电压驻波比测量 实验报告
实验五--微波电压驻波比与反射系数的测量
实验五 微波电压驻波比与反射系数的测量、分析与计算一、实验目的(1)学会驻波比的测量、分析和计算；(2)通过驻波比及驻波波节点测量数据，学会分析和计算反射系数。
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反射系数。
驻波比测量是微波测量中最基本和最重要的内容之一。
在传输线中若存在驻波，将使能量不能有效地传给负载，因而增加损耗。
在大功率情况下由于驻波存在可能发生击穿现象。
因此驻波测量是非常重要的内容。
在测量时，通常是测量电压驻波比，即波导中电场(电压) 最大值与最小值之比，即：测量驻波比的方法与仪器有多种。
驻波比的各种测量方法如表 5-1 所示。
表 5-1 驻波比的各种测量方法本实验仅介绍直接法和等指示度法。
1.直接法直接测量沿线驻波的最大点和最小点场强，由式(5-1)直接求出电压驻波比的方法称为直接法。
此方法适用于中小电压驻波比 (ρ<6) 的测量。
若驻波波腹点和波节点处电表指示读数分别为 I max 、I min ，对于小驻波比，晶体二极管为平方律(n =2)检波时，则上式驻波比为：minmax minmax I I E ==E ρ （5-2）当电压驻波比在 1.05<ρ<1.5 时，驻波的最大值和最小值相差不大，且不尖锐，不易测量准。
为了提高测量准确度，可移动探针座到几个波腹点和波节点，实际测量多个数据，并记录数据，然后取平均值。
按下式计算驻波比 (n =2) ：nnI I I I I I UU min 2min 1min max 2max 1max minmax . ++++==ρ （5-3）若检波律 n≠2 时 ，则采用下式计算驻波比：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++==n n I I I I I I n UU min max 2min 2max 1min 1max minmax 1 ρ （5-4）在选频放大器的指示刻度上，有两条驻波比的刻度线：其中一条的驻波比范围是 ≤4 ，另一条的驻波比范围是 ≤10 。
驻波比实验总结
驻波比实验总结驻波比实验总结1本次电磁场与微波实验时长八周，一共19个小实验。
其中因为时间的原因我们组没有做布拉格衍射实验。
在电磁场与电磁波实验中，我们主要进行了定律的验证和现象观察，包括电磁波的折射、反射、衍射、干涉和极化等现象。
由于电磁场与电磁波课程是在大二下开设的，所以在实验开始我们发现有很多知识点存在遗忘现象，但还好电磁场实验同我们的感性认识更为接近，所涉及知识大多跟普通物理实验相关，在现象和定律方面我们记得还算牢靠，所以实际进行起来也还算顺手。
但是电磁场实验由于实验室空间和环境的限制导致了其测量误差较大，像极化实验我们就不得以测了很多次最终取了多次实验的平均值才勉强得出与定律相符合的实验结果，但是总体而言，基本上都验证了实验的相关定律。
电磁场的前两次实验，主要是验证反射与折射定律，测量单缝衍射与双缝干涉，由于在高中便已经学过了这些知识，故而上手十分容易，不过是将待测量转变为电信号进行验证求解。
第三次的实验涉及到迈克尔逊干涉仪、平面波的极化，这些知识都是在大学物理和电磁场与电磁波课程中的重点知识，尽管有些知识点记得不是很清楚，但是我们都对照实验指导书进行了仔细的预习工作，所以实验也还算顺利的完成了。
最后一次实验是用专门的仪器对学校周边的场强进行测量，需要我们进行户外采集数据，一方面考验了我们对实验仪器的使用，另一方面对于整个学校的场强变化也有了一定了解，在这次实验中我们组还遇到了一些问题，一开始我们听从老师的推荐选择了的频段，但测量结束后回来分析数据发现结果并不理想，场强的分布在校园的每个角落都十分均匀，在查资料和询问老师后才发现的发射台在全北京都是少数，所以在北邮校园内测量起来场强分布并不会有很大的差别，因此我们又选择了150MHz进行了测量，得到了较为理想的结果。
接下来的几周我们进行了微波测量实验，实验中主要运用了实验仪器测量了一些上个学期微波课程中的基本变量，例如波导波长、驻波比和介电常数等。
驻波比测量实验报告
驻波比测量实验报告驻波比测量实验报告引言：驻波比测量是电磁波传输中常用的一种测量方法，通过测量驻波比可以了解电磁波在传输线上的传输情况以及传输线上的阻抗匹配情况。
本实验旨在通过实际操作，掌握驻波比测量的原理和方法，并通过实验数据的分析，加深对驻波比的理解。
实验原理：驻波比是指电磁波在传输线上的反射波与正向波的振幅之比，用VSWR （Voltage Standing Wave Ratio）表示。
传输线上的驻波比与传输线的特性阻抗有关，当传输线的特性阻抗与负载阻抗不匹配时，会产生反射波，从而导致驻波比的增大。
实验器材：1. 驻波比测量仪2. 信号发生器3. 50欧姆传输线4. 负载电阻5. 连接线缆实验步骤：1. 将信号发生器与驻波比测量仪连接，并设置信号发生器的频率为所需测量频率。
2. 将驻波比测量仪与传输线连接，确保连接稳固。
3. 将负载电阻与传输线的末端相连。
4. 打开信号发生器和驻波比测量仪，调节信号发生器的输出功率，使其适合测量范围。
5. 通过驻波比测量仪的显示屏，记录下测量得到的驻波比数值。
6. 将负载电阻更换为其他数值的电阻，并重复步骤5，记录下不同负载电阻下的驻波比数值。
实验结果与分析：根据实验步骤得到的驻波比数据，我们可以进行进一步的分析和计算。
首先，我们可以观察不同负载电阻下的驻波比变化情况。
当负载电阻与传输线的特性阻抗相等时，驻波比最小，接近于1；当负载电阻与传输线的特性阻抗不匹配时，驻波比会增大。
