波导传输及基本测量

2.微波沿普通的双股导线传输时，会大量地向周围空间辐射，同时由于
电流的趋肤效应，导线的热损耗也急剧增大，这些都使微波能量无法有 效地传输，因此，一般不用双导线来传送微波。常用的微波传输线为同 轴线、波导管、带状线等，本实验采用波导管传输线，以下简称波导. 波导是截面为矩形或圆形的金属管，如图1<a>所示。电磁场在金属 管内传播，损耗很小。
三、实验内容 本实验将采用两种方法对速调管的特性进行观察研究。 第一种方法是逐点描述法（即静态法），方法是逐点改变反射极电压， 测量在不同反射极电压时振荡器的输出功率和振荡频率，这样就可以绘制 出速调管的工作特性曲线，即 P … Ur 曲线和 f … Ur 曲线。这是一个比较 精确的方法，但由于本实验所用的XFL—2A型信号源中反射极电压调节 范围较窄，用这种方法只能观察到两个振荡模，因而只适用于研究最佳振 荡模的特性，实验线路见图13（用虚线连接的仪器在第二种方法时才用）。 在对系统调匹配，并适当调节可变衰减器使示数合适后，即可进行测量。
1、小驻波比(1.005<P <1.5) 在这种情况下，驻波波腹和波节都不尖锐，需多测几个波腹和波节的 场强，求其平均值：
E max 1 E max 2 E max n
当检波器工作于平方率特性区时：
E min 1 E min
2 E
min n

Im ax1 Im ax2 Im axn Imin1 Imin 2 Iminn
三、实验内容
1. 微波是一种频率很高的电磁波，按目前的划分，频率在300兆赫至300千兆赫 之间属于微波波段。对应的波长为1米到1毫米。一般将它再细分为三个小的波 段，即：分米波段、厘米波段、毫米波段，本实验中将使用厘米波段微波，波 长为3厘米。 波长在1毫米以下至红外线之间的电磁波称为“亚毫米波”，这是一个正在开 发的波段。测量原理图如下:
p pm 1 2 pm B A 吸收谷 C Ur
频率计指示值即为振荡模中心频率，而B、C两点之间的频率差即为电子调 谐范围。
电压表
检流计 示波器
微波信号源 隔离器 调制信号源 频率计 可变衰减器 测 量 放大器 y x
第二种方法是所谓动态观察法，采用这种方法可以直接在示波器上显 示各个振荡模的形状，进行测量分析，十分直观方便。
这时需将一个调制信号加到速调管反射极上，实验中是采用音讯一甲型音频 信号发生器做调制信号源，它的输出电压较高，因而可以使速调管的反射极电压 有比较大的变动，观察到较多的振荡模。音讯—甲只有正弦信号输出，在示波器 使用内部扫描时基时，观察到的振荡模形状是失真的。为了避免失真可用音讯— 甲的信号输出作为示波器的扫描时基。如果采用锯齿信号作为调制电压，则可以 对速调管的工作特性进行更好的观察。 在观察振荡模时，如果调节波长计<串在线路中的吸收式波长计>旋钮至适当位置， 可以观察到“吸收谷”的存在，如图14所示，这是由于当腔体的固有频率与波导 中的微波信号频率一样时，腔体会通过耦合孔吸收一部分微波功率，因而经过频 率计传输出去的微波信号功率就减小了，形成“谷”点，利用这种现象可以测定 各个振荡模的中心频率和电子调谐范围。这从图14中可以很清楚地看出来，当吸 收谷移到A点时
y z
b a x
矩形波导
圆波导
3.测量原理
本实验的线路如图10所示,波长计除了外接的一个外，在实验所用 FL__2A型号源中也附有一个,可选择使用。
微瓦功率计 波长计 调 制 信号源 微波 信号源 晶体检波器 隔离器 衰减器 测 量 线 短路器 毫伏计 选频放大器 吸收负载
电压表
4.驻波测量包括两部分内容，即(1)测定电场波腹和波节处的场强Emax和 Emin，利用它们可以计算出驻波比等。(2)测定波节之间<或波腹之间>的距 离，求得波导波长，为求得测量结果准确，常采用下述测量及计算方法：
E
' D1
" D1 D1min
' D2
&长 λg=2(D2min-D1min)。
实验二 反射式速调管工作特性的研究
一、实验目的要求 1、熟悉微波信号源及仪表、波导元件的正确使用方法。 2、熟悉反射式速调管的工作原理,并测定XFL—2A信号源中反射式速 调管的工作特性曲线。 3、根据速调管的工作特性曲线，提出使用该管的设想。 二、实验仪器
5. 交叉读数法测波导波长 波导波长的测定一般为测定两个波节的位置，这样由探针引入的误差 最小，为了准确测定波节的位置，常采用交叉读数法。方法是，不直接测 量最小点的位置，而是在最小点两侧找到两个电流读数相同的点，记下它 们的位置分别为D1‘和D1“<如图12>则有 ： D1min = (D1'+D1")/2 同样， D2min=(D2'+D2")/2