微波实验档 5
实验5 微波光学综合实验报告
实验5 微波光学综合实验数据处理1、反射实验数据处理：
实验结论：把误差考虑在内，可以认为:反射角等于入射角。
3.微波干涉数据处理：
a=35mm; b=58mm
由公式求得的理论值：第一级加强点ϕ=21.0°第一级减弱点不在所测得范围内。
由实验数据求得的值：第一级加强点ϕ值在20°~22°之间，与理论值近似相等
4、微波的偏振数据处理：
实验结论：把误差考虑在内，可以认为得到的实验数据基本和理论值相等。
5、微波的迈克尔逊干涉
实验数据：读数为极小值时的刻度（mm ）：4.170；19.762；35.170；53.736；69.337
读数为极大值时的刻度（mm ）：11.596；27.929；42.821；
61.353
数据处理：由读数极小值测得的波长：λ=（69.337-4.170）
⨯2/4=32.58nm
由读数极大值测得的波长：λ=(61.353-11.596)
⨯2/3=33.17nm
求均值：λ=32.88nm 理论值; λ=33.3nm
相对误差：=
σ%100⨯-理
实
理λλλ=1.26%
6、微波的布拉格衍射数据处理：
根据实验数据测得的衍射角曲线：如图
下图为理论测得的衍射角曲线：如图
实验结果：
经对比可知:实验所测得的衍射角曲线和理论测得的衍射角曲线可以近似看作相等（把误差考虑在内），实验测得100面第一级加强点的衍射角为θ=68.1°
第二级加强点的衍射角为θ=37.8°
测得110面第一级加强点的衍射角为θ=56.4°。
微波实验报告波导波长测量
篇一：电磁场与微波实验报告波导波长的测量电磁场与微波测量实验报告学院：班级：组员：撰写人：学号：序号：实验二波导波长的测量一、实验内容波导波长的测量【方法一】两点法实验原理如下图所示：按上图连接测量系统，可变电抗可以采用短路片。
当矩形波导（单模传输te10模）终端（z＝0）短路时，将形成驻波状态。
波导内部电场强度（参见图三之坐标系）表达式为：e ＝ey ＝e0 sin（?xa） sin?z在波导宽面中线沿轴线方向开缝的剖面上，电场强度的幅度分布如图三所示。
将探针由缝中插入波导并沿轴向移动，即可检测电场强度的幅度沿轴线方向的分布状态（如波节点和波腹点的位置等）。
yz两点法确定波节点位置将测量线终端短路后，波导内形成驻波状态。
调探针位置旋钮至电压波节点处，选频放大器电流表表头指示值为零，测得两个相邻的电压波节点位置（读得对应的游标卡尺上的刻度值t1和t2），就可求得波导波长为：?g ＝ 2 tmin－tmin由于在电压波节点附近，电场（及对应的晶体检波电流）非常小，导致测量线探针移动“足够长”的距离，选频放大器表头指针都在零处“不动”（实际上是眼睛未察觉出指针有微小移动或指针因惰性未移动），因而很难准确确定电压波节点位置，具体测法如下：把小探针位置调至电压波节点附近，尽量加大选频放大器的灵敏度（减小衰减量），使波节点附近电流变化对位置非常敏感（即小探针位置稍有变化，选频放大器表头指示值就有明显变化）。
记取同一电压波节点两侧电流值相同时小探针所处的两个不同位置，则其平均值即为理论节点位置：1tmin ＝ ? t1 ? t2 ?2最后可得?g ＝ 2 tmin－ tmin （参见图四）【方法二】间接法矩形波导中的h10波，自由波长λ0和波导波长?g满足公式：?g ＝???? 1 ? ? ??2a?2其中：?g＝3?108/f，a＝2.286cm通过实验测出波长，然后利用仪器提供的对照表确定波的频率，利用公式cλ0=确定出λ0，再计算出波导波长?g。
微波光学实验实验报告
实验时间：2023年3月15日实验地点：微波光学实验室实验人员：张三、李四、王五一、实验目的1. 了解微波分光仪的结构、原理及操作方法。
2. 掌握微波干涉、衍射等光学现象的基本原理。
3. 通过实验验证反射规律、单缝衍射规律以及微波的布拉格衍射规律。
4. 利用模拟晶体考察微波的布拉格衍射并测量晶格数。
二、实验原理1. 反射实验：当电磁波遇到反射板时，会发生反射现象。
反射角等于入射角，反射波与入射波同频率、同相位。
2. 单缝衍射实验：当电磁波通过一个狭缝时，会发生衍射现象。
衍射条纹间距与狭缝宽度、入射波波长有关。
3. 布拉格衍射实验：当微波入射到晶格结构中时，会发生布拉格衍射现象。
衍射角与晶格间距、入射波波长有关。
三、实验仪器1. 微波分光仪2. 反射用金属板3. 玻璃板4. 单缝衍射板5. 模拟晶体6. 频率计7. 光电探测器四、实验步骤1. 将微波分光仪连接好，打开电源，预热10分钟。
2. 将反射用金属板放置在分光仪的入射端，调整角度，观察反射现象，记录反射角度。
3. 将单缝衍射板放置在分光仪的入射端，调整狭缝宽度，观察衍射现象，记录衍射条纹间距。
4. 将模拟晶体放置在分光仪的入射端，调整入射角度，观察布拉格衍射现象，记录衍射角。
5. 使用频率计测量入射波频率，并记录数据。
6. 使用光电探测器测量衍射光强，并记录数据。
五、实验数据及结果分析1. 反射实验：入射角为θ1，反射角为θ2，θ1=θ2。
2. 单缝衍射实验：狭缝宽度为a，入射波波长为λ，衍射条纹间距为Δx，Δx=λa/d，其中d为狭缝间距。
