北邮电磁场实验-波导波长的测量
微波实验报告记录波导波长测量
微波实验报告记录波导波长测量————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2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院：班级：组员：撰写人：学号：序号：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：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）。
z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：13＝ ? 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 中：?g＝3?108/f，a＝2.286cm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。
北邮电磁场与电磁波测量实验报告5-信号源-波导波长
北邮电磁场与电磁波测量实验报告5-信号源-波导波长————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：北京邮电大学电磁场与电磁波测量实验实验报告实验内容：微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量波导波长的测量学院：电子工程学院班级：2010211203班组员：崔宇鹏张俊鹏章翀2013年5月9日实验一微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量一、实验目的(1) 学习微波的基本知识；(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) 学习用微波作为观测手段来研究物理现象。
二、实验仪器1.微波信号源微波信号源由振荡器、可变衰减器、调制器、驱动电路、及电源电路组成。
该信号源可在等幅波、窄带扫频、内方波调制方式下工作，并具有外调制功能。
在教学方式下，可实时显示体效应管的工作电压和电流的关系。
仪器输出功率不大，以数字形式直接显示工作频率，性能稳定可靠。
2.隔离器位于磁场中的某些铁氧化体材料对于来自不同方向的电磁波有着不同吸收，经过适当调节，可使其对微波具有单方向传播的特性，隔离器常用于振荡器与负载之间，起隔离和单向传输的作用。
3.衰减器把一片能吸微波能量的吸收片垂直于矩形波导的宽边，纵向插入波导管即成，用以部分衰减传输功率，沿着宽边移动吸收片可改变衰减量的大小。
衰减器起调节系统中微波功率从以及去耦合的作用。
4.波长计电磁波通过耦合孔从波导进入频率计的空腔中，当频率计的腔体失谐时，腔里的电磁场极为微弱，此时，它基本不影响波导中波的传输。
当电磁波的频率计满足空腔的谐振条件时，发生谐振，反映到波导中的阻抗发生剧烈变化，相应地，通过波导中的电磁波信号强度将减弱，输出幅度将出现明显的跌落，从刻度套筒可读出输入微波谐振时的刻度，通过查表可得知输入微波谐振频率。
5.测量线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。
北邮电磁场与微波测量实验实验五阻抗测量及匹配技术
电磁场与微波测量实验实验五阻抗测量及匹配技术学院：电子工程学院班号：2011211204组员：执笔人：学号：2011210986一、实验目的1、掌握利用驻波测量线测量阻抗的原理和方法2、熟悉利用螺钉调配器匹配的方法3、熟悉Smith 圆图的应用二、实验内容1、在测量线给定器件的阻抗和电压驻波系数，并观察其Smith 圆图。
2、在测量线系统中测量给定器件的ZL ，并应用三螺调配器对其进行匹配，使驻波系数小于1.1。
三、实验原理1. 阻抗测量原理微波元件的阻抗参数或者天线的输入阻抗等是微波工程中的主要参数，因而阻抗测量也是重要测量内容之一。
一般情况下，测量的对象可以是膜片、螺钉、滤波器、谐振腔及其它不均匀性等。
在阻抗测量的方法中常采用测量线法。
本实验着重应用测量线技术测量终端型（等效二端网络）微波元件的阻抗。
由传输线理论可知，传输线上任一点的输入阻抗Z in 与其终端负载阻抗Z L 关系为：ltg jZ ltg j Z Z L L in ββ++=1（2.1）其中，0Z 为传输线的特性阻抗，g λπβ/2=为相移常数，l 为至终端负载的距离。