通过这一现象，我们可以判断传输线与负载之间的阻抗匹配情况。
另外，我们还可以计算驻波比与反射系数之间的关系。
反射系数（Reflection Coefficient）是指电磁波在传输线上的反射波与正向波的振幅之比。
反射系数与驻波比之间的关系可以通过以下公式计算得到：反射系数 = (VSWR - 1) / (VSWR + 1)通过测量得到的驻波比数据，我们可以计算出相应的反射系数，并进一步分析传输线上的反射情况。
实验二、晶体检波器校准与驻波比测量实验报告
实验二、晶体检波器校准与驻波比测量班级：核32 姓名：杨新宇学号：2013011806 同组成员：杨宗谕第一部分：晶体检波器校准一、实验目的（1）掌握测量线的使用方法.（2）掌握晶体检波器定标和求检波率的方法二、实验原理1、驻波测量线的调整驻波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，如测驻波、阻抗、相位和波导波长等。
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。
由于耦合探针深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。
为了减小影响，测量前必须仔细调整测量线。
实验中测量线的调整一般包括选择合适的探针伸度、调谐探头和测定晶体检波特性。
探针电路的调谐方法：先使探针的插入深度适当，通常取1.0~1.5mm。
然后测量线终端接匹配负载，移动探针至测量线中间位置，调节探头活塞，直到输出指示输出值为最大。
在之后的测量试验中，请不要再改变探针及探头活塞位置。
2、导波波长测量测量波长常见的方法有谐振法和驻波分布法。
前者用谐振式频率计测量，后者用驻波测量线测量，当测量线终端短路时，传输线上形成纯驻波，移动测量线探针，测出两个相邻驻波最小点之间的距离即可求得导波波长λg。
此外，也可将精密可调短路器接在测量线的输出端，置测量线探针于某一波节点位置不变，移动可调短路器活塞，则探针检测值随之由最小逐渐增至最大，然后又减至最小值，即为相邻的又一个驻波节点，短路器移动的活塞距离等于半个导波波长。
在传输横电磁波的同轴系统中，按上述方法测出的导波波长就是电磁波在自由空间传播的工作波长λ0，即λg=λ0。
而在波导系统中测量线测出的是导波波长λg，导波波长和工作波长λ0之间的关系式为：λg=λ0√1−(λ0λc )2=λ0√1−(λ02a)2(2-1)其中λ0=C/f0，a=22.86mm。
为了提高测量精度，通常采用交叉读数法测量导波波长如图2.1 所示。
电压驻波比的测量
电压驻波比的测量一实验目的通过对电压驻波比的测量实验，掌握驻波测量线的正确使用以及掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法。
二实验原理测量电压驻波比、阻抗、匹配情况等等，是微波测量的重要工作。
驻波测量线就是测量的基本仪器。
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，就可以探测微波传输系统中电磁场分布情况。
测量线波导是一段精密加工的开槽直波导，此槽位于波导宽边的正中央，平行于波导轴线，不切割高频电流，因此对波导内的电磁场分布影响很小。
此外，槽端还有阶梯匹配段，两端法兰具有尺寸精确的定位和连接孔，而且保证开槽波导有很低的剩余驻波系数。
三厘米波导测量线的外形图见实验仪器介绍部分所示。
滑架是用来安装开槽波导和不调谐探头的。
把不调谐探头放入滑架的探头插孔中，拧紧锁紧螺钉，即可把不调谐探头紧固。
探针插入波导中的深度，用户可根据情况适当调整。
出厂时，探针插入波导的深度为1.5mm，约为波导窄边尺寸的15%。
电压驻波比的测量方法有未调制的频率法和调制的频率法种。
这里讲述调制的频率法，它的测量连接如图所示。
YS1123信号源YS3892选频放大器隔离器可变短路器TC26A测量线可变衰减器定向耦合器同轴/波导转换器E、H阻抗调配器测量连接如图驻波测量是电磁波测量中最基本和重要内容之一，通过电磁波的测量可以测出阻抗、波长、相位等其它参量。
在测量时，通常测量电压驻波系数，即波导中电场最大值1最先值之比，即⑴ 小驻波比（1.05<S<1.5）这时,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，然后取平均值再进行计算。
若驻波波腹点和节点处读数分别为Imax，Imin则电压驻波系数为⑵ 中驻波比（1.5<S<5）此时，只须测一个驻波波腹和一个驻波波节，即直接读出Imax，Imin⑶ 大驻波比（S>5）当S>5时，如果直接测量大驻波的最大值，就会引入误差，驻波的最大值超出了指示器量程。
实验二 驻波比的测量
实验四 驻波比的测量【实验目的】掌握测量驻波比的原理和常用方法。
【实验内容】在测量线系统中，选用合适的方法测量给定器件的电压驻波系数。
【实验框图与仪器】网络分析仪被测件信号源被测件频谱仪b. c.图1 驻波比测量系统图 【实验原理】测试微波传输系统内电磁场的驻波分布情况，包括场强的最大点、最小点的幅度及其位置，从而得到驻波比（或反射系数）和波导波长。
由于驻波比（或反射系数）能表征电磁场的分布规律，所以它们时微波设备和元器件的一项重要指标，因此驻波测量是微波测量中最基本和最重要的内容之一，通过驻波测量可以测出阻抗、波长、相位和Q 值等其它参量。
产生驻波的原因是由于负载阻抗与波导特性阻抗不匹配。
因此，通过对驻波比的测量，就能检查系统的匹配情况，进而明确负载的性质。
