材料微波特性测试

微波基本参数的测量

微波基本参数的测量引言一实验目的1 熟悉和掌握微波测试系统中各种常用设备的结构原理及使用方法；2 掌握微波系统中频率、驻波比、功率等基本参数的测量方法；3 按要求测出测量线中的驻波分布；二实验原理微波系统中最基本的参数有频率、驻波比、功率等。

要对这些参数进行测量，首先要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，其次是要掌握一些微波测量的基本技术。

(1) 导行波的概念：由传输线所引导的，能沿一定方向传播的电磁波称为“导行波”。

导行波的电场E 或磁场H 都是x 、y 、z 三个方向的函数。

导行波可分成以下三种类型： (A) 横电磁波（TEM 波）：TEM 波的特征是：电场E 和磁场H 均无纵向分量，亦即：0=Z E ,0=Z H 。

电场E 和磁场H ，都是纯横向的。

TEM 波沿传输方向的分量为零。

所以，这种波是无法在波导中传播的。

(B) 横电波（TE 波）：TE 波即是横电波或称为“磁波”（H 波），其特征是0=Z E ,而0≠Z H 。

亦即：电场E 是纯横向的，而磁场H 则具有纵向分量。

(C) 横磁波（TM 波）：TM 波即是横磁波或称为“电波”(E 波)，其特征是0=Z H ，而0≠Z E 。

亦即：磁场H 是纯横向的，而电场E 则具有纵向分量。

TE 波和TM 波均为“色散波”。

矩形波导中，既能传输mm TE 波，又能传输mm TM 波（其中m 代表电场或磁场在x 方向半周变化的次数，n 代表电场或磁场在y 方向半周变化的次数)。

(2) 色散波的特点：由于TE 波及TM 波与TEM 波的性质不同。

色散波就有其自身的特点： (a) 临界波长cλ ：矩形波导中传播的色散波，都有一定的“临界波长”。

只有当自由空间的波长λ小于临界波长λc 时，电磁波才能在矩形波导中得到传播。

mm TE 波或mm TM 波的临界波长公式为：22)()(2bn a m c +=λ （1）(b)波导波长gλ和相速V 、群速Vc ：色散波在波导中的波长用gλ表示。

微波测量实验报告

《微波测量实验报告》指导老师：**专业：班级：学号：姓名：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。

2. 三厘米波导系统的安装与调试。

二、实验原理1. 微波测试系统微波测试系统常用的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（二厘米波段以下）；波导系统（常用矩形波导）损耗低、功率容量大，一般用在较高频段（厘米波段直至毫米波段）。

微波测试系统通常由三部分组成，如图 1 － 1 （ a ）所示。

图 1 － 1 微波测试系统（1）等效电源部分（即发送端）这部分包括微波信号源，隔离器，功率、频率监视单元。

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。

功率和频率监视单元是由定向耦合器取出一小部分微波能量，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（即测量电路）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、功率计探头等）。

（ 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，如直流电流表、测量放大器、功率计、示波器、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，测量系统可简化如图 1 － 1 （ b ）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。

2. 微波信号源通常，微波信号源有电真空和固态的两种。

3. 测量指示器常用指示器有指示等幅波的直流微安表、光点检流计、微瓦功率计，有指示调制波的测量放大器、选频放大器。

此外，还可用示波器、数字电压表等作指示器。

实验室常用测量放大器和选频放大器作指示器，因为这类仪表灵敏度高，能对微弱信号进行宽带或选频放大，接在测量线、晶体检波器、热敏电阻架及其它测试设备的输出端可进行各类测量。

三、实验内容和步骤了解微波测试系统：1. 观看按图 1 － 1 （ a ）装置的微波测试系统。

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。

微波介质特性的测量实验报告

嘉应学院物理学院近代物理实验实验报告实验项目：实验地点：班级：姓名：座号：实验时间：年月日一、实验目的：1.对微波材料的介质特性的测量，有助于获得材料的结构信息;2.研究了的微波特性和设计微波器件。