设传输线上第一个电压驻波最小点离终端负载的距离为,min l 电压驻波最小点处的输入阻抗在数值上等于1/ρ即ρ1m in=l inZ（2.2）将min l l =及ρ1=in Z 代入式（2.2），整理得：minmin1l jtg l tg j Z L βρβρ--=（2.3）所以，负载阻抗的测量实质上归结为电压驻波系数ρ及驻波相位min l 值的测量，当测出ρ及min l 后，就能由上式计算负载阻抗Z L 。
但是，这是一个复数运算，在工程上，通常由ρ和min l 从圆图上求出阻抗或导纳来。
电压驻波系数ρ的测量，已在实验一中讨论过了，现在来讨论min l 的测量方法。
由于测量线结构的限制，直接测量终端负载Z L 端面到第一个驻波最小点的距离min l 是比较困难的。
波导波长的测量
波导波长的测量一．实验目的：测量波导管内的电磁波波长二．实验内容：方法 : 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：Z aXE E E Y βπsinsin 0）（＝＝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）。
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1T 和2T ），就可求得波导波长为：T 2 min 'min g －＝T λ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：() 2121min T T T +＝最后可得 T 2min 'min g －＝T λ（参见图四）终端短路面YbZaX图 三II 0 0 图 四在不同的频率值下测量多组数据求平均值以减小误差。
三．实验步骤：（1）、按照图示连接好测量系统 （2）、利用两点法测量，将波导测量线终端短路，调测量放大器的衰减量和可变衰减器使当探针位于波腹时，放大器指示电表接近满格，用公式两点法测量波导波长四．实验数据记录：五．数据分析：当频率为10.2GHz时，波导波长为gλ=)]06.10010.118(2)10.11808.135(2)08.13502.153(2[31-+-+-=35.31mm 当频率为9.6GHz 时，波导波长为g λ=)]40.9320.114(2)20.11460.135(2)60.13502.157(2[31-+-+- =42.41mm。
北邮电磁场与电磁波测量实验报告4 场强特性
北京邮电大学电磁场与电磁波测量实验实验报告实验内容：无线信号场强特性的研究学院：电子工程学院班级：2010211203班组员：崔宇鹏张俊鹏章翀2013年5月9日一、实验目的1.通过实地测量校园内室内外的无线电信号场强值，掌握室内外电波传播的规律。
2.熟悉并掌握无线电中的传输损耗，路径损耗，穿透损耗，衰落等概念。
3.熟练使用无线电场强仪测试空间电场强的方法。
4.学会对大量数据进行统计分析，并得到相关传播模型。
二、实验原理1、电波传播方式电磁场在空间中的传输方式主要有反射、绕射、散射三种模式。
当电磁波传播遇到比波长大很多的物体时，发生反射。
当接收机和发射机之间无线路径被尖锐物体阻挡时发生绕射。
当电波传播空间中存在物理尺寸小于电波波长的物体、且这些物体的分布较密集时，产生散射。
散射波产生于粗糙表面，如小物体或其它不规则物体、树叶、街道、标志、灯柱。
2、无线信道中信号衰减无线信道中的信号衰减氛围衰落，路径损耗，建筑物穿透损耗。
此外还有多径传播的影响。
移动环境下电波的衰落包括快衰落和慢衰落（又叫阴影衰落），快衰落的典型分布为Rayleigh分布或Rician分布；阴影衰落的典型分布为正态分布，即高斯分布。
快衰落和慢衰落两者构成移动通信系统中接收信号不稳定因素。
路径损耗：测量发射机和接收机之间信号的平均衰落。
即定义为有效发射功率（Pt ）和平均接收功率（Pr ）之差（dB ）。
距离是决定路径损耗大小的首要因素；除此之外，还与接收点的电波传播条件密切相关。
人们根据不同的地形地貌条件，总结出各种电波传播模型：自由空间模型，布林顿模型，Egli 模型，Hata-Okumura 模型。
建筑物的穿透损耗是指建筑物外测量的信号的中值电场强度和同一位置室内测量的信号中值电场强度之差（dB ）。
建筑物穿透损耗的大小同建筑物的材料、结构、高度、室内陈设、工作频率等多种因素有关。
