微波特性研究.docVIP

浙江农林大学开放实验项目论文 微波特性研究 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 日期：2011 年5月 微波特性研究 （浙江农林大学工程学院工业设计102 浙江 临安 ） 摘要 微波应用于许多方面，例如 ：微波炉，雷达系统无线电辐射计生物效应微波炉 微波炉是一种相当简单的系统，由高功率源、波导馈线和炉腔所成。源一般是工作在2.45GHz的磁控管，它的输出功率通常在500～1500W之间。炉腔具有金属壁，电气尺寸相对较大，为了减小由于炉子内存在驻波所引起的不均匀加热，用一种“模扰动器”扰乱腔内场分布，这种“模扰动器”是一种金属风扇叶片，食品放在随电机旋转的大浅盘上。 在普通气体或木炭火的炉子中，首先，被加热的食品由于热传递先在它的外部得到热量，然后，食品内部由传导得到热。微波加热时，食品的内部先得到热。出现这种现象的原因在于水分子的谐振和具有大损耗正切材料的损耗。一种有趣的事实是很多食物的损耗正切，随着温度的增加而下降，以使微波加热在某种程度上有自我调节功能。结果与通常烹调比较，微波烹调给出极快并更均匀的食品加热。微波炉的效率定义为变换为食品中热量的功率对供给炉子功率的比值，一般小于50%；但是，这通常大于普通炉子的烹调效率。 2．隔离器：位于磁场中的某些铁氧体材料对于来自不同方向的电磁波有着不同的吸收，经过适当调节，可使其对微波具有单方向传播的特性(见图30-8)。隔离器常用于振荡器与负载之间，起隔离和单向传输作用。 3．衰减器：把一片能吸收微波能量的吸收片垂直于矩形波导的宽边，纵向插入波导管即成(见图30-9)，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以及去耦合的作用。 图 30-8 隔离器结构示意图 图30-9 衰减其结构示意图 4．谐振式频率计（波长表）： 图30-10 谐振式频率计结构原理图 振腔腔体 2.可调短路活塞 3. 矩形波导 4. 短路活塞 5. 矩形波导 6. 刻度 7. 刻度套筒 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(图30-10), 该种结构方式是以活塞在腔体中位移距离来确定电磁波的频率的，通常可做到5×10-4。 波测量线探测：微波传输系统中电磁场分布情况，测量驻波比、阻抗、调匹配等，是微波测量的重要工作，测量所用基本仪器是驻波测量线(外形如图30-11)。驻波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。测量线由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。在波导的宽边中央开有一个狭槽，金属探针经狭槽伸入波导中。由于探针与电场平行，电场的变化在探针上感应出的电动势经过晶体检波器变成电流信号输出。 30-11: DH364A00型3cm测量线外形 6．选频放大器：用于测量微弱低频信号，信号经升压、放大，选出1kHz附近的信号，经整流平滑后由输出级输出直流电平，由对数放大器展宽供给指示电路检测。 实验原理: 微波测量的主要内容为频率、功率和驻波比这三个基本参数的测定。其他参量（如阻抗、衰减、Q值、介电常数和损耗等）都可以通过上述基本参数的测量而得到。下面简要介绍这三个基本参数的测定。 功率的测量 微波信号的平均功率被某些物体吸收后，变换成热，使该物体温度升高，根据温度变化的幅度就可以测出功率的大小。对几百毫瓦以下的小功率微波信号，常用钨丝或铂丝电阻，或半导体热敏电阻作为测量器件。这些热敏电阻的电阻值随温度而变，所以也随微波信号功率而变。对于几十瓦以上的大功率微波信号，则常用水作为吸收负载。测量水在吸收微波前后的温差以及水的流量，就可以计算它所吸收的功率。详情可参阅相关资料。 频率的测量 频率的测量比较简易的方法是测量波长，然后由波长推算出频率。在分米波与厘米波段，常用谐振式频率计（波长表），见附录30B图30-10。波长表由传输波导与圆柱形谐振腔构成，连接处用长方形孔作耦合。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