微波测量系统调试与频率1.docVIP

中国石油大学 近代物理 实验报告 班级：材料物理11-1姓名：同组者： 教师： 实验B1 微波测量系统调试与频率测量 【实验目的】 1了解微波测量系统测量系统方法2．了解反射式速调管工作原理及工作特性，掌握正确调整工作的方法3．了解微波谐振腔的基本特性，掌握谐振腔谐振频率品质因数。4．学会用波长表测量频率。【实验原理】 反射式速调管反射式速调管工作原理反射式速调管有阴极、阳极（谐振腔）、反射极三个电极，结构原理如图B1-2所示。阴极发射电子；阳极利用耦合环和同轴线输出微波功率；反射极用以反射电子。 由阴极发出的电子束，受直流电场加速后，以速度进入谐振腔，并在其中激起感应电流脉冲，从而在谐振腔内建立衰减振荡，这些振荡在的两个栅之间产生交变电场。由于受到谐振腔栅极的高频电场调剂，电子以不同的速度从谐振腔飞出来而进入反射极空间。反射极的电压一般比谐振腔低很多因此，在谐振腔和反射极之间，形成了一个很强的直流排斥电场，使电子未飞到反射极就被迫停下来，又反射回谐振腔。因为不同时刻穿过谐振腔的各个电子有不同的速度，所以他们在飞向反射极和返回谐振腔的过程中，就发生了电子群聚。 2 在一定条件下，反射式速调管的功率和频率特性曲线如图B1-3所示。 （1）反射式速调管并不是在任意的反射极电压值下都能产生振荡，只有在某些特定的反射极电压值时才能产生振荡。每一个有振荡输出功率的区域叫做速调管的振荡模，用n表示震荡模的序号。 2）对于每一个振荡模，当反射极电压VR变化时，速调管的输出功率P和振荡频率f都随之变化；在振荡模中心的反射极电压上，输出功率达到极大值，而且输出功率和振荡频率随反射极电压的变化也比较缓慢。 （3）输出功率最大的振荡模叫最佳振荡模，例如图B1-3中n=3的振荡模。通常使速调管工作在最佳振荡模的中心。 4）各个振荡模的中心频率f0相同，通常称为速调管的工作频率。 反射式速调管的工作状态一般有三种：连续振荡（等幅）状态、方波（或矩形脉冲）调幅状态、锯齿波（或正弦波）调频状态。 （1）连续振荡（等幅）工作状态 连续振荡状态就是我们在上面讨论过的工作状态，亦即在反射极上不加任何调制电压使反射式速调管处在最佳工作状态。 （2）方波（或矩形脉冲）调幅工作状 反射式速调管在锯齿波调频时的特性如图B1-4所示。使速调管处在连续震荡的最佳位置，当从连续状态变到调幅状态时，调节方波的幅度使得输出功率为连续波的一半。 图B1-4 反射式速调管在方波调幅时的特性 图B1-5 反射式速调管在锯齿波调频时的特性 （3）锯齿波（或正弦波）调频工作状态 反射式速调管在锯齿波调频时的特性如图B1-5所示。速调管反射极电压的直流工作点选择在某一振荡模的功率最大点，即选择在频率变化曲线的当中，当锯齿波的幅度比振荡模的宽度小得多时，可以得到近似直线性的调频信号输出，而附加的调幅很小。当速调管处在调频工作状态时，可用示波器观察微波系统的动态特性。 【实验器材】反射式速调管反射式速调管电源隔离器波长可变衰减器晶体检波双踪示波器【实验】 熟悉测量各种微波了解其作用性能及使用方法。 微波衰减器置于衰减量较大的位置（约20至30dB指示器灵敏度置于较低位置，以防止电表过载而损坏。开启速调管电源，约3分钟后再打高压调节反射极电压，使速调管进入振荡工作模区，谐振腔电流突然增到最大调整系统的始端、终端的短路活塞，使的指示为最大系统大致处于匹配状态。微波在连续振荡（等幅）工作状态下，测量谐振腔电压o，250V逐步增加反射极电压，确定的工作模区用指示各输出功率的相对大小，测出各区输出功率的最大值Pmax，同时测出各区输出功率为零和最大值时对应的反射极电压测量输出功率最大的工作模区的中心振荡频率f。输出功率最大吸收式波长表，中心振荡频率改变±5V，测量振荡频率f，观察反射极电压变化对振荡频率f输出功率的影响，求|?/?VR|和|?f/?VR|。 锯齿波锯齿波调制，连续缓慢地改变反射极电压，用示波器观察工作模区图形，仔细调节检波器的短路活塞和调配螺钉，使示波器上的工作模区图形对称，且输出最大。测出输出功率最大的工作模区的中心振荡频率和电子调谐度，观察并记录示波屏上图形。工作模区图形 （a） （b） （c） 图10 测量中心振荡频率和电子调谐度屏?在“方波调制，幅度，观察示波屏上图形，测量振荡频率，记录波形变化情况，并加以解释。【注意事项】 1使用反射式速调管电源时，应先打开电源开关，三分钟后再开高压开关 关机时，则应先关高压，后断电源。 2反射式速调管电源谐振腔电压不得超过300V；一般反射极电压应小于谐振腔电压大于5V；谐振腔电流调至2025mA，一般不得超过25mA。 3由于反射式速调管电源未加冷却装置等原因，电源不可使用