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：minmax E E =ρ （1－14）其中，max E 和min E 分别是微波传输系统电场的最大值和最小值。
一固定长度的探针感应的电动势正比于场强，因此对平方律检波，有式中，m ax I 和m in I 分别是电场为最大和最小时指示器的读数。
对于直线律检波有m inm axI I =ρ （1－16） 如果不知道检波律，必须用晶体检波特性曲线求出场强和指示器读数的关系再求得)151(minmax min max-==I I E E ρminmax min maxI I E E ==ρ （1－2）一般都是在小信号状态下进行测量，为此检波晶体二极管都是工作在平方律检波区域（检波电流I ∝E 2），故应有：minmaxI I =ρ当电压驻波系数在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，可采用节点偏移法。
节点偏移法测量驻波比的测试系统如图5示。
测量方法：逐点改变短路活塞的位置（读数S ），在测量线上用交叉读数法跟踪测得某一波节点的位置（读数为D ），作出S 和（D+S ）+KS 的关系曲线，其中121-=λλK ,1λ是取下待测元件，固定短路活塞位置，移动测量线探针测得的测量线中的波长；2λ是固定测量探针，移动短路活塞，用交叉读数法在短路活塞上测得的波长。
电压驻波比测量
实验九 电压驻波比测量一．实验目的1．掌握校准晶体检波特性的方法；2．掌握常用的大、中电压驻波比的测量方法：直接法、等指示度法、功率衰减法。
二．实验原理（一）、晶体定标由测量线的基本工作原理可知，指示器的读数I 是探针所在处|E |对应的检波电流。
任一位置处|E |与I 的对应关系应视检波晶体二极管的检波特性而定。
一般，这种关系可通过对二极管的定标来确定。
所谓定标，就是找出电场的归一化值|E ´|与I 的对应关系，其中：max'E E E =。
由实验的分析可知，当测量线终端短路时，有：z E E βsin 20= 而：0max 2E E =，显然，归一化电场z z E gλπβ2sin sin '==如果我们取任意一零点（波节点）作为坐标起始位置，且坐标用d 表示，则：d E gλπ2sin'=而晶体二极管上的检波电压u 正比于探针所在处的|E ´|，所以，上式可以用u 的归一化值u ´来表示。
即：d u u u gλπ2sinmax'==由于晶体二极管的检波电流I 与检波电压u 之间的关系为：n cu I =，式中，c 为比例常数，n 为检波律。
代入上式，则有：ngd c I λπ2sin'=式中，c ´为比例常数。
驻波比的测量是微波测量中最基本、最重要的内容之一。
电压驻波比（以下简称驻波比）的定义是：传输线中电场最大值和最小值之比，即：min 'max'minmax EE E E S ==式中，'E 为电场的归一化值（相对场强）。
（二）、电压驻波比的测量1．直接法直接测量传输线驻波的波腹点和波节点场强，由定义求得驻波比的方法称为直接法。
该方法适合于中、小驻波比（即S ＜6）。
如果测得驻波的波腹点与波节点的指示器读数分别为max I 和min I ，根据晶体定标曲线可读出相应的max'E和min'E，则驻波比S 为：min'max 'EE S =（2-1）在我们实验中所使用的功率电平范围内，一般可近似地认为是平方律检波，即：2max''max E C I =2min''min E C I =式中，C´为比例系数，则：'maxmax'C I E ='min min'C I E = 代入式（2-1）中，可得：min max min'max 'I I E E S ==（2-2）2．等指示度法等指示度法是在驻波节点附近测量数据，再根据驻波分布规律求出驻波比。
实验三-微波驻波比的测量
ρ =
Umax1 + Umax2 + ⋯ + Umaxn Umin1 + Umin2 + ⋯ + Uminn
E W Emax Emin L
E
L
Lk’ L2’ L2 Lk
直接法线驻波场分布图等指示度法波节点附近场的分布 （2）等指示度法 当被测量的驻波系数大于 5 时，驻波腹点和节点的电平相差比较大，直接法求 取大驻波系数会带来较大的误差，原因是：波腹点和波节点电平相差悬殊，因此 在测量最大点和最小点电平时， 晶体工作在不同的检波率，所以仍然采用直接法 测量大驻波比误差较大。 因此采用等指示度法，也就是通过测量驻波图形中波节 点两旁附近场的分布规律的间接方法，求出驻波系数。 根据传输线上场强和终端反射系数之间的关系，如果确定驻波节点两旁等指 示度之间的距离，可以推导出关系：
2
k ������ − （cos ρ = sin
λ g
2
πW λ g
）
πW
式中：k=测量点读数/最小点读数；λ g 为测量线上的波长即波导波长。 通常情况下，取测量点 U 左和右 = 2Umin的两个等指示度点所对应的探针 位置间距，记录为：W = Lh − Lh’，如果晶体是平方率检波（n = 2） ，传输线的 驻波系数可以用下式计算： 1 （sin
腔、开路接到最后面，调整波导测量线的探针，在选频放大器中读出u最大值和 最小值，进而计算出相应的驻波比，由于实验预习得不够充分，在动手实验的时 候，总是出现很多的错误，另外仪器的好坏也决定了实验的成功与否，我们在实 验中测量失配负载的时候，最小值总是到达0，这样，我们测量的数据就不够准 确，不能够很好的反应器件的特点，所以我们用谐振腔代替适配负载，所得到的 数据比较接近真实情况。 实验中要保持清醒的头脑， 需要记录什么数据应该提前做好准备， 画出表格， 以免在实验中，容易在数据上面分散精力，导致实验的效果不够理想，所以在今 后的实验中，我们要注意预习的必要性。
