微波实验 MICROWAVE EXPERIMENTS 同济大学应用物理糸 子生:徐敏王备 指导老师:徐少磊
微 波 实 验 MICROWAVE EXPERIMENTS 同济大学应用物理系 学生：徐敏 王备 指导老师：徐少磊
微波简介 什么是微波 微波的特点 微波的应用 微波技术的内容和研究方法
微波简介 • 什么是微波 • 微波的特点 • 微波的应用 • 微波技术的内容和研究方法
微波简介一什么是微波 微波是无线电波中波长最短的电磁波,它包括从1 0 mm的波长范圄,其频率范围从300MHz~3000GH z。划分为四个波段,如下表所示 频率范围 波段名利 波长范围 GH2)频段名称 分米波 m10 cm 0.3~3 超高频UHF 厘米波 10 cmlc 特高频SHF 米波 10mm~1 30~300 极高频EHF 正毫米波 m m 300~300 0 超级高频
微波简介－什么是微波 微波是无线电波中波长最短的电磁波，它包括从１ｍ～０. １ｍｍ的波长范围，其频率范围从３００ＭＨｚ～３０００ＧＨ ｚ。划分为四个波段，如下表所示： 波段名称 波长范围 频率范围 （ＧＨｚ） 频段名称 分米波 1ｍ～１０ｃｍ ０.３～３ 超高频ＵＨＦ 厘米波 １０ｃｍ～１ｃ ｍ ３～３０ 特高频ＳＨＦ 毫米波 １０ｍｍ～１ｍ ｍ ３０～３００ 极高频ＥＨＦ 亚毫米波 １ｍｍ～０.１ｍ ｍ ３００～３００ ０ 超级高频
微波简介一微波的特点 波长极短,它与所使用的元件、设备的尺寸可比拟。比地 球上一般物体的几何尺寸小得多或在同一数量级上。 微波的频率很高,在不太大的相对带宽下可用带宽很宽, 所以信息容量大。并且在微波波段的电波能穿透电离层。 微波的振荡周期极短,与电子在电真空器件中的渡越时间 相似。所以低频的电子器件在微波阶段都不能使用。 似光性,微波介于一般无线电波与光波之间,宅不仅具有 无线电波的性质,还具有光波的性质,以光速直线传播, 有反射、衍射、干涉等现象
微波简介－微波的特点 • 波长极短，它与所使用的元件、设备的尺寸可比拟。比地 球上一般物体的几何尺寸小得多或在同一数量级上。 • 微波的频率很高，在不太大的相对带宽下可用带宽很宽， 所以信息容量大。并且在微波波段的电波能穿透电离层。 • 微波的振荡周期极短，与电子在电真空器件中的渡越时间 相似。所以低频的电子器件在微波阶段都不能使用。 • 似光性，微波介于一般无线电波与光波之间，它不仅具有 无线电波的性质，还具有光波的性质，以光速直线传播， 有反射、衍射、干涉等现象
微波简介一微波的应用 微波应用始于20世纪三十年代,开始主要是通信和 微波通信特点是信息容量大,抗干扰能力强。 利用被测物体的介电常数、导磁糸数、电阻率与周围 物质的差异而产生的反射信号,可制成探地雷达、流车雷 达等。 人们利用微波的热效能和生物效能,还与别的产业相 结合,形成一些新的边缘学科,如:微波气象学、微波射 电天文学、微波波谱学、微波生物学等等
微波简介－微波的应用 微波应用始于２０世纪三十年代，开始主要是通信和 雷达。 微波通信特点是信息容量大，抗干扰能力强。 利用被测物体的介电常数、导磁系数、电阻率与周围 物质的差异而产生的反射信号，可制成探地雷达、汽车雷 达等。 人们利用微波的热效能和生物效能，还与别的产业相 结合，形成一些新的边缘学科，如：微波气象学、微波射 电天文学、微波波谱学、微波生物学等等
微波简介一微波技术的内容和研究方法 内容: 微波的产生、放大、传输、变换、检测、测量、发射 接收,以及与之相对应的微波元器件和设备等 方法: 根据麦克斯韦方程对各种特定的边值问题进行求解 即人们常说的“场解法”。 对于一些本质上是属于场的问题,在一定条件下可以 转化为电路的问題,应用“路论法”进行求解。 在研究工程中的电磁场问题肘,常将场解法与路论法 结合起来使用