3.本实验采用谐振腔微扰法测量介质材料的特性参量，学习反射式腔测量微波材料的介电常数ε'和介电损耗角tgδ的原理和方法。

二、实验仪器和用具：介质材料：半径0.7 mm 长度10.16 mm白色样品：聚四氟乙烯；透明样品：有机玻璃；褐色样品：黑焦木三、实验原理：谐振腔是两端封闭的金属导体空腔，具有储能、选频等特性，常见的谐振腔有矩形和圆柱形两种，本实验采用反射式矩形谐振腔，谐振腔有载品质因数可由210f f f Q -=测定，其中0f 为谐振腔振频率，1f ，2f 分别为半功率点频率。

图8.2.1所示是使用平方律检波的晶体管观测谐振曲线0f ，1f 和2f 的示意图。

如果在矩形谐振腔内插入一圆柱形的样品棒，样品在腔中电场的作用下就会被极化，并在极化的过程中产生的能量损失。

因此，谐振腔的谐振频率和品质因数将会变化。

根据电磁场理论，电介质在交变电场的作用下，存在转向极化，且在极化时存在驰豫，因此它的介电常量为复数：ε)( '''00εεεεεj r -==式中ε为复电常量，0ε为真空介电常量，r ε为介质材料的复相对介电常量，'ε、''ε分别为复介电常量的实部和虚部。

由于存在驰豫，电介质在交变电场的作用下产生的电位移滞后电场一个相位角δ，且有tg δ＝''ε/'ε因为电介质的能量损耗与tg δ成正比，因此tg δ也称为损耗因子或损耗角正切。

如果所用的样品体积远小于谐振腔体积，则可认为除样品所在处的电磁场发生变化外，其余部分的电磁场保持不变，因此可用微扰法处理。

选择p TE 10（p 为奇数）的谐振腔，将样品置于谐振腔内的微波电场最强而磁场最弱处，即x=a/2，z=l/2处，且样品棒的轴向与y 轴平行。

北邮微波天线的特性特性和研究实验报告

北京邮电大学电磁场与微波测量实验学院：电子工程学院班级：2013211203组员：组号：第九组实验六用谐振腔微扰法测量介电常数微波技术中广泛使用各种微波材料，其中包括电介质和铁氧体材料。

微波介质材料的介电特性的测量，对于研究材料的微波特性和制作微波器件，获得材料的结构信息以促进新材料的研制，以及促进现代尖端技术(吸收材料和微波遥感)等都有重要意义。

一、实验目的1．了解谐振腔的基本知识。

2．学习用谐振腔法测量介质特性的原理和方法二、实验原理本实验是采用反射式矩形谐振腔来测量微波介质特性的。

反射式谐振腔是把一段标准矩形波导管的一端加上带有耦合孔的金属板，另一端加上封闭的金属板，构成谐振腔，具有储能、选频等特性。

谐振条件：谐振腔发生谐振时，腔长必须是半个波导波长的整数倍，此时，电磁波在腔内连续反射，产生驻波。

谐振腔的有载品质因数QL 由下式确定：210f f f Q L -=式中：f0为腔的谐振频率，f1，f2分别为半功率点频率。

谐振腔的Q 值越高，谐振曲线越窄，因此Q 值的高低除了表示谐振腔效率的高低之外，还表示频率选择性的好坏。

如果在矩形谐振腔内插入一样品棒，样品在腔中电场作用下就会极化，并在极化的过程中产生能量损失，因此，谐振腔的谐振频率和品质因数将会变化。

图1 反射式谐振腔谐振曲线图2 微找法TE10n 模式矩形腔示意图电介质在交变电场下，其介电常数ε为复数，ε和介电损耗正切tan δ可由下列关系式表示：εεε''-'=j ， εεδ'''=tan ，其中：ε，和ε，，分别表示ε的实部和虚部。

