱低频交流信号的低噪声精密测量仪器，一般接收来自检波器检波后的1kHz方波信号。
实验1-微波测试系统的认识与调试
2.反射速调管和反 反射速调管和反 射速调管电源的使 用。
3.用示波器观测反 用示波器观测反 射速调管的振荡模 区。
7
Company Logo
实验思考题 实验思考题
？
反射速调管有哪几种工作方式,应分别选用什 反射速调管有哪几种工作方式 应分别选用什 么仪表作指示器? 么仪表作指示器
？
一个完整的微波测量系统包括哪几个部分? 一个完整的微波测量系统包括哪几个部分
三部分组成。 三部分组成。
(1)微波信号源 (2)测量装置部分 (3)指示器部分
包括 微波信号发生器， 隔离器， 以及频率、功率监 视单元, 信号发生器提供测 量所需的微波信号； 隔离器作用是减小 负载对信号源的影 响。
3
包括 测量线， 调配元件， 晶体检波器, 功率计探头， 待测元件 及辅助元件。
指示器是显示测 量信号特性的仪 表,常用的有： 直流电流表, 测量放大器, 选频放大器, 功率计, 示波器, 光点检流计 和数字频率计。
Company Logo
实验原理 实验原理
2.微波测量系统中主要元件简介 微波测量系统中主要元件简介
图1-1 隔离器
(2)定向耦 合器 是一种有方向性 的功分器件,用来 从传输线中检取 入射波或反射波 的一小部分能量。
微波测试系统的认识与调试 微波测试系统的认识与调试
Company Logo
实验目的 实验目的
1、了解微波测试系统。 、了解微波测试系统。 2、了解反射调速管及其电源的使用。 、了解反射调速管及其电源的使用。
2
Company Logo
实验原理 实验原理
1、一个完整的微波测试系统通常由信号源，测量装置和知识器 、一个完整的微波测试系统通常由信号源，
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验一微波调试系统的认识与调试
【实验目的】
1.了解微波测试系统.
2.熟悉和掌握微波测试系统中各种常用设备的结构原理和使用方法；
【实验内容】
1. 观看按图1－1和图1－2装置的微波测试系统。
了解微波测量的几种方法。
2. 观看常用微波元件的形状、结构，并了解其作用、主要特性及使用方法。
【实验原理】
一、微波测试系统
微波测试系统通常有同轴和波导两种系统。
同轴系统频带宽，一般用在较低的微波频段（2cm波段以下）；波导系统（常用举行波导）损耗低、功率容量大，一般用在较高频段（厘米波直至毫米波段）。
微波测试系统通常由三部分组成，如图1－2所示。
图1－2微波测试系统
（1）微波发送部分（等效电源部分），主要包括微波信号源、衰减器、隔离器、有的还附加了功率、频率监测单元。
信号源是微波测试系统的心脏。
测量技术要求具有足够的功率电平和一定频率的微
波信号，同时要求一定的功率和频率稳定度。
功率和频率监测单元是由定向耦合器取出一小部分能量，经过检测指示来观察源的稳定情况，以便及时调整。
为了减小负载对信号源的影响，电路中采用了隔离器。
（2）测量装置部分（测量电路部分），主要包括驻波测量线、调配元件、待测元件、辅助器件（如短路器、匹配负载等）以及电磁能量检测器（晶体检波器、功率计探头等）。
（3）指示器部分（测量接收器），指示器是显示测量信号特性的仪器，如直流微安表、选频放大器（或测量放大器）、示波器、功率计、数字频率计等。
当对微波信号的功率和频率稳定度要求不太高时，测量系统就可简化如图1－3所示，微波信号源直接与测量装置连接，其工作频率可由波长计测得。
图1－3 微波测试系统简化框图
二、主要微波测量线和频率计的原理结构和使用方法
（4）驻波（开槽）测量线
【仪器简介】
驻波测量线用于微波波段测量电压驻波比、波长及阻抗等参量。
主要组成部分有：开槽传输线段（按开槽线段截面形状可分为同轴测量线和波导测量线）、探头装置（包括探针、检波晶体和调谐器）以及传动机构和位置测量装置。
探针有传动机构带动，沿开槽线的槽缝平稳移动，检取开槽线中的高频能量，经晶体检波后送至指示器。
此指示器的读数与对应位置处的电场或功率成正比（视晶体检波律而言）。
随探针沿槽缝移动，可测得电场幅值沿线分布，从而确定系统的驻波、阻抗等参量。
测量线结构简单，用途广
泛，是微波测量中最基本的仪器之一。
因受开槽传输线段工作频率的限制，目前国内同轴测量线的最高工作频率达18GHz ，波导测量线可以工作到110GHz 。
实验室现有开槽测量线1台，型号HD-LIT2。
其工作频率8.2GHz~12.4GHz 。
其工作原理示意图如下图示。
当测量线接入测试系统时，在它的波
导中就建立起驻波电磁场。
而驻波电场在
波导宽边正中央最大，沿轴向成周期函数
分布。
在矩形波导的宽边中央于轴向方向
开一条狭槽，并且深入一根金属探针，则探针与传输波导电力线平行耦合的结果，必然得到感应电压，它的大小正比于该处的场强，交流电流在同轴线组成的探针电路内，由微波二极管检波后把信号加到外接指示器，回到同轴线外导体成一闭合回路。
因此指示器的读书可以简接表示场强的大小。
【使用方法】
①按下图接好测试系统，（工作时）必须预热15~30分钟，如使用固定衰减器做隔离衰减时，衰减量应在10dB 以上，信号源的驻波比应≤1.2以保证信号源的稳定度。
②指示器可以用测量放大器或选频放大器，按照信号源是否方波调制而定。
如果使用百分表测量，而受外接器件的碰撞，则在测量线前信号源端加接延伸空波导。
③信号源调节稳定后，将测量线检波头的探针穿伸尽可能小，在灵敏度不够的情况下，增加探针的传输度，以减少探针分流电导引起的测量误差为前提。
6
1.标尺
2.