微波简介－微波技术的内容和研究方法 内容： 微波的产生、放大、传输、变换、检测、测量、发射 与接收，以及与之相对应的微波元器件和设备等。 方法： 根据麦克斯韦方程对各种特定的边值问题进行求解， 即人们常说的“场解法”。 对于一些本质上是属于场的问题，在一定条件下可以 转化为电路的问题，应用“路论法”进行求解。 在研究工程中的电磁场问题时，常将场解法与路论法 结合起来使用
第一部分;微波测量实验 ①晶体检波器的校准 ②直接法测量驻波糸数 ③波长和阻抗的测量
第一部分：微波测量实验 ① 晶体检波器的校准 ② 直接法测量驻波系数 ③ 波长和阻抗的测量
微波测量实验一晶体检波器的校准 测量放大 实验原理: 器 晶体检波器的校准就是晶体 微波信号 短路板 检波率n的校准。 测量线中全反射的驻波的电 场分布 图()晶体检波器校准方框图 2丌 E=Emx sind 某一d处的检波电流l(d)就对应着该d处的相对场强 E(d/Emax 只要测出l(d),就可知道E( d)/Emax这就是晶体检波器的 校准依据
微波测量实验－晶体检波器的校准 微波信号 源 测量放大 器 短路板 图(1)晶体检波器校准方框图 实验原理： 晶体检波器的校准就是晶体 检波率ｎ的校准。 测量线中全反射的驻波的电 场分布 某一d处的检波电流I(d) 就对应着该d处的相对场强 E(d)/Emax 只要测出I(d)，就可知道E(d)/Emax这就是晶体检波器的 校准依据
微波测量实验一晶体检波器的校准 实验步骤 将测量线终端接短路板 凋节信号源加到测量线上的功率 60 确定相邻波节点的距离求出波导波长 由上式算出E()/E=随d的分布测出画 相应的1(d分布(约10个点)作出 E/Emax 0.30.50.70.91.1 校准曲线l(d E 图(2)用全对数坐标求晶体检波率 E max max IdE( 由于 E 所以 两边取对数 eld nlg E max max n= Eld 所以晶体检波率η由校准曲线斜率求得 E
微波测量实验－晶体检波器的校准 实验步骤： • 将测量线终端接短路板 • 调节信号源加到测量线上的功率 • 确定相邻波节点的距离求出波导波长 • 由上式算出 随d的分布 测出 相应的 分布（约10个点）作出晶体 校准曲线 由于 所以 两边取对数 所以晶体检波率n由校准曲线斜率求得 g ( ) max E d / E I(d) ( ) ( ) = max Emax E d f I I d I(d) kE (d) n = ( ) ( ) n E E d I I d = max max ( ) ( ) max max lg lg E E d n I I d = ( ) ( ) max max lg lg E E d I I d n = 图(2)用全对数坐标求晶体检波率
微波测量实验一直接法测量驻波系数 实验原理 测量放大 微波元件的驻波糸数是 输入波导中最大点场强和 最小点场强之比 微波信已口隔离器 可变衰 被测器 号源 减器 E 波导测量线 p=max E 图(1)直接法测量驻波系数 当卩不大于6肘可直接沿测量线测量驻波最大点和最小点的场强得 到这就是直接法测量驻波糸数
微波测量实验－直接法测量驻波系数 min max E E = 微波信 号源 隔离器 可变衰 减器 波导测量线 被测器 件 测量放大 器 图（1）直接法测量驻波系数 实验原理： 微波元件的驻波系数是 输入波导中最大点场强和 最小点场强之比 当ρ不大于6时可直接沿测量线测量驻波最大点和最小点的场强得 到这就是直接法测量驻波系数