室外至室内建筑物的穿透损耗定义为：室外测量的信号平均场强减去在同一位置室内测量的信号平均场强，用公式表示为：()()1111N Moutside inside i ji i P P PN M===-∑∑P 为穿透损耗（单位：dB ），j P 是在室内所测的每一点的功率（单位：dBuv ），共M 个点，i P 是在室外所测的每一点的功率（单位：dBuv ），共N 个点。
北邮电磁场与微波测量实验阻抗测量及匹配技术
电磁场与微波测量实验阻抗测量及匹配技术学院：电子工程学院班号：组员：执笔人：一、实验目的1、掌握利用驻波测量线测量阻抗的原理和方法2、熟悉利用螺钉调配器匹配的方法3、熟悉Smith 圆图的应用二、实验内容1、在测量线给定器件的阻抗和电压驻波系数，并观察其Smith 圆图。
2、在测量线系统中测量给定器件的ZL ，并应用三螺调配器对其进行匹配，使驻波系数小于1.1。
三、实验原理1. 阻抗测量原理微波元件的阻抗参数或者天线的输入阻抗等是微波工程中的主要参数，因而阻抗测量也是重要测量内容之一。
一般情况下，测量的对象可以是膜片、螺钉、滤波器、谐振腔及其它不均匀性等。
在阻抗测量的方法中常采用测量线法。
本实验着重应用测量线技术测量终端型（等效二端网络）微波元件的阻抗。
由传输线理论可知，传输线上任一点的输入阻抗Z in 与其终端负载阻抗Z L 关系为：ltg jZ ltg j Z Z L L in ββ++=1（2.1）其中，0Z 为传输线的特性阻抗，g λπβ/2=为相移常数，l 为至终端负载的距离。
设传输线上第一个电压驻波最小点离终端负载的距离为,min l 电压驻波最小点处的输入阻抗在数值上等于1/ρ即ρ1m in=l inZ（2.2）将min l l =及ρ1=in Z 代入式（2.2），整理得：minmin1l jtg l tg j Z L βρβρ--=（2.3）所以，负载阻抗的测量实质上归结为电压驻波系数ρ及驻波相位min l 值的测量，当测出ρ及min l 后，就能由上式计算负载阻抗Z L 。
但是，这是一个复数运算，在工程上，通常由ρ和min l 从圆图上求出阻抗或导纳来。
电压驻波系数ρ的测量，已在实验一中讨论过了，现在来讨论min l 的测量方法。
由于测量线结构的限制，直接测量终端负载Z L 端面到第一个驻波最小点的距离min l 是比较困难的。
因此实际测量中常用“等效截面法”（以波导测量线系统为例）：首先将测量线终端短路，此时沿线的驻波分布如图2-1 a 所示。
北邮电磁场与电磁波测量实验报告7
北京邮电大学电磁场与电磁波测量实验实验报告实验内容：微波天线方向图测试实验学院：电子工程学院班级：2010211203班学号：10210863姓名：张俊鹏2013年5月23日一、实验目的微波天线是微波通信设备中一个重要的组成部分，微波信息的质量与天线性能密切相关。
通常，微波天线都为面式天线，验证这类天线的性能，首先是通过测量来实现的。
本次实验的主要目的就是研究天线发射微波信号后接受的状况，并通过矢量网络分析仪来分析接受电磁波的特点，给出矢量分析图形，直观的得到各方向的长枪分布特点，从而进一步研究微波天线的通信状况。
二、微波天线的主要技术参数1.方向性（1）方向性图天线的基本功能是将馈线传输的电磁波变为自由空间传播的电磁波，天线的方向图是表征天线辐射时电磁波能量（或场强）在空间各点分布的情况，它是描述天线的主要传输之一。
天线的方向性图是一个立体图形。
它的特性可以用两个互相垂直的平面（E平面和H平面）内方向性图来描述。
如下图1所示。
图1 天线方向性图天线方向性图能直观地反映出天线辐射能量集中程度、方向性图越尖锐，表示辐射能量越集中，相反则能量分散。
若天线将电磁能量均匀地向四周辐射，方向性图就变成一球面，称作无方向性，这就是一理想点源在空中辐射场。
天线方向性图可通过测试来绘制，如测得的是功率，即可绘出功率方向性图，如测得的是场强，则绘出场强方向性图，但两者图形形状是完全一样的。
通常图形方向性图有多个叶瓣，其中最大辐射方向的是叶瓣，称主瓣，其余称副瓣（或旁瓣）。
在方向性图中主瓣信息是我们最关心的。
●方向性图主瓣宽度方向性图主瓣宽度是指半功率点（功率下降为最大辐射方向功率一半之点）之间宽度，它是由主瓣最大值“1”下降到“0.5”处两点与零点连接形成的夹角，用2θ0.5来表示，如图2所示。
图2 方向性图主瓣副瓣示意●方向性图主瓣零点角如图2所示，方向性图零点角是指主瓣两侧零辐射方向之间夹角，用2θ0来表示。
