实验一微波测量基础知识实验报告.docxVIP

实验一、微波测量基础知识班级：核32 姓名：杨新宇学号：2013011806 同组成员：杨宗谕一、实验目的（1）了解和掌握信号发生器使用及校准。（2）了解微波测量系统的基本组成和工作原理。（3）掌握常用微波测量系统各器件的调整和使用方法。（4）频率计（波长表）校准。（5）了解和掌握测量线使用方法二、实验原理及系统组成1、微波信号源图1是微波信号源的基本框图。通常由微波信号源、微波测量装置和指示器三部分组成。它负责提供一定频率和功率的微波信号。同低频信号源一样，其信号可以是连续波也可以是调制波，工作方式有点频、扫频两种状态工作。微波信号源被广泛应用的类型主要有以下两种：（1）标准信号发生器标准信号发生器其输出信号的频率、功率和调制系数可在一定范围内调节（有时调制系数可以固定不变），并能准确读数且屏蔽良好。它能做到输出微波信号准确已知，并能精细调节，特别是能将信号功率连续衰减到毫瓦、微瓦级电平，根据不同用途可具有不同的调制方式。（2）扫频信号发生器扫频信号发生器是能产生扫频信号的微波信号源，它能从所需频率范围的一端连续地“扫变”到另一端，所以能直接得到各个频率上的测量结果，在示波器或者记录仪上立即显示出所需要的频率特性曲线。本实验采用的微波源是YM1123 标准信号发生器，工作在等幅模式下。2、微波测量装置微波测量装置如图2 所示。主要包括驻波测量线、调配元件、待测元件和辅助元件（如短路器、衰减器、匹配负载、移相器等）。3、指示器部分指示器是用于显示测量信号特性的仪表，如直流电流表、测量放大器、功率计、示波器、数字频率计、频率计（波长表）等。4、元件基本原理及作用信号源：本次实验采用YM1123标准信号发生器作为信号源，测量时工作在等幅模式，非测量时工作在其他模式，具体原理见本节第一部分。数字频率计：由于信号源显示的频率不准，所以要用一个数字频率计来进行频率校准。后面的频率值均为数字频率计的示数。同轴波导转换：将同轴线和后面的矩形波导连接起来，将同轴线中的TEM波转变成要测量的微波信号。隔离器：隔离器是单向通过的，可以屏蔽反射波，保护信号源。可变衰减器：用一个薄片插入波导，可以吸收微波的能量，衰减微波的功率，通过调节薄片插入深度来调整吸收能量的大小，在实验开始时将其调至最大值，保护后面的元件。实验过程中用来将微波功率衰减到适合测量的值（大约10-20mV）。波长表：用来测量微波信号频率，本次实验用的波长表是吸收式波长表，当波长表的谐振腔与信号源谐振时，主波导中一部分能量被耦合到波长表谐振腔内，因此电表指示明显下降。电表指示最小时，波长表所对应的频率为信号源工作频率。波导型晶体检波器：将波导中的微波信号转变成电流信号或电压信号，方便测量，本次实验中将信号转变成电压信号，再用万用表进行测量。万用表：测量波导型晶体检波器输出的电压信号，从而得到微波功率。5、整个系统工作原理用数字频率计的示数来代替信号源的示数作为信号源的输出频率，经过同轴波导转换进入测量系统，再用隔离器来保护信号源，防止反射波损坏信号源。用可变衰减器来调整测量的信号幅度，信号用波导型晶体检波器转换成电压信号，用万用表测量。再用波长表进行测量，与数字频率计的示数进行比较，从而对波长表进行校准。波长表为吸收式，原理如上所述，当电表示数最小时，即为波长表的测量结果。6、波长表测量频率的方法波长表中央有一条红色竖线和两条水平横线，两条水平横线之间即为读数区间，下横线与红色竖线的交点即为波长表的示数。实验过程中，缓慢转动波长表，观察万用表的示数，寻找万用表示数的最小值，万用表示数最小值对应的波长表的示数即为测量结果。三、实验内容及步骤1、了解微波信号源工作原理，掌握它的使用方法。2.、认识常用微波元件的形状和结构，了解其作用、主要性能及使用方法。3、按照图3 所示连接系统，用数字频率计对波长表（或称频率计）读数进行校准：（1）将可变衰减器调至最大衰减量，以防止晶体检波器损坏；（2）按照信号源的操作步骤接通电源；（3）预热15 以上分钟；（4）掌握直读频率计（波长表）的使用方法。本实验使用的直读频率计为吸收式，接线图如图4所示。图4 吸收式频率计接线图（5）将可变衰减器置于“2dB”，调整信号源在“等幅”工作方式，调整信号源输出功率，同时观察微安表读数。（6）改变信号源的频率，记录各仪器仪表读数，将结果记录于表1（参考表格）中。四、数据记录及处理本次实验将信号源的输出频率从9.20GHz开始测量，一直测到9.40GHz，每隔0.02GHz测一个点，共测量11个点。测量结果见表1所示：表1：数字频率计与波长计的测量结果信号源（GHz）9.209.229.249.269.289.30数字频率计（GHz）9.2009.2209.2409.2609.2809.300波长计读数（GHz）