微波实验指导(终)

实验一 系统设备简介、频率测量

一、 实验目的：

1通过实验使得学生熟悉、了解实验所用设备及附件的性能、用途等。 2 掌握用频率计测量频率的方法。

二、 实验所用设备及方框图（设备详细介绍见附录2）

本实验所用设备及附件为YM1123信号发生器；YM3892选频放大器；波导/同轴转换器；PX16频率计；晶体检波器，其连接方框图如下：

图 1

三、频率测量的实验步骤：

1

按方框图连接好实验系统。

2 检查实验系统准确无误后，打开选频放大器，将增益开关置于40~60分贝档。

3 打开信号发生器，圆盘刻度置于100档，重复频率量程置于100处，设备右上角←、→置于档，这时即有了输出，输出功率的大小用衰减旋纽调

节。

4 观察选频放大器，若指示太小，调节晶体检波器和选频放大器增益调节，原则上使选频放大器指针指示在满刻度的4/5上，调节频率计，找到频率计的吸收峰值，观察这时频率计的刻度值，此值即为所测的频率值。

5 关闭设备，整理好附件。

6 数据整理，写出实验报告。

实验二 波导波长的测量

一、 实验目的

1 掌握使用“中值法”测量最小值的方法。

2 掌握波导波长的测量方法。

3 熟练掌握微波成套设备的使用。

二、 实验原理

波导波长是用驻波测量线进行测量的，驻波测量线可测出波导中心电场纵

轴的分布情况，在矩形波导中：

g λ=

（1）

其中c λ为截止波长，0λ为自由空间波长。

'''

2222(()/2g D D D λ==+

c

λ

=

对截止波长：m=1,n=0; 2c a λ=

我们知道相邻两个电场的最小点（或最大点）间的距离为半个波长。如图所示：

E

E 121

2

21E

图 2

测量波导波长时，利用测量线决定相邻两个电场的最小点（或最大点），就可以计算出波导波长g λ。

测量波导波长时，由于电场的最小值的变化比最大值尖锐，因此往往采用测量两个电场最小值的位置来计算，即：

212()g D D λ=- （2）

为了测量电场最小值的位置，常常采用中值读数法，具体方法为在最小值附

近找出极小值，例如找到'1D 和''1D 来确定1D 的位置，找到''2D 和'

2D 来确定2D 的位

置，公式为 '''111()/2D D D =+ （3）

'''

222

()/2D D D =+ （4） 三、 实验原理框图

图 3

四、 实验步骤：

1 按方框图连接设备极其附件。

2 经检查连接无误后，打开信号发生器和选频放大器。

3 测量线终端接短路板。

4 将信号发生器←、→键置于

档。

5 缓慢移动测量线，观察选频放大器，若指针满偏即顺时针调节信号

发生器饿衰减旋纽和增益开关，若信号太小，则反之旋转。

6 移动测量线，找出最小值，在最小值附近确定极小值，代入公式，

。

最后确定出

g

7 关闭设备，整理附件。

8 根据实验结果，写出实验报告。

实验三电压驻波系数测量

一、实验目的

1 掌握大、中、小电压驻波系数的测量。

2 熟悉各种测量附件在测量中所起的作用。

二、所用成套设备及方框图

短路片

匹配负载

片+匹配负载

图4

三、实验原理

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、相位线、衰减、Q值等其他参量，

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，驻波电场的最大点初就可能击穿打火，因而驻波的测量以

及调配是十分重要的。

根据驻波系数的定义，可知ρ的取值范围为1ρ≤<∞，通常按ρ的大小

可以分为3类，ρ<3为小驻波比，310ρ≤≤为中驻波比，10ρ>为大驻波比。 驻波系数的测量方法很多，有测量线法、反射计法、电桥法和谐振法等，用测量线进行驻波系数测量的主要方法有直接法、等指示度法、功率衰减法等等。 （1）直接法：测量方框图4所示。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，直接法代入如下公式就可以得到驻波比，如测量线上的晶体检波律为n ，则a 为输出电压表指示。

1max min

()

n

a a ρ= （5）

通常在实验室条件下检波功率电平比较小，可以认为检波特性为平方律，

即n=2,有

ρ= （6）

为了提高精确度，必须尽量使电表指针偏在满刻度的1/2以上。当被检测器件的驻波系数较大时，测量放大器电表不可能在同一量程中同时准确的读出

max a 和min a ，这时就必须利用放大器输入电路中的分级衰减器。计算时，必须见衰减器数值计入，当驻波系数在1.05 1.5ρ<<时，由于驻波场的最大值和最小值相差不大，且变化不尖锐，不易准确。为了提高测量准确度，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5示：