电磁场与微波实验报告波导波长的测量
电磁场与微波实验报告波导波长的测量实验目的：测量波导中的波长和相速度。
实验原理：波导是一种可以传输电磁波的导线或管道。
在波导内传播的波称为波导波。
波导波的波长和相速度是波导性质的重要参数。
在波导中，波长λ可以通过波导尺寸和相速度v的关系来计算，即λ=v/f，其中f为使用的频率。
而相速度v又可以通过测量电磁波在波导中传播的时间和波导长度L来计算，即v=L/t。
实验装置：1.波导：长度大于等于所测频率的波长，内壁光滑且无孔。
2.微波发生器：用于产生微波信号的电源。
3.接收天线：用于接收微波信号。
4.微波功率计：用于测量微波信号的功率。
5.方位角转台：用于调整接收天线的方位角。
6.指示器：用于读取方位角转台上的表盘读数。
实验步骤：1.将微波发生器和波导连接，并调节发生器频率为所需测量频率。
2.将接收天线与微波功率计连接，并将接收天线安装在方位角转台上。
3.将微波功率计与接收天线连接，调整微波功率计的灵敏度。
4.打开微波发生器，并调整微波功率计的灵敏度，使其显示尽可能大的数值。
5.将方位角转台旋转，找到接收微波信号最大的方向。
记录下方位角转台上的表盘读数。
6.断开接收天线和波导之间的连接。
7.将方位角转台旋转90°，并移动波导，使得波导的长度等于所测波长的整数倍。
8.重新连接接收天线和波导，并重复步骤4-69.根据记录的方位角转台表盘读数计算出微波在波导中的相速度，并根据相速度和已知频率计算出波长。
实验数据分析：根据实验步骤所得的方位角转台表盘读数，可以计算出微波在波导中的传播时间Δt。
由此可以计算出相速度v=L/Δt。
同时，已知频率f，可以利用波长λ=v/f计算出波长。
实验结果与讨论：根据实验数据和计算结果，可以得到微波在波导中的波长和相速度。
这些结果可以与理论值进行比较，从而验证实验的准确性。
同时，还可以通过调节微波发生器的频率，重复上述实验步骤，得到不同频率下的波长和相速度，从而研究波导中的波长和相速度与频率之间的关系。
北邮电磁场与电磁波测量实验报告信号源 波导波长
北京邮电大学电磁场与电磁波测量实验实验报告实验内容：微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量波导波长的测量学院：电子工程学院班级：2010211203班组员：崔宇鹏张俊鹏章翀2013年5月9日实验一微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量一、实验目的(1) 学习微波的基本知识；(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) 学习用微波作为观测手段来研究物理现象。
二、实验仪器1.微波信号源微波信号源由振荡器、可变衰减器、调制器、驱动电路、及电源电路组成。
该信号源可在等幅波、窄带扫频、内方波调制方式下工作，并具有外调制功能。
在教学方式下，可实时显示体效应管的工作电压和电流的关系。
仪器输出功率不大，以数字形式直接显示工作频率，性能稳定可靠。
2.隔离器位于磁场中的某些铁氧化体材料对于来自不同方向的电磁波有着不同吸收，经过适当调节，可使其对微波具有单方向传播的特性，隔离器常用于振荡器与负载之间，起隔离和单向传输的作用。
3.衰减器把一片能吸微波能量的吸收片垂直于矩形波导的宽边，纵向插入波导管即成，用以部分衰减传输功率，沿着宽边移动吸收片可改变衰减量的大小。
衰减器起调节系统中微波功率从以及去耦合的作用。
4.波长计电磁波通过耦合孔从波导进入频率计的空腔中，当频率计的腔体失谐时，腔里的电磁场极为微弱，此时，它基本不影响波导中波的传输。
当电磁波的频率计满足空腔的谐振条件时，发生谐振，反映到波导中的阻抗发生剧烈变化，相应地，通过波导中的电磁波信号强度将减弱，输出幅度将出现明显的跌落，从刻度套筒可读出输入微波谐振时的刻度，通过查表可得知输入微波谐振频率。
5.测量线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。
由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。
在波导的宽边有一个狭槽，金属探针经狭槽伸入波导。
线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变化信息。
北邮电磁场实验_阻抗测量及匹配技术