3. 布拉格衍射实验：晶格间距为d，入射波波长为λ，衍射角为θ，θ=2arcsin(λ/2d)。
4. 通过实验验证反射规律、单缝衍射规律以及微波的布拉格衍射规律。
六、实验总结本次实验成功完成了微波分光仪的使用、反射实验、单缝衍射实验以及布拉格衍射实验。
通过实验，我们了解了微波光学的基本原理，掌握了微波干涉、衍射等光学现象的基本规律，并验证了相关理论。
射频微波实验报告
一、实验目的1. 理解射频微波的基本原理和关键技术。
2. 掌握射频微波元件的特性参数测量方法。
3. 熟悉射频微波系统的搭建和调试技术。
4. 提高对射频微波电路设计和分析能力。
二、实验原理射频微波技术是现代通信、雷达、遥感等领域的重要技术。
本实验主要涉及以下原理：1. 射频微波传输线：了解射频微波传输线的种类、特性及其在射频微波系统中的应用。
2. 射频微波元件：掌握射频微波元件（如衰减器、隔离器、滤波器等）的工作原理和特性参数。
3. 射频微波系统：了解射频微波系统的组成、工作原理和调试方法。
三、实验内容1. 射频微波传输线测量：使用矢量网络分析仪测量微带传输线的特性参数（S参数）。
2. 射频微波元件测量：测量衰减器、隔离器和滤波器的特性参数（如插入损耗、隔离度、带宽等）。
3. 射频微波系统搭建：搭建一个简单的射频微波系统，并进行调试。
四、实验步骤1. 实验一：射频微波传输线测量（1）准备实验设备：矢量网络分析仪、微带传输线、测试夹具等。
（2）设置测试参数：起始频率、终止频率、步进频率等。
（3）连接设备：将矢量网络分析仪、微带传输线和测试夹具连接好。
（4）进行测试：启动矢量网络分析仪，进行S参数测量。
（5）分析结果：根据测量结果，分析微带传输线的特性参数。
2. 实验二：射频微波元件测量（1）准备实验设备：矢量网络分析仪、衰减器、隔离器、滤波器等。
（2）设置测试参数：起始频率、终止频率、步进频率等。
（3）连接设备：将矢量网络分析仪、射频微波元件连接好。
（4）进行测试：启动矢量网络分析仪，进行特性参数测量。
（5）分析结果：根据测量结果，分析射频微波元件的特性。
3. 实验三：射频微波系统搭建（1）设计系统方案：根据实验要求，设计射频微波系统方案。
（2）搭建系统：按照设计方案，搭建射频微波系统。
（3）调试系统：对系统进行调试，确保系统正常工作。
（4）测试系统：对系统进行测试，验证系统性能。
五、实验结果与分析1. 射频微波传输线测量结果：测量得到微带传输线的S参数，分析其特性参数。
微波实验实验报告
微波实验实验报告姓名：杜文涛班级：05116班学号：050489班内序号：08指导老师：徐林娟实验四微带功分器一、实验目的：1）掌握微波网络的S参数；2）熟悉微带功分器的工作原理及其特点；3）掌握微带功分器的设计与仿真。
二、实验原理：功分器是一种功率分配元件，它是将输入功率分成相等或不相等的几路功率，当然也可以将几路功率合成，而成为功率合成元件。
在电路中常用到微带功分器。
下图是二路功分器的原理图。
图中输入线的阻抗为Z0，两路分支线的特性阻抗分别为Z02 和Z03，线长为λg/4，λg/4 为中心频率时的带内波长。
图中R2 和R3 为负载阻抗，R为隔离电阻。
对功分器的要求是：两输入口2 和3 的功率按一定比例分配，并且两口之间互相隔离，当2，3 口接匹配负载时，1 口无反射。
下面根据上述要求，确定Z02, Z03,R2,R3 及R 的计算式。
设2 口，3 口的输出功率分别为P2，P3，对应的电压为V2，V3。
根据对功分器的要求,则有P3=k2P2|V3|2/R3=k2|V2|2/R2式中k 为比例系数。
为了使在正常工作时，隔离电阻R 上不流过电流，则应V3=V2于是得R2=k2R3若取R2=kZ0则R3=Z0/k因为分支线为λg/4，故在1 入口处的输入阻抗为：Z in2=Z022/R2Z in3=Z032/R3为使1 口无反射,则两分支线在1 处的总输入阻抗应等于引出线的Z0,即Y0=1/Z0= R2 /Z022 +R3 /Z032若电路无损耗,则|V1|2/ Z in3 =k2|V1|2 /Z in2式中V1 为1 口处的电压所以Z02 = k2 Z03Z03 =Z0[(1+ k2)/k3]0.5Z02=Z0[(1+ k2)k]0.5下面确定隔离电阻R 的计算式。
跨接在端口2，3 间的电阻R，是为了得到2，3 口之间互相隔离的作用。
当信号1 口输入，2,3 口接负载电阻R2 ,R3 时，2,3 两口等电位，故电阻R 没有电流流过，相当于R 不起作用；而当2 口或3口的外接负载不等于R2 或R3 时，负载有反射，这时为使2,3 端口彼此隔离，R 必有确定的值，经计算R= Z0(1+ k2)/k 图中两路带线之间的距离不宜过大,一般取2~3 带条宽度,这样可使跨接在两带线之间电阻的寄生效应尽量小.为了匹配需要在引出线Z0与2，3端口之间各加一段λg/4阻抗变换段。
实验5微波的传输特性和基本参数测量
实验五微波的传输特性和基本测量0 前言在微波测量技术中,微波测量的主要内容是频率、驻波比、功率等基本参数。
在微波工程设计中，多数情况下由于边界条件的复杂性，理论分析往往只能获得近似解，最终要通过微波测量来解决，因此，掌握微波测量技术对今后实际科研工作是非常有用的。
