实验九微波的传输特性和基本测量.DOC

微波技术实验指导书 内蒙古工业大学信息工程学院电子系 2009年8月 目录 实验一、微波传输线频率和波长的测量 - 2 - 实验二、微波传输线驻波比的测量 - 8 - 实验三、衰减的测量 - 16 - 实验要求 预习要求：实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。 认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的计算。 复习实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。 熟悉实验任务，完成各实验“预习要求”中指定的内容，写好预习报告。 实验要求： 使用仪器前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时应严格遵守。 实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象(例如有元件冒烟、发烫或有异味)应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。找出原因、排除故障后，经指导教师同意再继续实验。 在进行微波测试时，终端尽量不要开口，以防止微波能量泄露。 实验过程中应仔细观察实验现象，认真纪录实验结果(数据、波形、现象)。所纪录的实验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线路。 实验结束后，必须关断电源，并将仪器、设备、工具等按规定整理。 实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告并按时上交。 实验一、微波传输线频率和波长的测量 实验目的 学会使用基本微波器件。 了解微波振荡源的基本工作特性和微波的传输特性。 学习利用吸收式测量频率和波长的方法； 掌握用测量线来测量波长和频率的方法。 实验原理 微波的传输特性 为了避免导线辐射损耗和趋肤效应等的影响，采用标准矩形波导管为微波传输线，并用TE10波型。 波导管具有三种工作状态：①当终端接“匹配负载”时，反射波不存在，波导中呈行波状态；②当终端接“短路片”、开路或接纯电抗性负载时，终端全反射，波导中呈纯驻波状态；③一般情况下，终端是部分反射，波导中传输的既不是行波，也不是纯驻波，而是呈行驻波状态。 微波频率的测量 用吸收式频率计PX16(直读式)，测量范围8.2GHZ-12.4GHZ，误差≤±0.3%，当传输线中相当一部分功率进入频率计谐振腔内，而另一部分从耦合元件处反射回去。当调节频率计，使其自身空腔的固有频率与微波信号频率相同时产生谐振，用选频放大器测量，信号源须用内方波，重复频率为1KHZ左右，谐振时可从选放上观察到信号幅度明显减少，以减幅最大位置为判断频率测量值的论据。 微波功率的测量 用GX2C小功率计配小功率探头直接测量连续或脉冲调制的射频平均功率。GX2C属于热电偶型，热电偶膜片既是传输线终端负载电阻，又见电磁场能→热能→直流电动势的转换器件。 波导波长λg 的测量 λg在数值上为相邻两个驻波极值点（波腹或波节）距离的两倍，常采用测定驻波极小点的位置来求出λg 。 （1）用平均值法。找出两个相邻最小点的位置 D1和D2，移动探针在驻波最小点D1左右找出两个具有相同幅度（由选频放大器读出）的位置d1和d2，同样找出D2点左右的 d3和d4，则 D1 、D2的位置在测量线上通过标尺读出。 （2）用可变短路器。首先找出第一点最大点D1时，将选频放大器增益放大，来回转动可变短路器，记下最小点时可变短路器上的刻度位置X1，然后改变可变短路器，找出另一个相邻最小点D2，再记下可变短路器上刻度位置X2，则，通过测出λg,可计算出频率和自由空间波长，有一一对应的关系。 实验装置 YM1123标准信号发生器，GX2B小功率计，YM3892选频放大器，TC2b波导型测量线，（TS7厘米波导精密衰减器，PX16直读式频率计），BD-20A三厘米波导系统，探头若干。 实验内容与步骤 熟悉有关仪器的基本原理和使用方法，连接好仪器。连接线路如图1-1所示： 打开标准信号发生器的电源，电流调零，输出功率调到中档，输出频率调到10GHZ。信号工作方式置于“内方波”，重复频率用“X10档”1KHZ左右。 将选频放大器衰减档置于40dB档位，输入阻抗置200Ω，通频带置于32HZ。 将选频放大器接到晶体检波器输出端，缓慢旋转频率计在10GHZ左右，当输出幅度降低达到最低的时候，谐振腔（频率计）处于谐振状态，此时频率计的读数就是信号源的输出频率f。 当频率计不处于谐振状态时，将选频放大器接到TC2b测量线上，测量端口接上可变短路器，缓慢移动测量探针，测出相邻两个极值点附近的两点坐标，测两组数据；再用平均值方法，计算波导波长，测三组数据。 位置1（mm） 位置2（mm） （mm） 标准信号源仍开机不动。将功率计开机调整，并将校准因子调节好（例信号源为10.0GHZ时，标准因子调95%），再接上探头。然后把GX2-T3功率探头与信号源和功率计连接，慢慢增大信号源的输出功率