徽波技术实验 微波技术是近代发展起来的一门尖端技术，在通信、雷达、微波加热等领域有者广泛的应用。 本实验是了解微波性能的基本实验。学生通过测量反射式速调管和检波晶体的工作特性，测量驻波 比，观察微波载波和辐射等现象，了解微波的产生和传播的特性，并对微波通信的原理有基本了解 实验一、微波测试系统的认识与调试 一、实验目的 1、了解微波测试系统的组成及各部分的作用， 2、正确认识与使用实验仪器。 3、了解微波振荡管 反射速调管振荡器特性 了解微波信号源的工作方式及信号的检测方法 5、 掌握用交叉读数法测波导波长的方法。 二、实验原理 1、微波测试系统的基本组成： 等效信号源部分：测量电路部分；指示检测部分。 功率监视单元 指示器 指示器 选频放大器 视 元 检被 可变衰减舞 信号源隔离器 定向精合瓶 定向精合 测量线 晶体检波 等效源 测量电路 2、反射速调管的振荡特性 三种工作方式：等幅（连续波）方式，方波调制方式，锯齿波调制方式。 (注意预习三种方式的工作情况及适用环境，信号的检测手段，信器、仪表及号特征。】 3、交叉读数法测量波导波长： (1)检查系统连接的平稳，工作方式选择为方波调制，使信号源工作于最佳状态。 (2)用直读式频率计测量信号频率，并配合信号源上的频率调谐旋纽调整信号源的工作频率 使信号源的工作频率为9000MH (3)测量线终端换接短路板，使系统处于短路状态。将测量线探针移至测量线的一端。 (4)按交叉读数法测量波导波长：
微波技术实验 微波技术是近代发展起来的一门尖端技术，在通信、雷达、微波加热等领域有着广泛的应用。 本实验是了解微波性能的基本实验。学生通过测量反射式速调管和检波晶体的工作特性，测量驻波 比，观察微波载波和辐射等现象，了解微波的产生和传播的特性，并对微波通信的原理有基本了解。 实验一、微波测试系统的认识与调试 一、实验目的 1、了解微波测试系统的组成及各部分的作用， 2、正确认识与使用实验仪器。 3、了解微波振荡管——反射速调管振荡器特性。 4、了解微波信号源的工作方式及信号的检测方法。 5、掌握用交叉读数法测波导波长的方法。 二、实验原理 1、微波测试系统的基本组成： 等效信号源部分；测量电路部分；指示检测部分。 频 指示器 率 指示器 监 视 单 元 可变衰减器 信号源 隔离器 定向耦合器 定向耦合器 测量线 晶体检波器 等效源 测量电路 2、反射速调管的振荡特性： 三种工作方式：等幅（连续波）方式，方波调制方式，锯齿波调制方式。 （注意预习三种方式的工作情况及适用环境，信号的检测手段，信器、仪表及号特征。） 3、交叉读数法测量波导波长： （1）检查系统连接的平稳，工作方式选择为方波调制，使信号源工作于最佳状态。 （2）用直读式频率计测量信号频率，并配合信号源上的频率调谐旋钮调整信号源的工作频率， 使信号源的工作频率为 9000MHz 左右。 （3）测量线终端换接短路板，使系统处于短路状态。将测量线探针移至测量线的一端。 （4）按交叉读数法测量波导波长： 1
交叉读数法测量 波导波长 do=(d+d2)/2 do =(da+dzz)/2 - 则：g=2×4-dol d13 d2 、d 三、注意事项 1、须率计的使用：领率计是用来测量领率的仪器，而不是用来调整须率的微波元器件 2、注意了解反射速调管信号源中的锯齿波调制方式。 3、波导波长的测量方法中要注意电流值1。不要太大，尽量不要在测量线的两端进行测量，读数 要细心。 四、数据处理及报告总结 】、正确丽出激波测试系统的基木框图 、简要正确地指述测试系统中各个元器件的性能及用途。 3、计算用交叉读数法测得的波导波长
交叉读数法测量 波导波长 ( )/ 2 ( )/ 2 02 21 22 01 11 12 d d d d d d = + = + 则：λg = 2× d02 − d01 三、注意事项 1、频率计的使用：频率计是用来测量频率的仪器，而不是用来调整频率的微波元器件。 2、注意了解反射速调管信号源中的锯齿波调制方式。 3、波导波长的测量方法中要注意电流值 不要太大，尽量不要在测量线的两端进行测量，读数 要细心。 0 I 四、数据处理及报告总结 1、正确画出微波测试系统的基本框图； 2、简要正确地描述测试系统中各个元器件的性能及用途。 3、计算用交叉读数法测得的波导波长 2