1 实验目的(1)初步了解微波测量系统，了解微波器件的使用和特性。
(2)了解微波测量技术，微波的传输特性。
(3)熟悉测量微波的基本参数：频率、驻波比。
(4)了解微波波导波长以及自由空间波长之间的关系。
2 原理2.1 频率的测定由于波长与频率满足关系λ=c/f,因此波长的测量和频率的测量是等效的。
在分米波和厘米波波段，频率的测量常采用谐振腔式波长计，而谐振腔波长计又可分两种：即是传输型谐振腔波长计和吸收型谐振腔波长计。
传输型谐振腔有两个耦合元件，一个将能量从微波系统输入谐振腔，另一个将能量从谐振腔输出到指示器。
当谐振腔调谐于待测频率时，能量传输最大，指示器的读数也最大。
吸收式波长计的谐振腔只有一个输入端与能量传输线路衔接，调谐是从能量传输线路接收端指示器读数的降低看出。
本实验所用的是吸收式波长计：如图（5—1）所示。
此波长计由传输波导与圆柱形谐振腔构成。
连接处利用长方形孔作磁耦合，螺旋测微计（读数结构）在旋转时与腔内活塞同步。
利用波长表可以测量微波信号源的频率。
当构成波长计的空腔与传输的电磁波失谐时，它既不吸收微波功率，也基本不影响电磁波的传输。
这种当谐振腔内活塞移动到一定位置，腔的体积正好使腔谐振于待测信号的频率，就有一部分电磁波耦合到腔内并损耗在腔壁上，从而使通过波导的信号减弱，即旋转波长表的测微头，当波长表与被测频率谐振时，将出现吸收峰。
反映在检波指示器上是一跌落点，此时读出波长表测微头的读数，再从波长表频率对照表上查出对应的频率。
如图（5—2）为不同谐振腔波长计的谐振曲线。
图5—１ 吸收式波长计图5—2 谐振腔波长计谐振曲线(a)为传输型谐振腔波长计谐振曲线 (b)为吸收型谐振腔波长计谐振曲线2.2 波导波长以及驻波比的测量：关于驻波比，定义为波导中驻波极大值点与驻波极小值点的电场之比。
微波实验档 (5)
实验一测量线的调整与晶体检波器校准【一】实验目的（1）学会微波测量线的调整；（2）学会校准晶体检波器特性的方法；（3）学会测量微波波导波长和信号源频率。
【二】实验原理进行微波测量，首先必须正确连接与调整微波测量系统。
图1-1 示出了实验室常用的微波测试系统。
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荡频率、功率电平及调制方式等。
本实验主要讨论微波测量线的调整和晶体检波器的校准。
1．测量线的调整测量线是微波系统的一种常用测量仪器，它在微波测量中用途很广，可测驻波、阻抗、相位、波长等。
测量线通常由一段开槽传输线、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。
由于耦合探针伸入传输线而引入不均匀性，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。
为了减少其影响，测试前必须仔细调整测量线。
实验中测量线的调整一般包括的探针深度调整和耦合输出匹配（即调谐探头）。
2．晶体检波器的校准曲线在微波测量系统中，送至指示器的微波能量通常是经过晶体二极管检波后的直流或低频电流，指示器的读数是检波电流的有效值。
在测量线中，晶体检波电流与高频电压之间关系是非线性的，因此要准确测出驻波（行波）系数必须知道晶体检波器的检波特性曲线。
晶体二极管的电流I与检波电压U的一般关系为I=CU n (2-1)式中，C 为常数，n为检波律，U为检波电压。
检波电压U与探针的耦合电场成正比。
晶体管的检波律n随检波电压U 改变。
在弱信号工作（检波电流不大于10 μA）情况下，近似为平方律检波，即n=2；在大信号范围，n近似等于1，即直线律。
测量晶体检波器校准曲线最简便的方法是将测量线输出端短路，此时测量线上载纯驻波，其相对电压按正弦律分布，即：式中，d为离波节点的距离，U max为波腹点电压，λg为传输线上波长。
因此，传输线上晶体检波电流的表达式为根据式（2-3）就可以用实验的方法得到图2-1 所示的晶体检波器的校准曲线。
微波技术基础实验指导书解析
微波技术基础实验指导书电子信息工程学院微波技术基础实验课程组编2013.02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 1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。
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。
北理工微波实验报告
北理工微波实验报告1. 引言微波技术是当今通信领域中非常重要的一项技术。
微波在通信、雷达、卫星导航等方面都有广泛应用。
本实验旨在通过实际操作，熟悉微波实验仪器的使用和微波实验的基本原理。
2. 实验目的- 了解微波实验仪器的组成和基本原理- 掌握微波实验仪器的操作方法- 学习微波实验中的重要参数的测量方法3. 实验装置和仪器本实验使用的实验装置和仪器主要包括：- 微波信号源- 微波导管- 微波频率计- 微波功率计- 微波衰减器- 波导短路器和电阻负载4. 实验步骤4.1 测量微波信号源频率稳定度使用微波频率计测量微波信号源输出频率，并记录。