选择TE10n ，(n 为奇数)的谐振腔，将样品置于谐振腔内微波电场最强而磁场最弱处，即x ＝α／2，z ＝l ／2处，且样品棒的轴向与y 轴平行，如图2所示。

假设：1．样品棒的横向尺寸d(圆形的直径或正方形的边长)与棒长九相比小得多(一般d ／h<1／10)，y 方向的退磁场可以忽略。

微波的基本测量近代物理实验

深圳大学实验报告课程名称：近代物理实验（一）实验名称：微波的基本测量学院：组号指导教师：报告人：学号：班级：实验地点实验时间：实验报告提交时间：一、实验目的a)要求学全使用基本微波器件,了解微波振荡源的基本工作特性和微波的传输特性。

b)掌握频率、功率以及驻波比等基本量的测量,培养实验报告规范与处理能力。

c)作图作表与数据处理能力,基本实验的测试能力。

二、实验原理1.微波的传输特性．在微波波段，为了避免导线辐射损耗和趋肤效应等的影响，一般采用波导作为微波传输线．微波在波导种传输具有横电波(TE波)，．横磁波(TM波)和横电波与横磁波的混合波三种形式．矩形波导是较常用的传输线之一,它能传输各种波型的横电波(TE波)，横磁波(TM波)．微波实验中使用的标准矩形波导管，通常采用的传输波型是TE-1o 波．波寻中存在入射波和反射波，描述波寻管中匹配和反射程度的物理量是驻波比或反射系数．依据终端负载的不同．波导管具有三种工作状态：(1)当终端接“匹配负载”时．反射波不存在，波导中呈行波状态；(2)，当终端接”短路片”．开路或接纯电抗性负载时,终端全反射，波导中呈纯驻波状态;(3)一般情况下，终端是部分反射,波导中传输的既不是行波，也下是纯驻波，而是呈行驻波状态．2．微波频率的测量．微波的频率是表征微波倌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．下面主要介绍较常用的吸收式频率计计的工作原理．当调节频率计，使其目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画频率测量值的依据．3．微波功率的测量．微波功率是表征微波信号强弱的一个物理量．通常采用替代或比较的万法进行测量．也就是将微波功率借助于能量转换器转换成易于测量的低频或直流物理量．来实现微波功率的测量．实验室中通常采用吸收式微瓦功率计(如GX2A)．在功率计探头表面。

微波吸收材料的吸波特性的计算仿真与预报

《计算材料学》课程设计指导老师：江建军教授电子科学与技术系2004年6月微波吸收材料的吸波特性的计算仿真与预报陈卉陈晓黄涛李飞李舜李源孙超苏绍斌许东华尹传涛易法友（华中科技大学电子科学与技术系，武汉 430074）摘要：简述了微波吸波原理；详细介绍了多层介质微波吸波模型的建立过程，导出了反射系数与材料诸参量间的关系；运用所编制的计算机程序对材料诸参量的影响进行了计算仿真及预报；得出了一些有用的结论。

关键词：微波吸收材料，吸波特性的计算仿真，给定条件下的带宽最优化解Simulation and Forecasting of Absorbing Property for Microwave Absorbing MaterialsCheng Hui Cheng Xiao Huang Tao Li Fei Li Shun Li YuanSun Chao Su Shaobin Xu Donghua Yin Chuantao Yi Fayou（Department of Electronic Science and Technology,HuaZhong Univercity of Science and Technology,Wuhan 430074）Abstract: This paper first summarizes simply the mechanism of the Microwave absorbing as a background knowledge. Secondly,the mode of multi–film medium is reviewed in detail and the connection between parameters of microwave materials and reflection modulus is derived strictly.Based on the programme, the effects of parameters of materials are stimulated and forecasted.Finally,some useful conclusions are derived.Key words: Microwave absorbing material, Simulation for absorbing property, Optimum solution with given conditions1 引言1991年发生的中东海湾战争，美国首批进入伊拉克境内的飞机是采用了先进的电子对抗和遥控技术的隐形飞机，在迅速赢得这场战争中显示出威力，从而表明隐形技术已成为军事力量对比的重要技术。