微波实验报告
实验二 驻波系数的测量一、实验目的：1．理解测量大、中电压驻波比的原理和常用方法。
2．掌握用直接法测量小驻波比的方法。
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：测量无耗小驻波比微波元件的电压驻波比。
四、基本原理：图2.1 直接法测电压驻波比方框图微波元件的电压驻波比是传输线中电场最大值与最小值之比，表示为max minE E ρ= （2.1）1． 直接法该方法适用于测量中小电压驻波比。
当驻波系数不大于6时，可直接沿测量线测量驻波最大点和最小点的场强得到，故称为直接法。
直接法测电压驻波比方框图如图2.1所示。
被测器件接在测量线的终端，这时测量线中电场的纵向分布如图。
minmax/UU =ρ当测量线的探针沿纵向移动时，波腹点和节点指示电表读数分别为Umax 和Umin 。
晶体二极管为平方律检波时，则有：（2．2） 当驻波比1.05<ρ<1.5时，Umax 和Umin 相差不大，且波腹和波节平坦，难以准确测定。
为了提高测量精度，可移动探针测出几个波腹和波节的数据，然后取平均值。
nnU U U U U U min 2min 1min max 2max 1max ++++++= ρ （2.3）当驻波比1.5 <ρ<6时可直接读出场强最大值和最小值。
2．功率衰减法功率衰减法适用于测量大、中电压驻波比（ρ>6）。
当测量线的驻波比大于6时，驻波最大点和最小点的场强相差很大。
如果在最小点，检波晶体的输出能使指示电表有足够大的偏转，那么，在最大点，检波晶体的检波特性将从平方律变成直线律。
若减小微波的输入电平，则最小点的读数又太小，不易测准，且易受零点漂移的影响，故在这种情况下用直接法测量的误差较大。
下面简要介绍功率衰减法的原理。
它可用精密可变衰减器测量驻波腹点和节点两个位置上的电平差。
改变测量系统中精密可变衰减器的衰减量，使探针位于驻波腹点和节点时指示电表的读数相同，则驻波比可用下式计算：1020m inm ax A A -=ρ （2.4）Amax 和Amin 分别表示精密衰减器衰减量的分贝值。
微波测量实验 微波驻波比的测量
测量示数(mm)
150.3
147.1
125.9
122.4
4）将测量线终端换接调配器+晶体检波器，并将探针置于住波节点位置，提高测试系统灵敏度。选择两倍于波节点电压强度的左右相邻两个点l=148.4mm与l’=151.1mm，则W=|l’-l|=2.7mm
代入公式：
得到： 。即用等指示度法测出的驻波系数为5.9。
35.5
37
36
1.54
86.2
36.2
99
60
1.29
从实验中我们可以看出，对于匹配负载， =1.01，与理论值1十分相近。对于失配负载，， =1.54，也比较接近实验仪器上写的 =1.5。
因为终端短路时， 非常大，超过了5，由实验原理知，当被测量的驻波系数大于5时，驻波腹点和节点的电平相差比较大，直接法求取大驻波系数会带来较大的误差，因此我们需要采用其他的方法测量。
（2）等指示度法测量驻波系数
当驻波比大于5的时候，我们不再能用直接法测量，必须用等指示度法。步骤如下：
1)连接好微波测量系统，开启微波信号源，选择好频率，工作方式选择“方波”。
2)将测量线探针插入适当深度，用选频放大器测量微波的大小，选择较小的微波输出功率并进行驻波测量线的调谐。
3)将测量线终端接短路片，用两点法测量三个相邻波节点位置，计算 。
电磁场与微波测量实验
实验报告
北京邮电大学
实验三.微波驻波比的测量
由于微波的波长很短，传输线上的电压、电流既是时间的函数，又是位置的函数，使得电磁场的能量分布于整个微波电路而形成“分布参数”，导致微波的传输与普通无线电波完全不同。微波系统的测量参量是功率、波长和驻波参量，这也是和低频电路不同的。电压驻波系数的大小往往是衡量一个微波元件性能优劣的主要指标。驻波测量也是微波测量中最基本和最重要的内容之一，通过驻波测量不仅可以直接得知驻波系数值，而且还可以间接求得衰减器、相移量、谐振腔品质因数，介电常数。
电磁场数据8
（电压驻波比的测量）数据报告姓名：曾昱 学号：201311066 班级：电子1302 实验台： 同组人： 程芬五、实验数据记录与处理1 测量线终端短路，测量λg取波节两侧检波电流为5uA的两点d1d279.581.8981.70100.01102.43101.22λg = 20.532 直接法测开口波导的电压驻波比取波节两侧检波电流为30uA的两点d1d292.01599.1392.015105.40119.13121.27102.14338101126.49129.21127.85120.0639101146.8150.00148.4138.13391003 用功率衰减器测量单螺钉的电压驻波比Imin = 84uA波节衰减转角0.37,衰减量Amin = 3.6222e-04 dB约为0dB波腹衰减转角51.32，衰减量Amax = 8.1656 dB六、实验结果分析1 简单讨论大、中、小电压驻波系数测量方法的特点小电压驻波比用直接法测量，直接测量波腹和波节点的检波电流，特点是当波节点和波腹点的电平相差较大时，因为晶体检波器的检波律不同，这时会有较大的误差。
大驻波比测量法用等指使度法，特点是通过波节点附近的场分布规律求出驻波，选择的两点间的宽度、波导波长，的精度对实验结果影响很大，所以要用高精度的探针位置指示装置。
功率衰减法适合任何范围的驻波比测量，特点是用精密可变衰减器来测量波节点和波腹点的电平，与检波律无关。