4.2 测量不同功率时微波信号源输出频率固定微波信号源的频率，调整微波功率计上的衰减器，测量不同功率下的微波信号源输出频率。
4.3 测量不同频率时微波信号源输出功率固定微波功率，调节微波信号源频率，使用微波功率计测量不同频率下微波信号源的输出功率。
4.4 测量微波信号源的调制深度将调制信号接入微波信号源的调制输入端口，调整调制信号的幅度，并观察微波信号源的输出功率变化。
通过测量最大输出功率和最小输出功率的差值，计算调制深度。
4.5 测量微波信号源的谐波水平将微波信号源的输出信号接入频谱分析仪，测量不同谐波的振幅，并根据测量结果分析微波信号源的谐波水平。
5. 数据处理与分析5.1 微波信号源的频率稳定度根据频率计测量结果计算微波信号源的频率稳定度，并与厂家提供的规格进行比较。
5.2 微波信号源的调制深度根据测量结果计算微波信号源的调制深度，并与厂家提供的规格进行比较。
5.3 微波信号源的谐波水平根据频谱分析仪测量结果分析微波信号源的谐波水平，并与厂家提供的规格进行比较。
6. 结论通过本实验，我们对微波实验仪器的使用和微波实验的基本原理有了更深入的了解。
我们掌握了微波信号源频率稳定度、功率调制深度和谐波水平的测量方法，并通过数据处理与分析，了解了微波信号源的性能。
实验结果与厂家提供的规格相符，说明我们的测量结果是可靠的。
微波技术与天线实验5利用HFSS仿真分析波导膜片
一、实验原理矩形波导中的金属膜片分为两类，一类为容性膜片如图1（a），这种结构的膜片能储存净电磁能，具有电容的性质,其等效电路如图1（b）。
一类为感性膜片如图2（a），其等效电路如图2（b）。
容性膜片是设置在矩形波导宽壁上的金属薄片；感性膜片是设置在矩形波导窄壁上的金属薄片。
jBY=Y0Y（a）容性膜片（b）等效电路图1容性膜片及等效电路jBY=Y0Y（a）感性膜片（b）等效电路图2感性膜片及等效电路对称结构的容性膜片的归一化电纳近似计算公式为)2'ln(csc4bbbYBBgπλ==式中，Y为矩形波导的导纳；a、b为矩形波导横截面尺寸；a'、b'为膜片间距。
对称结构的感性膜片的归一化电纳近似计算公式为)2'(cot2aaaYBB gπλ-==[]⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+-+++-=y y y y y y S 222222 其中B j y =是膜片的归一化导纳。
二、实验步骤1. 画波导：（1）在菜单栏中点击（Draw Box ），顶点坐标（0,0,0），尺寸（23mm,10mm,50mm ），名字：waveguide 。
2. 画容性膜片1 （b ’=0.5b ）（1）在菜单栏中点击（Draw Rectangle ）；（2）在右下角的坐标栏中输入长方体的起始点位置坐标X=0，Y=0，Z=10，然后按回车键；（3）输入尺寸，dX=23，dY =2.5，dZ=10，然后按回车键；（4）名字改为iris1。
3. 画容性膜片2（1）在菜单栏中点击Draw>Rectangle（2）在右下角的坐标栏中输入长方体的起始点位置坐标X=0，Y=10 ,Z=10 （3）输入X,Y,Z三个方向尺寸，dX:23，dY:-2.5（4）名字改为iris2。
4. 设置waveguide的颜色的透明度双击waveguide，点击Transparent右侧的栏目，通过拖动比例值调整颜色的透明度（如图3）。
实验5 阻抗匹配
实验五 阻抗调配一、实验目的和要求微波测量（传输）系统中，经常引入不同形式的不连续性，以构成元件或达到匹配的目的。
前面实验中已对E-H 面阻抗调配器和晶体检波器进行了描述和实验。
本实验要求熟悉单分支阻抗匹配器的工作原理。
掌握利用单螺钉阻抗调配器调匹配的方法。
二、实验内容利用波导单螺钉阻抗调配器对原来未达到匹配状态（短路）的负载阻抗进行调匹配（使驻波比达到ρ＜1.05时，即可认为基本上达到了匹配状态）。
三、实验原理1．阻抗匹配的基本概念1.1阻抗匹配的定义对均匀无耗长线，当沿线电压反射系数等于零（г＝0）时，即处于阻抗匹配状态。
1.2满足阻抗匹配状态的几个等价条件 归一化负载阻抗等于1（1~＝L Z ）⇔ 归一化负载导纳等于1（1~＝L Y ）⇔ 沿线输入阻抗处处等于特性阻抗 ⇔ 沿线驻波比等于1（ρ＝1）。
1.3阻抗匹配的物理特征当系统处于阻抗匹配状态时，信号源馈入传输线的功率无反射，全部被负载吸收，信号的传输效率达到100％（是微波传输的理想状态）。
2．波导单螺钉阻抗调配器的工作原理和结构2.1单螺钉调配器当一销钉从波导宽壁插入但并不对穿时，销钉中将有电流流过，销钉端部将集中一些电荷，因而将在波导中引入一定的电纳，其电纳性质与其插入波导深度h 有关。
当4/λ<h 时，在端部集中的电荷是主要的，因而电纳为容性；随着销钉插入深度h 变大，其磁场能迅速增加，当4/λ＝h 时，销钉附近的电、磁能平衡，销钉的电纳性质消失，这时可等效为一电容、电感串联谐振回路，波导被短路；当4/λ>h 时，这时通过销钉的电流的作用是主要的，因而电纳为感性。
销钉越粗容纳越大，电感量越小。