箔条RCS微波暗室测试试验研究

箔条RCS微波暗室测试试验研究通过一种在微波暗室条件下箔条的RCS测试方法，研究了规则排列组合和静态随机分布情况下的箔条或箔片的RCS特性，研究结果表明，当箔条/箔片数量增加到一定量后，RCS变化不明显，同时，通过箔条和角反射器测试验证了箔条云具有显著的遮蔽特性。

标签：箔条;微波暗室;RCS测量0 引言箔条干扰技术已被广泛应用于雷达无源对抗系统，成为现代战争不可缺少的软杀伤武器之一。

近几年，国外非常重视新型箔条的开发，主要集中在金属镀层材料、箔条形状及气动特性方面，相继出现了镀镍箔条、空心箔条、偏重箔条丝、异形箔片（如V形箔片）、燃烧箔片等，部分新型箔条已用于箔条弹改进产品上，取得了较好的成效。

当前获取目标雷达散射截面（RCS）的途径包括理论方法和试验方法，尽管电磁理论有其完整性，可以分析若干典型的散射机理，但对于复杂、复合材料的目标，利用现有的手段计算其RCS 值非常困难，试验方法是最有效、快捷和准确的手段。

根据测试场地的不同，RCS测试可分为外场测试和微波暗室测试，外场测试容易受到环境气候的影响，且获得高精度测量值的代价相当大，所以在研制阶段一般采用室内测试。

本文在微波暗室中利用紧缩场和矢量网络分析仪对箔条的RCS进行研究分析，为开发出更多类型的箔条积累数据基础。

1RCS测量原理RCS是一个用于描述目标散射电磁波效率的量，它表征了雷达目标的电磁散射性能。

通常情况下，目标RCS的测量是通过测量雷达回波的功率，雷达接收功率的表达式为：（1）式中，为雷达发射功率，为雷达接收处接收回波功率，，分别为雷达发射天线、接收天线的增益，为入射雷达波的波长，R为目标与雷达之间的距离，为目标的散射截面积。

目标的RCS的单位是一个面积单位：。

由于目标的RCS随方位变化剧烈故也常用平方米的分贝数（dBsm）来表示，二者之间的转换关系如下：（2）如果知道同一条件下测得的待测目标回波功率和标准球的回波功率分别為和，则待测目标的RCS真实值为：（3）其中，是标准球的RCS理论值。

微波基本参数的测量实验报告

微波基本参数的测量【目的要求】1.学习微波的基本知识，了解波导测量系统，熟悉基本微波元件的作用；2.了解微波在波导中传播的特点，掌握微波基本测量技术；3.掌握驻波测量线的正确使用方法；4.掌握电压驻波系数的测量原理和方法。

【仪器用具】微波参数测试系统，包括：三厘米固态信号源，三厘米驻波测量线，选频放大器，精密衰减器，隔离器，谐振式频率计（波长表），匹配负载，晶体检波器，单螺调配器等。

【原理】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。

用谐振腔微扰法测量微波介质特性

用谐振腔微扰法测量微波介质特性微波技术中广泛使用各种微波材料，其中包括电介质和铁氧体材料。

微波介质材料的介电特性的测量，对于研究材料的微波特性和制作微波器件，获得材料的结构信息以促进新材料的研制，以及促进现代尖端技术(吸收材料和微波遥感)等都有重要意义。

本实验是采用反射式矩形谐振腔用微扰法来测量微波介质特性的。

反射式谐振腔是把一段标准矩形波导管的一端加上带有耦合孔的金属板，另一端加上封闭的金属板，构成谐振腔，它具有储能、选频等特性。

而微扰法则是通过分析腔体的微小变形对谐振频率的影响，来测量谐振腔的一些主要参数的，它不仅对加深谐振腔的理解有帮助，而且在谐振腔的设计和调试中也有实际的应用。

2.1 实验目的1．了解谐振腔的基本知识。

2．学习用谐振腔法测量介质特性的原理和方法实验原理：一、谐振腔的基本知识谐振腔是在微波频率下工作的谐振元件，它是一个任意形状的导电壁（或导磁壁）包围的，并能在其中形成电磁振荡的介质区域，它具有储存电磁能及选择一定频率信号的特性。