2 开口波导的驻波比不等于无穷，为什么？因为开口波导向外辐射电磁波，还有周围的物体，这些都是负载，所以开口波导不等于终端开路，不会产生纯驻波，驻波比不是无穷。
3 能否用低频衰减器代替微波衰减器测量驻波比？不能，因为功率衰减法的测量精度主要取决于衰减器的精度，所以如果用低频衰减器，则衰减器在微波波段的精度就会不准确，所以会带来很大的误差。
实验三
实验三 微波驻波比的测量【实验目的】1、了解波导测量系统，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验波器特性的方法3、掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法 【实验原理】电压驻波比（简称驻波比）是传输线中电场最大值与最小值之比，表示为：max minE E ρ=（3－1）测量驻波比的方法及仪器很多，本实验讨论用驻波测量线，根据直接法，等指示度法测量大、中电压驻波比。
1. 直接法直接测量沿线驻波的最大和最小场强（参见图3－1），根据式（3－1）直接求出电压驻波比的方法称直接法。
该方法适用于测量中、小驻波比。
图3－1 无耗线上的驻波图如果驻波腹点和节点处指示电表读数分别为max I 和min I ，晶体二极管为平方律检波，则式（3－1）成为：ρ=（3－2） 当驻波比1.05 1.5ρ<<时，驻波的最大值和最小值相差不大，且波腹，波节平坦，难以准确测定。
为了提高测量精度，可移动探针测出几个波腹和波节点的数据，然后取其平均值。
ρ=（3－3a ）或1n ρ=+ （3－3b ） 当驻波比1.56ρ<<时，可直接测量场强最大值和最小值。
2. 等指示度法等指示度法测量适用于大、中电压驻波比（6ρ>）。
如果被测件驻波比较大，驻波腹点和节点电平相差悬殊，因而测量最大点和最小点电平时，使晶体工作在不同的检波律，故若仍按直接法测量驻波比误差较大。
等指示度法是测量驻波图形节点两旁附近的驻波分布规律，从而求得驻波比的方法，因此能克服直接法测量的缺点。
图3－2 等指示度法如图3－2，设min I 为驻波节点指示值，I 左，I 右为驻波节点相邻两旁的等指示值，W 为等指示度之间的距离，终端反射系数为Γ，则：2222min 21cos()()(1)PnnWI k I πλ+Γ-Γ==-Γ左或右 （3－4a ）根据2cos 2cos 1θθ=-，及式11ρρ-Γ=+，可得：sin()Pρλ=（3－4b ）当探头为晶体平方律检波，min 2I I 左或右＝时，驻波比按式（3－4c ）计算，这种方法也称为“二倍最小值法”或“三分贝法”。
电压驻波比的测量实验报告
电压驻波比的测量实验报告电压驻波比测量实验报告近代物理实验报告指导教师: 得分:实验时间: 2009 年 10 月 26 日，第九周，周一，第 5-8 节实验者: 班级材料0705学号 200767025 姓名童凌炜同组者: 班级材料0705学号 2007670姓名车宏龙实验地点: 综合楼 406实验条件: 室内温度 ?，相对湿度 %，室内气压实验题目: 微波系统中电压驻波比的测量实验仪器:(注明规格和型号) 导波管(BJ-100)、隔离器、衰减器、谐振式频率计、晶体检波器、驻波测量线(DH364A00)、匹配负载实验目的:(1) 了解驻波导测量系统，熟悉基本微波原件的作用; (2) 掌握驻波测量线的正确使用方法;(3) 掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法。
实验原理简述: 1. 微波的基本知识1.1 电磁波的基本关系??D????B?0??E???B?t??H?j??D?t(3-1-1)D??E，B??H，J??E (3-1-2)如上所示，方程组(3-1-1)为Maxwell方程组，方程组(3-1-2)描述了介质的性质对场的影响。
1.2 矩形波导中波的传播在微波波段，随着工作频率的升高，导线的趋肤效应和辐射效应增大，使得普通的双导线不能完全传输微波能量，而必须改用微波传输线。
本实验中使用的是矩形波导管，同时对应使用的是在矩形波导中常用的微波TE101.2.1 TE10型波。
一个均匀、无限长和无耗的矩形波导。
(图3-1-3)经过计算可以得到波导波长?g???(?2a)2特点:1，存在一个临界波长?c=2a，只有波长???c的电磁波才能在波导管中传播 2，导波波长?g自由空间波长?3，电场只存在横向分量，电力线从一个导体壁出发，终止在另一个导体壁上，并且始终平行于导波的窄边4，磁场既有横向分量，也有纵向分量，磁力线环绕电力线 5，电磁场的波导的纵方向(z)上形成行波下图所示，为TE10型波的电磁场结构1.2.2导波的工作状态如果导波终端负载是匹配的，传播到终端的电磁波的所有能量被吸收，这时波导中呈现的是行波。
驻波测量线的调整与电压驻波比测量
实验一驻波测量线的调整一、实验目的１、熟悉测量线的使用及探针的调谐。
２、了解波到波导波长的测量方法。
二、实验原理1、微波测量系统的组成微波测量一般都必须在一个测试系统上进行。
测试系统包括微波信号源，若干波导元件和指示仪表三部分。
图1是小功率微波测试系统组成的典型例子。
图1 小功率波导测试系统示意图进行微波测量，首先必须正确连接与调整微波测试系统。
信号源通常位于左侧，待测元件接在右侧，以便于操作。
连接系统平稳，各元件接头对准，晶体检波器输出引线应远离电源和输入线路，以免干扰。
如果连接不当，将会影响测量精度，产生误差。
微波信号源的工作状态有连续波、方波调制和锯齿波调制三种信号通过同轴—波导转换接头进入波导系统（以后测试图中都省略画出同轴—波导转换接头）。
隔离器起去耦作用，即防止反射波返回信号源影响其输出功率和频率的稳定。
可变衰减器用来控制进入测试系统的功率电平。