它常用来构成阻抗调配器，因而销钉常做成螺钉，便于调节。
为了避免螺钉插入深度过深，造成元件功率容量降低或短路，一般限制4/λ<h 。
图九 给出了单螺钉调配器的示意图（图ａ）及原理图（图ｂ）。
螺钉调配器的原理与支节匹配的原理是相同的。
微波实验
波长范围
1ｍ～１０ｃｍ １０ｃｍ～１ｃ ｍ １０ｍｍ～１ｍ ｍ
频率范围 频段名称 （ＧＨｚ）
０.３～３ ３～３０ ３０～３００ 超高频ＵＨＦ 特高频ＳＨＦ 极高频ＥＨＦ
亚毫米波
１ｍｍ～０.１ｍ ｍ
３００～３００ ０
超级高频
微波基础－微波的特点
• • • •
波长极短，它与所使用的元件、设备的尺寸可比拟。比地 球上一般物体的几何尺寸小得多或在同一数量级上。 微波的频率很高，在不太大的相对带宽下可用带宽很宽， 所以信息容量大。并且在微波波段的电波能穿透电离层。 微波的振荡周期极短，与电子在电真空器件中的渡越时间 相似。所以低频的电子器件在微波段都不能使用。 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。
y ，内尺寸用b表示，电磁波是沿z方向传播。 为方便对波导内场型的了解，通常将x、y方向称为“横 向”，z方向称为“纵向”。a与b的数值一般取：
a 0 .7
b (0.3 0.35)
三分的矩形波导内尺寸应为：
a b 22.86 mm 10.16 mm
（四）隔离器 微波隔离器是一种特殊的衰减器，隔离器对入射波的衰 减很小，对反射波的衰减则很大，两者之比值称为“隔离 度”。 使用隔离器目的在于减小因负载阻抗变化对振荡频率带 来的影响。一般在矩形波导的横向加上恒定磁场，
所以晶体检波率n由校准曲线斜率求得
(2) 测量线终端短路,测出半峰值读数间的
距离W， 如图所示 ,则 n = log0.5/logcos(πW/λg)
根据测定的晶体检波律,即能得到晶体平
方律检波的工作范围。 实验中大多数微波测试系统属于小信号工 作状态,因此，晶体 检波律基本为平方律，如果不是精密测量，通常可取n = 2。
北京理工大学微波实验报告——雷达系统实验大纲
实验四 船用导航雷达系统实验一、 实验目的1、 掌握船用导航雷达系统的工作原理和各主要模块的功能；2、 掌握船用导航雷达系统的操作使用方法。
二、 实验内容1、 结合实用船用导航雷达系统学习其工作原理和各主要模块的功能；2、 结合实用船用导航雷达系统学习掌握其操作使用方法；3、 应用实用船用导航雷达系统测试三个不同方位目标的距离和方位值。
三、 船用导航雷达系统工作原理1、 基本知识雷达（RADAR ）是英文”radio detection and ranging ”的缩写，意思是“无线电探测和测距”。
这一发明被用于第二次世界大战。
在发明雷达前，船只在大雾中航行时，只能通过发出短促汽笛、灯光和敲钟的方法，利用回声传回的时间来大致估算与目标之间的位置从而避免碰撞。
雷达发出的射频电磁波，通过计算电磁波反射回来所需的时间来确定到达目标的距离，这是在已知雷达波传播速度是接近恒定的也就是光速的前提下实现的。
这样通过计算雷达波从发出到从目标反射回到天线的时间，就可以计算出船只到目标的距离。
这个时间是往返的时间，将它除以2才是电磁波从船只到达目标的单程距离的时间。
这些都是由雷达内部的算法来自动完成的。
雷达确定目标的方位是通过雷达天线发射波束在空间的扫描来实现的。
雷达天线发射波束在空间是不均匀分布的，其主波束内的功率密度远大于副瓣内的功率密度，因而主波束内目标反射的信号强度远大于副瓣内目标反射的信号强度，所以此时雷达探测到的目标信号可以认为是来自主波束内目标反射的信号，且认定目标方位处于雷达天线主波束的最大方向上。
当天线波束最大方向瞄准某一个目标时，如果另一个目标恰好处在天线波束第一零点方向上，则回波信号完全来自天线波束最大方向的那个目标。
因此，天线的分辨率为第一零点波束宽度的一半，即FNBW/2。
例如，当天线的FNBW=20时，具有10的分辨率，可用来辨别方位上相距10的两个目标。
船用导航雷达天线是在水平360°方位上匀速转动，将天线方位位置信号实时送入信息处理机，信息处理机就知道了目标回波信号与目标方位的对应关系。
微波技术基础实验指导书
微波技术基础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。
微波实验报告
微波实验报告班级：2009211111班姓名：刘佳慧学号：09210326日期：2012/5月目录实验二微带分支线匹配器 (3)一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)三、实验内容 (3)四、实验步骤 (3)五、实验结果 (4)(一) 单支节 (4)(二) 双支节 (8)实验三微带多节阻抗变阻器 (12)一、实验目的 (12)二、实验原理 (12)三、实验内容 (13)四、实验步骤 (13)五、实验结果 (13)实验四微带功分器 (15)一、实验目的 (15)二、实验原理 (15)三、实验内容 (17)四、实验步骤 (17)心得体会 (19)实验二微带分支线匹配器一、实验目的1．熟悉支节匹配器的匹配原理2．了解微带线的工作原理和实际应用3．掌握Smith图解法设计微带线匹配网络二、实验原理支节匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或者串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。