1、谐振腔的基本参数谐振腔通常采用谐振频率f0 (或谐振波长?0)、品质因数Q0及等效电导G0作为它的基本参数。

（1）谐振频率f0 (或谐振波长?0)谐振频率描述电磁能量在谐振腔中的运动规律。

它是指在谐振腔中激起的电磁振荡的工作频率（或工作波长）。

比较普遍的求解谐振频率的方法是“场分析的方法”，它从求解谐振腔的电磁场边值问题入手，导出谐振频率或波长。

从电磁场理论可知，在自由空间中，电磁场满足的波动方程及边界条件为2?E?kE?0 n?E?0 22?H?kH?0 n?H?0 1 222式中,k2??2k0??2?k0??2，μ、ε为谐振腔中介质参数,n 是由腔壁导体无耗?指向外的法向单位矢量,k是与谐振腔的几何形状、尺寸及波型有关的数值。

在谐振腔内满足式1的电磁场对应于一系列的确定的kn 值(称为本征值)。

即kn??n0 2或f0n?kn2? 3求出了本征值kn后,谐振腔的谐振频率f0n即可由式3求出。

微波介质特性的测量实验报告

嘉应学院物理学院近代物理实验实验报告实验项目：实验地点：班级：姓名：座号：实验时间：年月日一、实验目的：1.对微波材料的介质特性的测量，有助于获得材料的结构信息;2.研究了的微波特性和设计微波器件。

3.本实验采用谐振腔微扰法测量介质材料的特性参量，学习反射式腔测量微波材料的介电常数ε'和介电损耗角tgδ的原理和方法。

二、实验仪器和用具：介质材料：半径0.7 mm 长度10.16 mm白色样品：聚四氟乙烯；透明样品：有机玻璃；褐色样品：黑焦木三、实验原理：谐振腔是两端封闭的金属导体空腔，具有储能、选频等特性，常见的谐振腔有矩形和圆柱形两种，本实验采用反射式矩形谐振腔，谐振腔有载品质因数可由210f f f Q -=测定，其中0f 为谐振腔振频率，1f ，2f 分别为半功率点频率。

图8.2.1所示是使用平方律检波的晶体管观测谐振曲线0f ，1f 和2f 的示意图。

如果在矩形谐振腔内插入一圆柱形的样品棒，样品在腔中电场的作用下就会被极化，并在极化的过程中产生的能量损失。

因此，谐振腔的谐振频率和品质因数将会变化。

根据电磁场理论，电介质在交变电场的作用下，存在转向极化，且在极化时存在驰豫，因此它的介电常量为复数：ε)( '''00εεεεεj r -==式中ε为复电常量，0ε为真空介电常量，r ε为介质材料的复相对介电常量，'ε、''ε分别为复介电常量的实部和虚部。

由于存在驰豫，电介质在交变电场的作用下产生的电位移滞后电场一个相位角δ，且有tg δ＝''ε/'ε因为电介质的能量损耗与tg δ成正比，因此tg δ也称为损耗因子或损耗角正切。

如果所用的样品体积远小于谐振腔体积，则可认为除样品所在处的电磁场发生变化外，其余部分的电磁场保持不变，因此可用微扰法处理。

选择p TE 10（p 为奇数）的谐振腔，将样品置于谐振腔内的微波电场最强而磁场最弱处，即x=a/2，z=l/2处，且样品棒的轴向与y 轴平行。

微波测量方法

微波测量方法本文来自: 微网论坛作者: huangfeihong88日期: 前天 22:52阅读: 25人打印收藏微波测量微波测量内容虽然很多，但是驻波测量、功率测量和频率测量是微波中最常测量的三个基本参量，而其他的二级参量（如Q值、衰减、介电常数、铁磁共振线宽△H、阻抗等等）的测量都可以归结到这三种基本参量的测量加以解决。