北京邮电大学电磁场与微波测量实验实验五阻抗测量及匹配技术学院：电子工程学院班级：2011211207组员：邹夫、马睿、李贝贝执笔：邹夫1.实验内容1.1实验目的1.掌握利用驻波测量线测量阻抗的原理和方法；2.熟悉利用螺钉调配器匹配的方法；3.熟悉Smith圆图的应用；4.掌握用网络分析仪测量阻抗及调匹配的方法。
1.2实验设备1.DH1121C型微波信号源2.DH364A00型3cm测量线3. 单螺钉调配器1.3实验装置示意图1.4实验步骤1.按原理图接好设备，开启信号源电源，使信号源工作于最佳方波、点频状态；2.移动测量线探针，测量两相邻的电压最小值之间的距离，以测出传输线中的波长，即波导波长；3.短路片安置在测量线的输出端上，并记下探针指示器标尺上对应于电压最小值位置的读书，即为“等效参考面”；4.测量线的终端移去短路片，并把被测器接在它的位置上；5.测量、得到驻波比；6.利用交叉读数法测出左侧第一个驻波节点位置，并计算出，应用公式就可以求出阻抗值；7.利用滑动单螺调配器调配晶体检波器，使驻波比小与1.05。
2.实验原理2.1阻抗参数由传输线理论可知，传输线的的输入阻抗与其终端负载阻抗关系为：设传输线上第一个电压驻波最小点离终端负载距离为，电压驻波最小点处的输入阻抗在数值上等于，即将及代入式中，整理得：所以，负载阻抗的测量实质上归结为电压驻波系数及驻波相位值的测量，当测量出，及后，就能由上式计算负载阻抗。
由于测量线的结构限制，直接测量终端负载端面到第一个驻波最小点的距离是比较困难的。
因此实际测量中常用“等效截面法”；首先将测量线终端短路，用测量线测得某一驻波节点位置，将次位置定位终端负载的等效位置。
然后去掉短路片，改接被测负载（本实验为开路），用测量线测得左边第一个驻波最小点的位置及，则2.2单螺钉调配器负载和传输系统的匹配，就是要消除负载的反射，实际上，调匹配的过程就是调节匹配负载器，使之产生一个反射波，其幅度和“失配元件”产生的反射波幅度相等，相位相反，从微波电路的角度，调配器起到了阻抗变换的作用。
北邮电磁场与电磁波测量实验报告7
北京邮电大学电磁场与电磁波测量实验实验报告实验内容：微波天线方向图测试实验学院：电子工程学院班级：2010211203班学号：10210863姓名：张俊鹏2013年5月23日一、实验目的微波天线是微波通信设备中一个重要的组成部分，微波信息的质量与天线性能密切相关。
通常，微波天线都为面式天线，验证这类天线的性能，首先是通过测量来实现的。
本次实验的主要目的就是研究天线发射微波信号后接受的状况，并通过矢量网络分析仪来分析接受电磁波的特点，给出矢量分析图形，直观的得到各方向的长枪分布特点，从而进一步研究微波天线的通信状况。
二、微波天线的主要技术参数1.方向性（1）方向性图天线的基本功能是将馈线传输的电磁波变为自由空间传播的电磁波，天线的方向图是表征天线辐射时电磁波能量（或场强）在空间各点分布的情况，它是描述天线的主要传输之一。
天线的方向性图是一个立体图形。
它的特性可以用两个互相垂直的平面（E平面和H平面）内方向性图来描述。
如下图1所示。
图1 天线方向性图天线方向性图能直观地反映出天线辐射能量集中程度、方向性图越尖锐，表示辐射能量越集中，相反则能量分散。
若天线将电磁能量均匀地向四周辐射，方向性图就变成一球面，称作无方向性，这就是一理想点源在空中辐射场。
天线方向性图可通过测试来绘制，如测得的是功率，即可绘出功率方向性图，如测得的是场强，则绘出场强方向性图，但两者图形形状是完全一样的。
通常图形方向性图有多个叶瓣，其中最大辐射方向的是叶瓣，称主瓣，其余称副瓣（或旁瓣）。
在方向性图中主瓣信息是我们最关心的。
●方向性图主瓣宽度方向性图主瓣宽度是指半功率点（功率下降为最大辐射方向功率一半之点）之间宽度，它是由主瓣最大值“1”下降到“0.5”处两点与零点连接形成的夹角，用2θ0.5来表示，如图2所示。
图2 方向性图主瓣副瓣示意●方向性图主瓣零点角如图2所示，方向性图零点角是指主瓣两侧零辐射方向之间夹角，用2θ0来表示。
北邮电磁场与微波测量实验实验五阻抗测量及匹配技术
电磁场与微波测量实验实验五阻抗测量及匹配技术学院：电子工程学院班号：2011211204组员：执笔人：学号：2011210986一、实验目的1、掌握利用驻波测量线测量阻抗的原理和方法2、熟悉利用螺钉调配器匹配的方法3、熟悉Smith 圆图的应用二、实验容1、在测量线给定器件的阻抗和电压驻波系数，并观察其Smith 圆图。