单支节匹配器，调谐时主要有两个可调参量：距离d和由并联开路或短路短截线提供的电纳。
匹配的基本思想是选择d，使其在距离负载d处向主线看去的导纳Y是Y0+jB形式。
然后，此短截线的电纳选择为-jB，根据该电纳值确定分支短截线的长度，这样就达到匹配条件。
双支节匹配器，通过增加一个支节，改进了单支节匹配器需要调节支节位置的不足，只需调节两个分支线长度，就能够达到匹配（但是双支节匹配不是对任意负载阻抗都能匹配的，即存在一个不能得到匹配的禁区）。
三、实验内容已知：输入阻抗Zin=75Ω负载阻抗Zl=（64+j35）Ω特性阻抗Z0=75Ω介质基片εr=2.55，H=1mm假定负载在2GHz时实现匹配，利用图解法设计微带线单支节和双支节匹配网络，假设双支节网络分支线与负载的距离d1=1/4λ，两分支线之间的距离为d2=1/8λ。
画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅度从1.8GHz至2.2GHz的变化。
微波实验报告四五doc
微波工程特性参数测量实验--阻抗匹配技术软件仿真 --阻抗测量及匹配技术实验四阻抗匹配技术软件仿真一、实验目的1、了解阻抗调配原理及调配方法2、熟悉单枝节匹配器的匹配原理3、了解微带线的工作原理和实际应用4、掌握Smith图解法设计微带线匹配网络5、通过枝节匹配的软件仿真理解螺钉调配器工作原理二、实验原理枝节匹配器分单枝节、双枝节和三枝节匹配。
这类匹配器时再主传输线上并联适当的电纳，用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，已到达匹配的目的。
此电纳元件常用一终端短路或开路段构成。
下图为单枝节匹配器，其ZL为任意负载，假定主传输线和分支线的特性阻抗都是Z0，d为从负载到分支线所在位置的距离，Y和Z分别为在枝节处像负载方向看入的主线导纳和阻抗。
单枝节调谐时，有两个可调参量：距离d和由并联开路或短路短截线提供的电纳。
Z0 dZ LZinl匹配的基本思想是选择d，使其在距离负载d处向主线看去的导纳时A+jB 形式。
然后，此短截线的电纳选择为-JB,根据该电纳值确定分支短截线的长度，这样就达到匹配条件。
三、实验内容用软件仿真单枝节匹配过程。
假设：输入阻抗Zin=75欧姆负载阻抗Zl=（64+35）欧姆特性阻抗Z0=75欧姆介质基片Er=2.55，H=1mm假定负载在2GHz时实现匹配，利用图解法设计微带线单枝节匹配网络。
画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅度从1.8GHz至2.2GHz的变化。
四、实验步骤将归一化输入阻抗和负载阻抗所在位置分别标在Y-Smith导纳圆图上归一化负载阻抗归一化输入阻抗设计并联短路单枝节：1、利用Smith Chart Utility分析a.选择Tools下的Smith Chart即可打开Smith Chart Utility：b.分别输入输入阻抗和负载阻抗的值，再进行并联短路单枝节匹配：2、得到电长度后，计算微带线尺寸：3、Schematic中仿真,仿真电路如下：4、在频率范围为0-2GHZ仿真，得到S（1，1）图：5、观察到输入端反射系数幅度从1.8GHz-2.2GHz的变化：的是微带线，所以存在一定误差，在允许范围内。
微波技术实验教案
微波技术实验教案前言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电磁波的分类图11(波长短(1m -0.1mm):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。
-9-12 2(频率高:微波的电磁振荡周期(10-10s)很短，已经和电子管中电子在电极间的飞-9越时间(约10s)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。
-6-34(量子特性:在微波波段，电磁波每个量子的能量范围大约是10,10eV，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。
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。
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实验一 测量线的调整与晶体检波器校准【一】实验目的（1） 学会微波测量线的调整；（2） 学会校准晶体检波器特性的方法； （3） 学会测量微波波导波长和信号源频率.【二】实验原理进行微波测量，首先必须正确连接与调整微波测量系统。
图1-1 示出了实验室常用的微波测试系统。
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荡频率、功率电平及调制方式等。