探针深度调节螺母 3.探针调谐机构 4.检波器调谐旋钮5.检波晶体 6.探针7.窄槽8.波导
场分布图
④调节检波头活塞，以改变活塞位置，找一个最佳的谐振点，使输出信号最大。
调
谐时要注意移动检波座的探针在驻波腹点附近，因位于节点时输出灵敏度太低。
（2）频率计（波长表）
【仪器简介】
频率计是利用谐振腔来测量信号频率的器件。
一般频率计是用同轴或圆波导做谐振腔的。
圆柱体谐振腔相当于一段两端短路的圆波导，在谐振腔中根据激励的方式和空腔的几何尺寸不同，可以激励起不同的波型。
在设计频率计时，谐振腔中只允许存在一种波型。
圆柱形谐振腔由于具有较高的品质因数，且结构坚固并易于加工等优点，因而得到广泛的应用。
谐振腔的长度可以由活塞来调节，腔底由耦合孔与主波导相连，把波导中能量耦合进来。
实验室现有PX16空腔频率计1台，采用的是工作于T111波型，其工作频率8.2GHz~12.4GHz，它是由位于波导宽边上
孔，结构如下图所示。
移动短路活塞，使腔
长正好等于信号频率T111波型的半波长整
数倍（即l=n.λg/2）,腔内振荡达到最强，
称为谐振。
其谐振曲线与低频LC回路谐振
曲线一样。
这时腔内抖动电磁场无论在腔的
横向还是纵向均处于纯驻波状态。
当谐振腔
失谐时（即当腔体尺寸稍一偏离谐振尺寸
时，振荡就明显减弱，这时称之为失谐），
波导内传输的能量不进入谐振腔。
腔体与信号频率谐振时，腔内电磁能量达到最大值。
由于腔体尺寸与谐振时的谐振频率有严格的对应关系，所以就把腔的一端做成可移动的活塞，使它能精密地改变腔体长度使之与信号频率相谐振，这样就可以按谐振时活塞的位置和预先的定度曲线测出信号源的振荡频率。
目前比较新式的频率计，可以通过腔体表面附加的刻度值直接读出振荡频率，即信号源工作频率。
频率计的指示分为：通过式和吸收式。
通过式：在谐振腔适当的位置开口，将腔内能量耦合出来并加以显示。
当谐振腔与信
号源频率谐振时，代表的指示值最大；反之，失谐时指示减小到零。
这种方式由于结构
复杂，一般不采用。
吸收式：频率计本身没有指示器，其谐振腔内能量的大小通过频率计后的主波导所接的指示器来显示。
当信号源与谐振腔谐振时，主波导中相当一部分能量被耦合到频率计的谐振腔内，因此电表指示明显下降。
电表指示最小时，频率计所对应的频率为信号源工作频率。
PX16是吸收式频率计，由于检波器检测的信号在选频放大器上指示是固定的；当谐振腔谐振时，由于波导中传输的能量通过耦合孔被谐振腔大量吸收而导致波导内传输能量减小，使选频放大器指示下降到最小，根据频率计谐振装置的刻度，即可直接读出相应的频率。
无论通过式还是吸收式，它们没本质的区别，只是一种现象描述角度的不同。
频率计的频率分辨率主要取决于谐振腔的品质因数Q值，Q越大，谐振曲线越尖锐，因而频率分辨率越高。
频率分辨率越高，谐振点就越难找，所以在进行实验时，一定要缓慢地调活塞螺旋，仔细地观察电表指示数的变化。
只有这样才能得到准确的结果。
频率计实物图
【实验报告要求】学习完实验原理后请回答下面思考题：
1.对于微波器件，大家通过实验有怎样的认识?谈谈自己的看法。
2.微波测量线主要是在矩形波导上开槽，槽的位置应该开在哪里？为什么？
3.微波测量线有哪些功能？
4.。