频率计用来测量信号源的频率。
驻波测量线用来测量波导中驻波的分布。
波导的输出功率是通过检波器进行检波送往指示器。
若信号为连续波，指示器用光点检流计或直流微安表。
若信号输出是调制波，检波得到的低频信号可通过高灵敏度的选频放大器或测量放大器进行放大，或由示波器数字电压表、功率计等来指示。
后一种测量方法的测量精度较高，姑经常采用调制波作被测信号，测试系统的组成应当根据波测对象作灵活变动。
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谐频率、功率电平及调谐方式等。
本实验讨论驻波测量线的调整和晶体检波器的校准。
2、测量线的调整及波长测量（1）驻波测量线的调整驻波测量线是微波系统的一个常用测量仪器，它在微波测量中用处很广，如测驻波、阻抗、相位、波长等。
测量线通常由一端开槽传输线，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，由于耦合探针深入传输线而引起不均匀性，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（详见第二部分二）。
驻波比的测量实验报告
驻波比的测量实验报告
《驻波比的测量实验报告》
实验目的：通过测量驻波比，掌握驻波的形成条件和特点，加深对电磁波的传
播特性的理解。
实验仪器：信号发生器、示波器、驻波比测量仪。
实验原理：驻波是由于电磁波在传输线上的来回反射形成的一种波动现象。
当
传输线的长度与波长成整数倍关系时，反射波与入射波相互叠加形成驻波。
驻
波比是描述驻波强度的参数，其定义为反射波和入射波的幅值比值。
实验步骤：
1. 将信号发生器和示波器连接到驻波比测量仪上，确保连接正确无误。
2. 设置信号发生器的频率为特定数值，使其与传输线的长度产生驻波。
3. 调节示波器观察驻波的波形，记录下波峰和波谷的位置。
4. 根据记录的波峰和波谷位置计算出驻波比的数值。
实验结果与分析：
通过实验测得不同频率下的驻波比，发现驻波比随着频率的变化而变化。
在某
些频率下，驻波比的数值较大，说明驻波较为明显；而在其他频率下，驻波比
的数值较小，说明驻波较为微弱。
这表明驻波的形成与频率有着密切的关系。
结论：
通过本次实验，我们成功测量了驻波比，并观察到了驻波的形成现象。
我们深
入了解了驻波的形成条件和特点，加深了对电磁波传播特性的理解。
这对于我
们掌握电磁波的传播规律具有重要的意义。
实验中还存在一些误差，如测量时的示波器误差、信号发生器的频率稳定性等，
这些误差可能会对实验结果产生一定的影响。
因此，在今后的实验中，我们需要进一步提高实验技能，减小误差，以获得更加准确的实验结果。
实验四 电压驻波比测量
实验四电压驻波比测量（大、中驻波比）李洋晶00748006实验仪器：DH406A0型三厘米微波参数测量系统。
实验目的：掌握大、中、小驻波比的测量原理、方法及适用范围，掌握等指示度法、功率衰减法测量大、中电压驻波比。
一．等指示度法测量单螺调配器的驻波比1.实验装置：测量系统结构框图注：此处的负载终端采用单螺调配器＋匹配负载。
2.实验步骤：1)关闭所有电源开关，按上图一所示的框图连接微波实验系统。
2)调节单螺钉调配器的单螺钉的穿深度约为7mm。
3)打开所有电源开关之前，将可变衰减器调到最大衰减,以免开机后选频放大器指针超出量程，使表头产生机械损坏。
4)打开选频放大器电源，“频率”选择开关选择“1kHz”（500Hz-1100Hz）或者“宽带”（400Hz－10kHz）（为减少干扰和噪声对系统的影响，建议尽量选择建议选择窄带方式“1kHz”）。
“量程”开关置于“×10”位置，“增益”放在较小位置，“输入电压”细调放至中间位置，“输入电压”步进开关置于较大位置。
并检查此时在没有输入信号的情况下指示是否为零。
5)打开微波信号源电源，选择“方波”（频率1kHz）调制，缓慢调节“频率”到一个合适的值（表头显示频率与真实频率的误差，大约在40MHz以内）。
预热15分钟左右，以使输出频率更稳定。
6)调整可变衰减器，适当调整增益等，移动测量线探针位置至驻波节点，使选频放大器指示值在表头略小于中间的位置（中心偏左），读取驻波节点幅值Imin。
a)如果选频放大器的“频率”选择开关置于“1kHz”（500Hz-1100Hz），则在寻找合理指示值时，还需微调“频率”细调旋钮，以使得选频放大器的低频方波信号与微波信号源方波同频，当同频时获得输出最大值。
7)缓慢移动测量线探针位置，在驻波节点两旁找到指示读数为2Imin的两个等指示度点，精确读出这两个等指示度点的位置d1和d2，并记录下来，计算W=|d2-d1|。
8)重复步骤6），7）共 3次以上，然后求平均W。
电压驻波比的测量实验报告
电压驻波比的测量实验报告电压驻波比的测量实验报告引言：电压驻波比是无线通信领域中一个重要的参数，用于衡量信号传输中的反射程度。
本实验旨在通过测量电压驻波比的方法，探究信号传输中的驻波现象，并研究其对信号传输质量的影响。
一、实验目的：1. 理解电压驻波比的概念和意义；2. 掌握测量电压驻波比的实验方法；3. 研究驻波现象对信号传输质量的影响。
二、实验原理：1. 电压驻波比的定义：电压驻波比（VSWR）是指在信号传输过程中，由于阻抗不匹配或信号反射而导致的信号幅度的最大与最小值之比。
2. 驻波现象：当信号在传输线上发生反射时，会形成驻波。
驻波的产生是由于传输线的特性阻抗与信号源或负载的阻抗不匹配所引起的。
3. 测量电压驻波比的方法：常用的测量电压驻波比的方法有反射法和功率法。
本实验采用反射法进行测量。