本实验主要讨论微波测量线的调整和晶体检波器的校准.1． 测量线的调整测量线是微波系统的一种常用测量仪器，它在微波测量中用途很广，可测驻波、阻抗、相位、波长等。
测量线通常由一段开槽传输线、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.由于耦合探针伸入传输线而引入不均匀性,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。
为了减少其影响，测试前必须仔细调整测量线.实验中测量线的调整一般包括的探针深度调整和耦合输出匹配（即调谐探头)。
2． 晶体检波器的校准曲线 在微波测量系统中，送至指示器的微波能量通常是经过晶体二极管检波后的直流或低频电流，指示器的读数是检波电流的有效值.在测量线中,晶体检波电流与高频电压之间关系是非线性的，因此要准确测出驻波（行波）系数必须知道晶体检波器的检波特性曲线。
晶体二极管的电流I 与检波电压U 的一般关系为I =CU n（2-1)式中，C 为常数，n 为检波律，U 为检波电压。
检波电压U 与探针的耦合电场成正比。
晶体管的检波律 n 随检波电压U 改变。
在弱信号工作（检波电流不大于10 μA ）情况下,近似为平方律检波，即n =2；在大信号范围，n 近似等于1，即直线律。
测量晶体检波器校准曲线最简便的方法是将测量线输出端短路，此时测量线上载纯驻波，其相对电压按正弦律分布，即：max2sin (2-2)g Ud U πλ⎛⎫=⎪ ⎪⎝⎭式中 ，d 为离波节点的距离，U max 为波腹点电压，λg 为传输线上波长. 因此,传输线上晶体检波电流的表达式为2sin (2-3)ng d I C πλ⎡⎤⎛⎫=⎢⎥ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦根据式(2-3）就可以用实验的方法得到图2-1 所示的晶体检波器的校准曲线。
图 2-1 校准曲线3． 波导波长的测量测量线的基本测量原理是基于无耗均匀传输线理论，当负载与测量线匹配时测量线内是 行波；当负载为短路或开路时,传输线上为纯驻波,能量全部反射。
因此通过测量线上的驻波比,然后换算出反射系数模值，再利用驻波最小点位置z min 便可得到微波信号特性和网络特性等。
根据这一原理，在测得一组驻波最小点位置z 1，z 2，z 3，z 4 … 后，由于相邻波节点的距离是波导波长的1/2，这样便可通过下式算出波导波长。
4min 03min 02min 01min 01 (2-4)2432g z z z z z z z z λ---⎡⎤=+++-⎢⎥⎣⎦由教材P48 ，工作波长与波导波长有如下关系： 22gcλλλλλ=+式中，λc 为截止波长. 一般波导工作在主模状态，其λc =2a 。
本实验中波导型号为BJ —100，其宽边为 a =22.86 mm ，代入上式计算出工作波长。
于是信号源工作频率由下式求得:8310 (2-6)f λ⨯=另外，信号源工作频率亦可用吸收式频率计测量。
【三】实验步骤1． 测量线的调整① 将信号源设置在内调制状态，选择工作频率在10 GHz ，将衰减器调整到合适位置。
② 先使探针调整至合适深度，探针深度既不能太深，影响波导内场分布，也不能太浅,否则耦合输出太弱。
通常取1.0至1。
5 mm 。
然后开槽测量线终端接匹配负载,移动探针至测量线中间部位，调节探头活塞使探针耦合匹配，直到输出指示最大。
③ 反复调整输出衰减器、探针位置、探针耦合匹配、选频放大器灵敏度使测量线工作在最佳状态。
2． 晶体检波器的校准曲线① 终端接短路片，在波节点和波腹点之间（见图2—2)等距离取10点，从波节点开始将探针逐次移动到d 1，d 2,… , d 10 ，并记录电表的相应读数 I 1，I 2，… ,I 10，列入表中.图 2—2 波腹波节点示意② 以U 为横轴，I 为纵轴，将其对应数据画在坐标纸上，并连成曲线。
此曲线即为晶体检波器的校准曲线。
3． 波导波长测量① 按图1—1所示连接微波测量系统,将系统调整到最佳工作状态,终端接上短路片。
从负载端开始旋转测量线上的探针位置，使选频放大器指示最小，此时即为测量线等效短路面,记录此时的探针位置，记作z min0 ；② 继续旋转探针位置，可得到一组指示最小点位置 z 1,z 2，z 3,z 4 ； ③ 则由式（2-4）计算出波导波长。
④ 用频率计测量信号源工作频率:通过定向耦合器将一部分微波能量分配至频率测量支路，吸收式频率计连在定向耦合器和检波器之间。
当吸收式频率计失谐时，微波能量几乎全部通过频率计，此时选频放大器指示最大。
慢慢调节吸收式频率计，当调至频率计谐振状态时,一部分能量被频率计吸收，使选频放大器指示最小，此时读得吸收式频率计上指示的频率即为信号源工作频率。
可将测量结果与用波导波长换算的结果进行比较。
【四】数据记录及处理通过测量可知在某一波腹点的位置是λ1=124.00mm ，在其下一个波腹点的位置是λ2=146。