应该强调指出的是：“调节匹配”是微波测试中必不可少的概念和调整步骤，任何微波系统正式工作之前，都必须把微波线路中各个部分调到匹配状态。

匹配意味着微波系统处于这样一种工作状态：此时微波功率由信号向负载传输而不出现反射波（驻波比ρ＝1）。

为什么通常总要把微波系统调到良好的匹配状态呢？因为在微波传输系统中，存在驻波是不好的。

驻波的存在表示信号源与负载未匹配好，能量不能有效地传到负载去，使损耗增大；在大功率情况下，由于驻波的存在，在电场最大值处可能发生击穿现象；驻波的存在还会影响信号源的频率稳定，从而影响微波测量的精确度。

1．驻波测量驻波测量是微波测量中最基本、最重要的项目之一。

驻波测量可以判断微波传输系统是否处于良好的匹配状态，还可以测量波导波长、衰减、阻抗、谐振腔Q值、介电常数等等。

下面介绍测量驻波的设备和方法。

驻波测量线是测量微波传输系统中电场的强弱和分布的精密仪器，其简单原理是：使探针在开槽传输线中移动，将一小部分功率耦合出来，经过晶体二极管检波后再由指示器指示，从而看出在开槽线中电场的分布情况（相对强度）。

使用驻波测量线时要注意下列几个问题：首先，使探针在开槽波导管内有适当的穿伸度。

显然，探针穿伸度过大，会影响开槽线内的场分布情况而产生误差；穿伸度太小，又会降低测量的灵敏度。

探针穿伸度一般取波导窄壁高度b的5—10%。

其次，通过调谐装置使测量线调谐。

调谐的目的是消除探针插入测量线内引起的不匹配，并使探针感应的功率有效地送至检波晶体管。

其次，注意检波晶体管的检波律。

检波晶体管的检波电流I与管端电压V有关，而V与探针所在处的电场E成正比，I，E满足关系式：,其中κ1，n为常数。

微波测量方法

微波测量方法本文来自: 微网论坛作者: huangfeihong88日期: 前天22:52阅读: 25人打印收藏微波测量微波测量内容虽然很多，但是驻波测量、功率测量和频率测量是微波中最常测量的三个基本参量，而其他的二级参量（如Q值、衰减、介电常数、铁磁共振线宽△H、阻抗等等）的测量都可以归结到这三种基本参量的测量加以解决。

应该强调指出的是：“调节匹配”是微波测试中必不可少的概念和调整步骤，任何微波系统正式工作之前，都必须把微波线路中各个部分调到匹配状态。

匹配意味着微波系统处于这样一种工作状态：此时微波功率由信号向负载传输而不出现反射波（驻波比ρ＝1）。

为什么通常总要把微波系统调到良好的匹配状态呢？因为在微波传输系统中，存在驻波是不好的。

驻波的存在表示信号源与负载未匹配好，能量不能有效地传到负载去，使损耗增大；在大功率情况下，由于驻波的存在，在电场最大值处可能发生击穿现象；驻波的存在还会影响信号源的频率稳定，从而影响微波测量的精确度。

1．驻波测量驻波测量是微波测量中最基本、最重要的项目之一。

驻波测量可以判断微波传输系统是否处于良好的匹配状态，还可以测量波导波长、衰减、阻抗、谐振腔Q值、介电常数等等。

下面介绍测量驻波的设备和方法。

驻波测量线是测量微波传输系统中电场的强弱和分布的精密仪器，其简单原理是：使探针在开槽传输线中移动，将一小部分功率耦合出来，经过晶体二极管检波后再由指示器指示，从而看出在开槽线中电场的分布情况（相对强度）。