三、实验器材：1. 信号发生器：产生待测信号；2. 驻波比仪：用于测量信号的最大和最小幅度；3. 反射器：用于引发信号的反射。
四、实验步骤：1. 将信号发生器连接到驻波比仪的输入端；2. 将驻波比仪的输出端与反射器相连；3. 设置信号发生器的频率和幅度；4. 在驻波比仪上观察信号的最大和最小幅度，并记录下对应的数值；5. 根据记录的数值计算电压驻波比。
五、实验结果和分析：通过实验测量得到的最大和最小幅度分别为A_max和A_min，电压驻波比（VSWR）可以通过以下公式计算得到：VSWR = (1 + √(A_max/A_min)) / (1 - √(A_max/A_min))根据实验数据计算得到的电压驻波比可以用于评估信号传输的质量。
当电压驻波比接近于1时，表示传输线的阻抗与信号源或负载的阻抗相匹配，信号传输质量较好。
当电压驻波比大于1时，表示存在反射，信号传输质量较差。
六、实验总结：本实验通过测量电压驻波比的方法，探究了信号传输中的驻波现象，并研究了其对信号传输质量的影响。
实验结果表明，电压驻波比能够有效评估信号传输的质量，为无线通信领域中的信号传输提供了重要的参考指标。
反射系数(电压驻波比)的测量
实验二 反射系数（电压驻波比）的测量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、相位移、衰减、Q 值等其它参量，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，驻波电场的最大点处可能产生击穿打火，因而驻波的测量以及调配是十分重要的。
根据驻波系数定义，可知ρ的取值范围为1≤ρ＜∞，通常按ρ的大小可分三类：ρ＜3为小驻波比；3≤ρ≤10为中驻波比；ρ＞10为大驻波比。
驻波系数的测量方法很多，用测量线进行测量的主要方法及应用条件如下：表Ⅰ 用测量线测驻波系数的方法及应用条件（1）直接法：测试方框如图1。
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，直接代入公式就可以得到驻波比，如测量线上的晶体检波律为n ，则：na a 1min max ⎪⎪⎭⎫⎝⎛＝ρ a 为输出电表指示。
通常实验室条件下检波功率电平较小，可认为基本特性为平方律，即n ＝2。
为提高测量精度，必须尽量使电表指针偏在满刻度12以上。
当驻波系数在1.05＜ρ＜1.5时，由于驻波场的最大与最小值相差不大，且变化不尖锐，不易测准。
为提高测量准确度，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，如图三所示。
若最小点处的电表指示为min a ，在最小电两边取等指示点1a ，两等指示度点之间的距离为W ，有min 1Ka a ＝，设晶体检波律为n ，由驻波场的分布公式可以推出：gW gW K n λπλπρsincos 2/2－＝ (1)通常取2K =（二倍最小法），且设2n =：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+gW λπρ2sin 11＝ (2)当ρ＞10时，上式可简化为 Wgπλρ≈只要测出波导波长及相应于两倍最小点读数的两点D 1、D 2之间的距离W ，代入（2）式，即可求出驻波比ρ。
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近代物理实验报告
指导教师： 得分：
实验时间： 2009 年 10 月 26 日， 第 九 周， 周 一 ， 第 5-8 节
实验者： 班级 材料0705 学号 200767025 姓名 童凌炜
同组者： 班级 材料0705 学号 2007670 姓名 车宏龙
实验地点： 综合楼 406
实验条件： 室内温度 ℃， 相对湿度 %， 室内气压
实验题目： 微波系统中电压驻波比的测量
实验仪器：（注明规格和型号） 导波管（BJ-100）、隔离器、衰减器、谐振式频率计、晶体检波器、驻波测量线（DH364A00）、匹配负载
实验目的：
（1） 了解驻波导测量系统，熟悉基本微波原件的作用； （2） 掌握驻波测量线的正确使用方法；
（3） 掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法。
实验原理简述： 1. 微波的基本知识
1.1 电磁波的基本关系
ρ=•∇D 0=•∇B t
B E ∂∂-
=⨯∇
t
D
j H ∂∂+
=⨯∇ （3-1-1） E D ε=，H B μ=，E J γ= （3-1-2）
如上所示， 方程组（3-1-1）为Maxwell 方程组，方程组（3-1-2）描述了介质的性质对场的影响。
1.2 矩形波导中波的传播
在微波波段，随着工作频率的升高，导线的趋肤效应和辐射效应增大，使得普通的双导线不能完全传输微波能量，而必须改用微波传输线。
本实验中使用的是矩形波导管， 同时对应使用的是在矩形波导中常用的微波TE 10
1.2.1 TE 10型波。
一个均匀、无限长和无耗的矩形波导。
（图3-1-3）经过计算可以得到波导波长2
)2(
1a
g λ
λ
λ-=
特点：
1，存在一个临界波长c λ=2a ，只有波长c λλ<的电磁波才能在波导管中传播 2，导波波长g λ>自由空间波长λ
3，电场只存在横向分量，电力线从一个导体壁出发，终止在另一个导体壁上，并且始终平行于导波的窄边
4，磁场既有横向分量，也有纵向分量，磁力线环绕电力线 5，电磁场的波导的纵方向（z ）上形成行波 下图所示， 为TE10型波的电磁场结构
1.2.2导波的工作状态
如果导波终端负载是匹配的，传播到终端的电磁波的所有能量被吸收，这时波导中呈现的是行波。