2、在测量线系统中测量给定器件的ZL ，并应用三螺调配器对其进行匹配，使驻波系数小于1.1。
三、实验原理1. 阻抗测量原理微波元件的阻抗参数或者天线的输入阻抗等是微波工程中的主要参数，因而阻抗测量也是重要测量容之一。
一般情况下，测量的对象可以是膜片、螺钉、滤波器、谐振腔及其它不均匀性等。
在阻抗测量的方法中常采用测量线法。
本实验着重应用测量线技术测量终端型（等效二端网络）微波元件的阻抗。
由传输线理论可知，传输线上任一点的输入阻抗Z in 与其终端负载阻抗Z L 关系为：ltg jZ l tg j Z Z L L in ββ++=1（2.1）其中，0Z 为传输线的特性阻抗，g λπβ/2=为相移常数，l 为至终端负载的距离。
设传输线上第一个电压驻波最小点离终端负载的距离为,min l 电压驻波最小点处的输入阻抗在数值上等于1/ρ即ρ1min=l inZ（2.2）将min l l =及ρ1=in Z 代入式（2.2），整理得：minmin 1l jtg l tg j Z L βρβρ--=（2.3）所以，负载阻抗的测量实质上归结为电压驻波系数ρ及驻波相位min l 值的测量，当测出ρ及min l 后，就能由上式计算负载阻抗Z L 。
但是，这是一个复数运算，在工程上，通常由ρ和min l 从圆图上求出阻抗或导纳来。
电压驻波系数ρ的测量，已在实验一中讨论过了，现在来讨论min l 的测量方法。
由于测量线结构的限制，直接测量终端负载Z L 端面到第一个驻波最小点的距离min l 是比较困难的。
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。
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：Z aXE E E Y βπsinsin 0）（＝＝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）。
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1T 和2T ），就可求得波导波长为：T 2 min 'min g －＝T λ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：() 2121min T T T +＝最后可得 T 2min 'min g －＝T λ（参见图四）YZ【方法二】 间接法矩形波导中的 波，自由波长 和波导波长g λ满足公式：2 12⎪⎭⎫ ⎝⎛-a g λλλ＝其中：f g /1038⨯＝λ，cm a 286.2＝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，利用公式确定出 ，再计算出波导波长g λ。
北邮电磁场与电磁波测量实验报告6 驻波比 阻抗
邮电大学电磁场与电磁波测量实验实验报告实验容：微波驻波比的测量阻抗测量及匹配技术学院：电子工程学院班级：2010211203班组员：宇鹏俊鹏章翀2013年5月17日实验三 微波驻波比的测量一、实验目的1.了解波导测量系统，熟悉基本微波原件的作用。
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.掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法。
二、实验原理驻波测量是微波测量中，最基本和最重要的容之一，通过驻波测量可以测出阻抗波长相位和Q 值等其他参量。
在传输线中，若存在驻波，将使能量不能有效的传给负载，因而会增加损耗，在大功率情况下，由于驻波存在可能发生击穿现象，；此外驻波促奈还会影响微波信号发生器输出功率和频率的稳定度，因此驻波测量非常重要，在测量时通常测量电压驻波系数，即波导中，电场最大值与最小值之比，即min max E E =ρ （2.1）测量驻波系数的方法与仪器种类很多，本实验着重熟悉用驻波测量线测驻波系数的几种方法。
1.直接法直接测量沿线驻波的最大点与最小点场强如图1所示，从而求得驻波系数的方法叫做直接法。
若驻波腹点和节点处电表读数分别为min max ,I I 则电压驻波系数ρ:min max min max I I E E ==ρ （2.2）当电压驻波系数1.05<ρ<1.5时，驻波的最大值和最小值相差不大，且不尖锐，不易测准，为了提高测量准确度，可移动探针到几个波腹点和波节点记录数据，然后取平均值。