使用驻波测量线时要注意下列几个问题：首先，使探针在开槽波导管内有适当的穿伸度。

显然，探针穿伸度过大，会影响开槽线内的场分布情况而产生误差；穿伸度太小，又会降低测量的灵敏度。

探针穿伸度一般取波导窄壁高度b的5—10%。

其次，通过调谐装置使测量线调谐。

调谐的目的是消除探针插入测量线内引起的不匹配，并使探针感应的功率有效地送至检波晶体管。

其次，注意检波晶体管的检波律。

检波晶体管的检波电流I与管端电压V有关，而V与探针所在处的电场E成正比，I，E满足关系式： ,其中κ1，n为常数。

北邮-电磁场与电磁波实验报告--用谐振腔微扰法测量介电常数、天线的特性和测量

电磁场与微波测量实验班级：xxx成员：xxxxxxxxx撰写人：xxx实验六用谐振腔微扰法测量介电常数微波技术中广泛使用各种微波材料，其中包括电介质和铁氧体材料。

微波介质材料的介电特性的测量，对于研究材料的微波特性和制作微波器件，获得材料的结构信息以促进新材料的研制，以及促进现代尖端技术(吸收材料和微波遥感)等都有重要意义。

一、实验目的1．了解谐振腔的基本知识。

2．学习用谐振腔法测量介质特性的原理和方法二、实验原理本实验是采用反射式矩形谐振腔来测量微波介质特性的。

反射式谐振腔是把一段标准矩形波导管的一端加上带有耦合孔的金属板，另一端加上封闭的金属板，构成谐振腔，具有储能、选频等特性。

谐振条件：谐振腔发生谐振时，腔长必须是半个波导波长的整数倍，此时，电磁波在腔内连续反射，产生驻波。

谐振腔的有载品质因数QL由下式确定：式中：f0为腔的谐振频率，f1，f2分别为半功率点频率。

谐振腔的Q值越高，谐振曲线越窄，因此Q值的高低除了表示谐振腔效率的高低之外，还表示频率选择性的好坏。

如果在矩形谐振腔内插入一样品棒，样品在腔中电场作用下就会极化，并在极化的过程中产生能量损失，因此，谐振腔的谐振频率和品质因数将会变化。

电介质在交变电场下，其介电常数ε为复数，ε和介电损耗正切tanδ可由下列关系式表示：其中：ε’和ε’’分别表示ε的实部和虚部。

选择TE10n，(n为奇数)的谐振腔，将样品置于谐振腔内微波电场最强而磁场最弱处，即x＝α／2，z＝l／2处，且样品棒的轴向与y轴平行，如图2所示。

假设：1．样品棒的横向尺寸d(圆形的直径或正方形的边长)与棒长九相比小得多(一般d／h<1／10)，y方向的退磁场可以忽略。

2．介质棒样品体积Vs远小于谐振腔体积V0，则可以认为除样品所在处的电磁场发生变化外，其余部分的电磁场保持不变，因此可以把样品看成一个微扰，则样品中的电场与外电场相等。

这样根据谐振腔的微扰理论可得下列关系式：式中：f0,fs分别为谐振腔放人样品前后的谐振频率，Δ(1／QL)为样品放人前后谐振腔的有载品质因数的倒数的变化，即QL0，QLS分别为放人样品前后的谐振腔有载品质因数。

微波基本参数的测量—原理

微波基本参数的测量一、实验目的1、了解各种微波器件；2、了解微波工作状态及传输特性；3、了解微波传输线场型特性；4、熟悉驻波、衰减、波长（频率）和功率的测量；5、学会测量微波介质材料的介电常数和损耗角正切值。

二、实验原理微波系统中最基本的参数有频率、驻波比、功率等。

要对这些参数进行测量，首先要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，其次是要掌握一些微波测量的基本技术。