当导波终端不匹配时，就是一部分波被反射，波导中的任何不均匀性也会产生反射，形成所谓混合波。
为了描述电磁波，引入反射系数与驻波比的概念，反射系数Γ定义为
φ
j i r e E E ||/Γ==Γ
驻波比ρ定义为m in
m ax E E =
ρ
（3-1-6），其中式中，max E 和min E 分别为波腹和波节点电场E 的大小
不难看出：对于行波，1=ρ；对于驻波，∞=ρ；而当∞<<ρ1，是混合波（如上图所示）
2. 电压驻波比的测量
驻波测量是微波测量中最基本和最重要的内容之一。
在测量时，通常测量电压驻波系数，即波导中电场最大与最小之比
2.1 直接法
直接法是测量沿线驻波的最大与最小场强，然后根据驻波比定义式（见上页）直接求出电压驻波比。
这种方法适用于测量中、小电压驻波比
当驻波比较少时，晶体二极管为平方检波，如果驻波腹点和节点处指示电表读数分别为m ax I 和m in I ，则式（3-1-6）可写成min
max /I I =
ρ
当驻波比分别在5.1005.1≤≤ρ， 以及65.1≤≤ρ时，
驻波图像分别如下所示
2.2 等指示度法
等指示度法适用于测量大、中电压驻波比（6>ρ）。
此时，波腹振幅与波节振幅的区别很大，此时在测量最大点和最小点电平时，晶体工作在不同的检波律，如仍按直接法测量，则产生较大误差，所以采用等指示度法，也就是通过测量驻波波节附近场的分布规律的间接方法。
大驻波比的示意图如右所示。
经过计算可以得到当驻波比很大（6>ρ）时，E 很小，
有W g
πλρ=
（这里λg 是波导波长）
2.3 功率衰减法
功率衰减法适用于任意驻波比值的测量
功率衰减法是用精密可衰减器测量驻波腹点和节点两个位置上的电平差，因而与晶体的检波律无关，主要取决于衰减器的精密度和系统的匹配情况驻波比可用下式计算
)20
(
^10min
max A A -=ρ
其中Amax 和Amin 分别为探针在波腹点和波节点处， 指示电表读数相同时， 所对应的精密可变衰减器的读数。
实验步骤简述：
实验装置示意图如下：
1.开启微波信号源，选择频率约为9.37GHz，预热15min。
2.将测量线探针插入适当深度，选用频率放大器，测量微波的大小，选择较小的微波输出功率并进
行微波测量线的协调。
3.信号源的工作方式选择“等幅”、“点频”，用直读频率计测量波频率，并计算微波波导波长。
4.微波源工作方式选择“方波”。
测量线终端接短路板，用交叉读数法读出两个相邻波节点的位置，
计算导波波长并与计算值比较。
5.关闭微波电源，取小短路器，接上单螺旋调配器和匹配负载。
6.调节单螺钉穿伸度为3mm，移动测量线探针，观察驻波的波节点及波腹点的电压值，判断是驻波
状态，分析此时的驻波比的大小。
7.移动探针至驻波腹点，调节指示器灵敏度，是电压读数达满偏。
8.将探针移至测量线的最右端，向左依次测量驻波腹点和节点的幅值，I max、I min，记录数据。
9.反向移动测量线探针，重复测量。
10.调节螺钉穿伸度为5mm，移动测量线的探针，观察驻波的波节点及波腹点的电压值，判断是驻波
状态，分析此时的驻波比的大小。
11.选择驻波的一个波腹点及其相邻的波节点，测量其电压值，记录数据，重复5次。
12.调节螺钉穿伸度为7mm移动测量线的探针，观察驻波的波节点及波腹点的电压值，判断驻波状态，
分析此时的驻波比的大小。
13.等指示度法测量电压驻波比，具体方法：
1.1测量线探针移至驻波节点。
调整微波可变衰减器、指示器的灵敏度，使指示器电表指针为满
度的一般，读取驻波节点幅度值I min。
1.2缓慢移动探针，在驻波点两旁找到电表指示读数为2I min的两个指示度点，应用测量线标尺
或百分表读取两个等指示点对应的探针位置的读数值d1、d2，重复5次。
1.3记录数据，并计算驻波比。
原始数据、 数据处理及误差计算： 微波波长的精确测定
L1=4.315mm
跌落点 L2=4.320mm Li=4.318mm → 精确的波导波长是f=9.389GHz L3=4.321mm
波导波长的测量。
小电压驻波比:（已计入比率=0.1）
m m I I axi ini
=1.072375
中电压驻波比：（已计入比率=0.1） ρ平均值
大电压驻波比：
已知了W 的值， 先使用近似式进行试算：
44.76 6.2764542.27g
mm W
mm
可见， 驻波比大于6， 这个近似式的计算结果是可靠的
思考题， 实验感想， 疑问与建议：
1. 驻波节点的位置在实验中精确测准不容易， 如何比较准确地测量？
实验中， 为了能够较为准确地测得驻波节点的位置， 使用的是“交叉法”， 具体如下： 先根据仪表的示数， 找到波节的大约位置， 然后再波节点两端读取两个读数相等的点的d1和d2， 记录数据； 则二者的平均值代表波节点的位置d0。
2. 如何比较准确地测出波导波长？
方法与上述的确定驻波节点的“交叉法”类似， 在使用交叉法测得了波节点的位置后， 两个相邻波节点的距离的两倍即为波导波长。
3. 在对测量线进行调谐后， 进行驻波比的测量时， 能否改变微波的输出功率或衰减大小？
不可以， 如果在调谐完成后， 对这些数值进行调节的话， 就会使调谐失效， 导致测量的结果不准确
4. 关于实验的一些体会与建议
实验中发现， 测量线的抗干扰能力较差， 在测量过程中对测量线的压迫， 触碰都会导致选频放大器上的显示结果偏离真实值。
建议更换抗干扰能力较强的测量线， 或者在外部包裹同轴电缆以防干扰。
另外， 选频放大器的指针式仪表不易于读数， 而且指针晃动也会影响到读数的结果， 建议改进为与微波源相同的数显式仪表， 方便读数。
原始记录及图表粘贴处：（见附页）。