n nI I I I I I min 2min 1min max 2max 1max ......++++++=ρ （2.3）当驻波系数1.5<ρ<3之间时，可直接读出min max ,I I 即可。
图2 节点场强分布图1 沿线驻波场分布图2.等指示度法当被测器件的驻波系数大于5时，驻波腹点和节点的电平相差很大，按直接法求取大驻波系数会带来较大的误差，因此采用等指示度法，也就是通过测量驻波图形中波节点附近场的分布规律的间接方法，求出驻波系数。
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北邮电磁场实验-波导波长的测量
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
北京邮电大学
电磁场与微波测量实验
实验二波导波长的测量学院：电子工程学院
班级：2011211207
组员：邹夫、马睿、李贝贝执笔：邹夫
目录
1.实验内容 (1)
1.1实验目的 (1)
1.2实验设备 (1)
1.3实验系统框图 (1)
1.3实验步骤 (2)
2.实验原理 (3)
2.1两点法 (3)
2.2间接法 (3)
3实验数据与分析 (4)
3.1测量波导波长 (4)
3.1.1两点法 (4)
3.1.2直接法 (4)
3.2晶体检波特性 (5)
3.2.1晶体校准曲线图 (5)
3.2.2晶体检波率公式计算 (7)
3.3误差分析 (7)
4.思考题 (7)
5.实验心得与体会 (8)
1.实验内容
1.1实验目的
通过博导波长测量系统测出波导波长。
1.2实验设备
1.DH1121C型微波信号源
2.DH364A00型3cm测量线
1.3实验系统框图
1.3实验步骤
测量波导波长
1.观察衰减器、空腔波长计、主播测量线的结构形式、读数方法；
2.按照系统框图检查系统的连接装置以及连接电缆和电缆头；
3.开启信号源，预热仪器，并按照操作规则调整信号工作频率以及幅度，并调整调制频率；
4.利用两点发进行测量，将波导测量线终端短路，调测放大器的衰减量和可变衰减器使当探针位于波腹时，放大器只是电表接近满格，用两点法测量波导波长；
5.将驻波测量线探针插入适当深度，将探针移到两个波节点的重点位置，然后调节其调谐贿赂，使测量放大器指示最大；
6.利用间接法来测量波导波长λg。
首先用波长计测量信号波长λ0，测三次去平均值。
再计算λg。
测量完成后要将波长计从谐振点调开，以免信号衰减影响后面的测量；
校准晶体二极管检波器的检波特性
7.将探针沿线测量线移动，按测量放大器指示改变最大值刻度的10%，记录一次探针位置，给出U沿线的分布图形；
8.设计表格，用驻波测量线校准晶体的检波特性；
9.做出晶体检波器校准曲线图；
10.再移动探针到驻波的波腹点，记录数据，分别找到波腹点两相邻边指示电表读数为波腹点50%对应的值，记录此刻探针的位置d1，d2，根据公式求得晶体检波率n，和8所得的数值进行比较。
2.实验原理
2.1两点法
按照系统框图连接测量系统。
可变电抗采用短路片，短路片的反射系数接近1。
在测量线中，入射波与反射波的叠加为接近纯驻波的图形，只要测得驻波相邻节点的位置L1、L2，
由，即可求得波导波长。
波节点的位置取和的平均值：
由上图可知，波导波长：
2.2间接法
理论上，自由波长和频率的换算方法：
c为自由空间传播速度，约厘米每秒；
矩形波导中的波，自由波长和波导波长满足公式：
a为矩形波导宽边尺寸，对三厘米波导毫米。
上个实验已经用波长表测出信号波长，计算。
3实验数据与分析
3.1测量波导波长
3.1.1两点法
139.722 mm 129.678
mm
112.584
mm
102.576
mm =134.700
mm
=107.58 mm
由公式可以计算出mm
3.1.2直接法
第一次第二次第三次平均值(GHz) 8.678 8.678 8.677 /
(mm) 34.570 34.570 34.574 /
(mm) 52.825 52.825 52.840 52.830 由上表可知，
3.2晶体检波特性
3.2.1晶体校准曲线图
所测量的波导波长：54.24mm 波节点的位置：134.7mm
E/E ma
x
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 d
d 0 0.861 1.733 2.633 3.545 4.52 5.545 6.696 7.976 9.686 13.5
6
d+d0 134.