１、导行波的概念：由传输线所引导的，能沿一定方向传播的电磁波称为“导行波”。

导行波的电场E 或磁场H 都是x 、y 、z 三个方向的函数。

导行波可分成以下三种类型： (A) 横电磁波（TEM 波）：TEM 波的特征是：电场E 和磁场H 均无纵向分量，亦即： 0=Z E ,0=Z H 。

电场E 和磁场H ，都是纯横向的。

TEM 波沿传输方向的分量为零。

所以，这种波是无法在波导中传播的。

(B) 横电波（TE 波）：TE 波即是横电波或称为“磁波”（H 波），其特征是0=Z E ,而0≠Z H 。

亦即：电场E 是纯横向的，而磁场H 则具有纵向分量。

(C) 横磁波（TM 波）：TM 波即是横磁波或称为“电波”(E 波)，其特征是0=Z H ，而0≠Z E 。

亦即：磁场H 是纯横向的，而电场E 则具有纵向分量。

TE 波和TM 波均为“色散波”。

矩形波导中，既能传输mm T E 波，又能传输mm T M 波（其中m 代表电场或磁场在x 方向半周变化的次数，n 代表电场或磁场在y 方向半周变化的次数)。

２、波导管：波导管是引导微波电磁波能量沿一定方向传播的微波传输系统，有同轴线波导管和微带等，波导的功率容量大，损耗小。

常见的波导管有矩形波导和圆波导，本实验用矩形波导。

矩形波导的宽边定为x 方向，内尺寸用a 表示。

窄边定为y 方向，内尺寸用b 表示。

10TE 波以圆频率ω自波导管开口沿着z 方向传播。

在忽略损耗，且管内充满均匀介质（空气）下，波导管内电磁场的各分量可由麦克斯韦方程组以及边界条件得到：()sin()j t z o y x E je ωβωμππα-=-， ()sin()j t z o x xH j e ωβμαππα-=()cos()j t z z x H e ωβπα-=， x y z E E E ==，2gπβλ=其中，位相常数g λ=，波导波长cf λ=。

微波基本参数的测量

实验六微波基本参数的测量实验目的1．了解微波传输线的传输特性；2．熟悉波导测量线的使用；3．学会驻波、衰减、波长、波导波长等基本参数的测量。

实验原理由于微波的工作频率很高（300MHz-300GHz),用普通导线已无法克服传输微波时引起的辐射与趋附效应，所以微波有其专用的传输线，常见的微波传输线有同轴线、波导、微带线；其中尤以波导传输线最为常见它是矩形或圆形的金属管，管的两端装有法兰盘，以便于互相连接。

波导具有传输功率大，衰减小的优点。

微波在波导中以电磁波的形式向前传输。

一、矩形波导的电磁波微波能量的传输是应用波导，它是无内导体的空心金属管。

通常其横截面形状为圆形和矩形。

金属管实质上起屏蔽作用。

强迫微波在波导内沿轴向前进，向负载传输电磁能量。

由电磁场的基本特性可知，电力线与磁力线永远交链，并且在导体表面上磁力线总是与导体表面平行，而电力线必与导体表面垂直。

因此，在无限长波导内满足条件的可能传输微波只有两种形式：一类电磁场波型是沿传播方向（Z方向）无电场分量，即E Z = 0，电场只存在波导的横截面上，称横电波，也称为TE波；另一类则是沿传播方向无磁场分量，即E Z = 0，磁力线在截面上闭合，称横磁波，也称TM波。

TE波或TM波在波导中的形成（称为激励）和微波的激励方法及频率都有关系。

我们以实际应用上最重要的矩形波导内的TE波为例说明之。

今在矩形波导的宽边中央开一小孔并插进一电偶极子（或探针），它通常是微波振荡器向波导传递能量的同轴线内导体的延续部分。

显然探针相当于一个小天线，它能向四周辐射电磁波，由于波导管壁对微波的反射作用，在波导内便形成杂乱的波形，若其中存在这样的一个平面波，它从某一方向入射到波导的窄壁，并在两窄壁上往复反射，形“之”字形沿Z轴前进，如果波导的尺寸和入射方向恰当，正好使入射波和反射波的合成波在金属表面处形成电场的波节，而在波导的宽边中央形成电场驻波的波腹，正好满足电磁场的边界条件，这样的合成波就是TE波，它可在这个波导中激励和传输。

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