50m m ，那么其之差是λg /2 = 21.70mm ，所以波导波长为 λg = 43.40mm ，222111cgλλλ+=又有 c λ= 2a ⇒c λ=45.72mm 其工作波长为 ⇒ λ=31。
83mmD（mm）125.64126。
80127.9129.1130。
24131.4132。
56133。
70134.84136.0U=sin（2πd/λg)0。
16570.18710。
47900。
61780.73960。
84090。
91900.97160。
99740.9956I（dB）290600由此可以得出其晶体检波器的校准曲线测量次数Z1（mm）Z2(mm）Z3（mm）Z4（mm)179.60102。
00125.12147。
24279。
40102.36125.12146.98379.52102。
24125.04146。
48平均79。
57102.20125.09146。
90对于上表格，我们令Zmin=79。
57mm 其中1，2, 3 ， 4 都取其平均值所以由公式：4min 03min 02min 01min 01 (2-4)2432g z z z z z z z z λ---⎡⎤=+++-⎢⎥⎣⎦得 λg = 43.321mm因为：222111cgλλλ+=又有 c λ= 2a ⇒c λ=45.72mm 其工作波长为 ⇒λ =31.59mm由：λ= fc计算的工作频率： ⇒f =9.497 (GHz ）通过计算后可以看出其用吸收式频率计的测量值要略小于计算出的值,这可能是因为由于部分能量被吸收后使得其频率减少所致。
【五】思考题测量线在波导中心线开槽是否有影响？ 答：在矩形波导中的主模为 TE10 模,而由 TE10 的管壁电流分布可知,在波导宽边中线处只有纵向电流.因此沿波导宽边的中线开槽不会因切断管壁电流而影响波导内的场分布，也不会引起波导内电磁波由开槽口向外辐射能量，因此,是没有影响的。
【六】实验体会附带实验matlab 程序：x= ［0。
1657 0。
1871 0.4790 0.6178 0。
7396 0。
8409 0.9190 0.9716 0。
9974 0.9956]；y= ［20 60 121 215 310 405 490 560 590 600］；hold onplot（x,y）title('晶体检波器的校准曲线’)；xlabel(’ U=（2＊pi＊d/λg)’);ylabel(' I（dB) '）;grid on实验二微波驻波、阻抗特性测量【一】实验目的（1） 学会驻波比的测量； （2） 学会反射系数的测量; （3） 学会输入阻抗的测量。
【二】实验原理在任何的微波传输系统中，为了保证传输效率，减少传输损耗和避免大功率击穿,必须实现阻抗的匹配。
描述系统匹配程度的参数有电压驻波比和复反射系数。
一、驻波比及反射系数的测量由教材第一章微波传输线理论,传输线上的驻波比与波节点、波腹点的关系为max min(3-1)U Uρ=而终端复反射系数的模值｜Γl ｜ 与驻波比有如下关系：1(3-2)1l ρρ-Γ=+终端反射系数的相位φl 与节点位置z min n 有以下关系：min (21) (3-3)44g g n l z n λλφπ=++ 根据波导主模特性阻抗 10TE Z 及测得的驻波比ρ和第一波节点位置z min1 可得终端负载 阻抗为(参见教材P28): 10min1min11j tan (3-4)jtan l TE z Z Z z ρβρβ-=-其中,10,2/TE g Z βπλ== 。
根据以上公式就可以利用测量线测得驻波比、复反射系数，进而算出输入阻抗和负载阻抗。
【三】实验步骤1． 等效参考面的选取与波导波长的测量 （1）将测量线调至最佳工作状态;（2）终端接短路片，从负载开始，旋转测量线上的探针位置，实现频繁大器指示最 小，此时即为测量线等效短路面，记录此时的探针位置，记作 z min0 ； （3）实验二的方法测出波导波长。
2． 驻波比测量终端接上待测负载，探针从z min0 开始向信号源方向旋转，依次得到指示最大值和最小值三次，记录相应的读数,查晶体检波器曲线得相应的U min 和U max 。
3． 反射系数的测量终端接上待测负载，探针从z min0 开始向信号源方向旋转，记录波节点的位置z min n 。
【四】测量数据z min0 = 78。
90mm z min1 =101。
36mm由此可以算出2λg= z min1 - z min0⇒ λg = 44.92mm通过以上的结果可以计算出其驻波比是：Um ax= 0。
836Um in= 0。
167ρ =UUminmax⇒ρ≈ 5由驻波比可知反射系数模值:Γl=11+-ρρ ⇒ Γl ≈ 0.67又由公式：min (21) (3-3)44g g n l z n λλφπ=++ n=1 ⇒ φl= 15.91n=2 ⇒ φl= 15。
91n=3 ⇒φl= 15.84取其平均值：φl≈ 15.87所以其反射系数是：)(z lΓ = je87.1567.0由：10,2/TE g Z βπλ==⇒ Z TE 10 = 165。
8π =β 44.5π由： 10min1min11j tan (3-4)jtan l TE z Z Z z ρβρβ-=-其终端阻抗是：Z l = （4。