7 135.56
1
136.43
3
137.33
3
138.24
5
139.2
2
140.24
5
141.39
6
142.67
6
144.38
6
148.2
6
U 0 0 2.9 9.1 16.2 27.0 36.0 50.1 65.1 83.2 100 U/U max0 0 0.029 0.091 0.162 0.270 0.360 0.510 0.651 0.832 1 logE / -1 -0.699 -0.523 -0.398 -0.30 -0.222 -0.155 -0.097 -0.046 0 logU / / -1.538 -1.041 -0.791 -0.57 -0.444 -0.300 -0.186 -0.08 0
根据U和d的大小，画出U,d的关系曲线，如下图所示：
其中，蓝色的x代表原始数据，红色的曲线为。
可以看出，U与d大致成三角函数的关系。
将和的值输入到Matlab里，通过线性回归函数polyfit计算出一元线性回归函数的
系数，即直线部分的斜率；部分代码如下：
E = [0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1];
U=[0.029 0.091 0.162 0.27 0.36 0.501 0.651 0.832 1];
E_log=log10(E);
U_log=log10(U);
c=polyfit(E_log, U_log,1);
x=-0.8:0.1:0;
y=c(1)*x+c(2);
plot(E_log, U_log,'x');
hold on;
plot(x,y,'r');
图如下所示：
检波晶体的校准曲线
其中斜率c(1)=2.1426；所以得到晶体检波率n=2.1426；
3.2.2晶体检波率公式计算
d1(mm)d2(mm) W(mm)
141.410 127.962 13.448
根据公式可以算得到n=2.038。
3.3误差分析
通过两点法和间接法算得的波导波长相差不大，约为2.66%，处于合理误差范围内通过曲线法和计算法测得的n相差不大，约为4.88%，处于合理误差范围内；
主要误差因素可能有：
1.读数误差；
2.微波信号源信号不稳定，频率在测量前后有改变。
4.思考题
1.在波导系统终端短路的情况下，插入具有导纳的探针后，波导中真正驻波图形如何改变？
答：由于导纳的分流作用，驻波腹点和节点的电场强度都要比真实值小，使位置波节点和波腹点发生偏移。
探针呈容性电纳将使驻波腹点向负载方向偏移。
如图所示：
2.用波长表测量自由空间信号震荡频率后，为什么还要失谐频率计？
答：电磁波通过耦合孔从波导进入频率计的空腔中，当频率计的腔体失谐时，腔里的电磁场极为微弱，此时，它基本上不影响波导中波的传输。
当电磁波的频率满足空腔的谐振条件时，发生谐振，反映到波导中的阻抗发生剧烈变化，相应地，通过波导中的电磁波信号强度将减弱，输出幅度将出现明显的跌落，从刻度套筒可读出输入微波谐振时的刻度，通过查表可得知输入微波谐振频率。
如果不使用失谐频率计，波导中传播的电磁波会十分微弱。
3.平方律检波特性只有小信号才适用，在测试过程中，需要采取哪些措施实现小信号？
答：使用衰减器：衰减器是把一片能吸收微波能量的吸收片垂直于矩形波导的宽边，纵向插入波导管，用以部分衰减传输功率，沿着宽边移动吸收片可改变衰减量的大小。
衰减器起调节系统中微波功率的作用。
4.为什么要测晶体检波率？指示电表读数和微波场强E之间成什么关系？
答：当微波功率变化较大时a和k 就不是常数, 且和外界条件有关, 所以在精密测量中必须对晶体检波器进行定标。
电表读数和场强的成指数比例关系。
5.实验心得与体会
电磁场与微波测量实验是由三个人组队的实验，通过本次试验，我们知道了同学之间互相合作的重要性。
我们组三个成员通过分工合作完成任务，实验的期间不断探讨问题，使得较为复杂的问题很快的得到了解决。
本次实验不是很难，我们首先对实验课本上的东西进行预习，上课的时候认真听老师讲解，对实验有基本概念后小心仔细的进行了实验。
本次实验的难点就在于重复的读数，一不留神就容易读错数，所以我们要细心对待实验。
本次试验需要测的数据比较多，需要耐心的记录数据。