实验6 微波功率测量和衰减测量

实验六微波功率测量和衰减测量

一、实验目的和要求

熟悉微波功率测量的原理，掌握利用微波功率计测量微波功率的方法。熟悉可变衰减器的工作原理，掌握可变衰减器的使用方法及其应用。

二、实验内容

利用可变衰减器衰减量的改变使微波功率计获得的功率发生变化，掌握微波功率测量的方法。了解信号源工作状态“等幅”、“方波”时微波功率的变化。

三、实验原理

在微波范围内，功率和衰减是重要的基本量数据。

1．GX2C微波功率计

微波波段功率的测量方法不同于低频功率的测量方法。低频功率的测量是通过电压、电流和阻抗的测量来实现的。微波功率测量一般是通过各种换能元件（或检测元件）把微波功率变换为易于直接测量的其它能量形式（如热能、低频电能等）再进行测量。微波功率计按灵敏度和测量范围可分为大功率计、中功率计和小功率计。按用途微波功率计又有真有效值和峰值功率计等。

微波小功率计是由微波功率探头和指示器两部分组成。指示器进行功率分档，而功率探头主要是拾取功率，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的参数来实现微波功率的测量。GX2C微瓦小功率计是一种热电耦功率计。它的功率探头的主体是一个铋、锑热电堆，这是将金属铋和锑用真空喷镀法镀在介质片上（介质基片可用云母、涤纶、聚烯亚胺等材料）形成热电堆后，放在波导或同轴电场最强处，它即是终端吸收负载，又是热电转换元件。所以作为终端负载，它的阻值必须与传输线的等效阻抗相匹配。当微波功率输出时，热电耦吸收微波功率使热电堆的热节点温度升高，这就与冷节点产生温差而形成温差电动势，它产生的直流电动势与输入微波功率是成正比的。热电堆输出的直流讯号是很薄弱的，指示器经直流放大后再作功率指示。

2．BD20-2可变衰减器

它的吸收片是呈刀形，从矩形波导宽壁中央的无辐射槽插入到波导中。吸收

片是一片镀有镍铬的玻璃吸收片。它的插入深度可以由调节装置改变，并由读数圆筒读出。插入越深，进入波导中的吸收片面积越大，衰减量也大。

四、实验步骤

1．按图一连接测试系统，将N8探头电线连接微瓦功率计输入端，N8功率探头连接在测量线输出端。合上GX2C电源开关，机器预热半小时。

2．将YM1123微波信号源工作状态置于“外整步”（即无功率输出）。把GX2C功率范围开关置最大处，调节调零粗细旋钮，使其指示为0，功率范围开关从大到小，反复调节调零粗细旋钮，使其指示为0（换挡调零）。

3．置GX2C功率范围在1mW档，检查并零点调节。

4．根据可变衰减器曲线表，置可变衰减器3dB时工作频率点时的刻度位置。

例：工作频率为10GHz，从横坐标衰减（dB）找到3dB对应红线的竖坐标为可变衰减器的刻度4.7。

5．调节信号源“衰减”旋钮，使GX2C功率指示为0.100mW（注：N8探头为×10，此时实际微波功率为1mW）。

6．从可变衰减器曲线表中查到实际6dB时的刻度值。例：从横坐标6dB向上找到红线交点，在竖坐标刻度为5.6，将可变衰减器刻度旋到5.6，记下功率计指示。实际衰减器衰减量增加为（6-3）dB＝3dB。此时功率计指示应在中间即50（0.5mW）的位置。同理可变衰减器置于9dB刻度时，功率计指示应为25（0.25mW）左右。再衰减3dB时，指示值应为12.5（0.125mW）左右。

同理，调节可变衰减器使功率计指示值增加或减小，也可从可变衰减器曲线表上查相对应的衰减量。

7．记下YM1123微波信号源“等幅”状态下GX2C小功率计某功率指示值，将YM1123微波信号源置于“方波”状态，指示值应下降一半。如等幅为满度10，方波即指示为5。

思考题：

1．为什么说微瓦小功率计是由一个微波功率传感器和一个灵敏度为μV的电压放大器组成？

2．衰减器有几种形式？它们各自的特点是什么？分别应用在什么场合？