实验二、驻波分布特性的测量 一、实验目的 1、通过测量，观察测量线终端接不同负载（短路、开口、匹配负载）时系统中形成的驻波分布 情况 2、掌握用直读法测量负载驻波比的步骤。 二、实验原理 通过对微波技术基础中微波技术知识的学习，我们已经知道，对于理想的均匀矩形波导系统， 在其中传输的主模是H1。(TE1。)模，但是由于负载终端的失配，在波导中会有反射波的存在，这 样，在波导系统中呈现的是驻波分布状态。在终端负载阻抗不同的情况下，所形成的驻波分布也就 是现不同的特点 如终端短路时，传输线中形成 的是纯驻波 态，而在匹配情 下就是行波分 布状态，在任意阻抗情况下，驻波分布的波形在幅度上也就不一样。我们可以利用测最线，在终端 接不同负载时，在测量线上不同的点处测量出所对应的检波电流的值，那么就可以根据~1的关 系描绘出驻波分布特性图.波导中微波信号的分布状态决定于终端的反射系统，也就是决定于终端 的负载的阻抗，而描述分布状态的重要参数是驻波比，或者说是反射系数。当波导终端接任意的负 载阻抗时，在小信号工作条件下，可以根据下面的公式来计算驻波比： [其中，Im和Imm分别是驻波的波腹点的检波电流值和波节点的检波电流值.] 在实际的实验中，我们测量驻波比的方法是直读法，所使用的仪器是选频放大器。在选频放大 器上，有驻波比指示的刻度线。直读法操作的具体步骤如下： 在终端接上所要测量的负载，然后将测量线的探针移到测量线的中间部位的某个波腹点，并通 过调节衰减量，将波腹点的检波电流值调整为1O0A,即在选放上指针处在满量程。接着将测量线 探针移到波节点的位置，那么这个时候读取选频放大器上驻波比刻度线所对应的值，就是终端负载 的驻波比的值， 实验装置如下图： [达期皮大带 信号源码肉器白可安贼器尸频*计曰测最线 转测负我 匹究负载 目妇路板 品体检放器
实验二、驻波分布特性的测量 一、实验目的 1、通过测量，观察测量线终端接不同负载（短路、开口、匹配负载）时系统中形成的驻波分布 情况。 2、掌握用直读法测量负载驻波比的步骤。 二、实验原理 通过对微波技术基础中微波技术知识的学习，我们已经知道，对于理想的均匀矩形波导系统， 在其中传输的主模是H１０（TE１０）模，但是由于负载终端的失配，在波导中会有反射波的存在，这 样，在波导系统中呈现的是驻波分布状态。在终端负载阻抗不同的情况下，所形成的驻波分布也就 呈现不同的特点，如终端短路时，传输线中形成的是纯驻波分布状态，而在匹配情况下就是行波分 布状态，在任意阻抗情况下，驻波分布的波形在幅度上也就不一样。我们可以利用测量线，在终端 接不同负载时，在测量线上不同的点处测量出所对应的检波电流的值，那么就可以根据ｄ～ｉ的关 系描绘出驻波分布特性图．波导中微波信号的分布状态决定于终端的反射系统，也就是决定于终端 的负载的阻抗，而描述分布状态的重要参数是驻波比，或者说是反射系数。当波导终端接任意的负 载阻抗时，在小信号工作条件下，可以根据下面的公式来计算驻波比： min max I I S = ［其中， I max 和 I min 分别是驻波的波腹点的检波电流值和波节点的检波电流值．］ 在实际的实验中，我们测量驻波比的方法是直读法，所使用的仪器是选频放大器。在选频放大 器上，有驻波比指示的刻度线。直读法操作的具体步骤如下： 在终端接上所要测量的负载，然后将测量线的探针移到测量线的中间部位的某个波腹点，并通 过调节衰减量，将波腹点的检波电流值调整为 100µA，即在选放上指针处在满量程。接着将测量线 探针移到波节点的位置，那么这个时候读取选频放大器上驻波比刻度线所对应的值，就是终端负载 的驻波比的值。 实验装置如下图： 3
三、实验内容 1、保证测量系统连接的平稳，选择信号源的工作方式为方波调制方式，调整信号的输出大小， 保证选频放大器上指针不超过量程。用频率计配合信号源上的调谐旋钮，将信号的工作调整为 9370MH 2、测量线终端接上短路板，将测量线探针移到测量线的一端，然后移动探针到测量线的另一端。 并在移动过程中，选择合适的位置，记录测量线探针的位置d(mm)以及对应的检波电流值I(μA)。 在终端短路的情况下，要测量包括三个波腹点和两个波节点在内，并在每个波腹点和波节点之间测 量4个占，即总共测量至小25个占 按同样的方法分别测量终端开口 终端接匹配负载时的驻波分布 4、在终端开口和接 配负载的情祝下，用直读法测量负载的驻波比，记录数据。 5、在所测量的所有数据填入下表： 测量次数12345678910. 驻波比 短探针位(mm) 路 检波电流(A) 开 探针位置(mm) 口检波电流(A) 匹探针位置(mm) 配检波电流（A) 四、数据处理及报告总结 1、在同一坐标系下，按相同的比例，根据测量得到的数据绘制出在短路、开口、匹配三种情况 下驻波分布特性图。 2、根据测量的数据以及用直接计算驻波比的公式计算三种负载的驻波比，并与用直读法测量的 驻波比作比较
三、实验内容 1、保证测量系统连接的平稳，选择信号源的工作方式为方波调制方式，调整信号的输出大小， 保证选频放大器上指针不超过量程。用频率计配合信号源上的调谐旋钮，将信号的工作调整为 9370MHz。 2、测量线终端接上短路板，将测量线探针移到测量线的一端，然后移动探针到测量线的另一端， 并在移动过程中，选择合适的位置，记录测量线探针的位置ｄ（mm）以及对应的检波电流值Ｉ（µA）。 在终端短路的情况下，要测量包括三个波腹点和两个波节点在内，并在每个波腹点和波节点之间测 量 4 个点，即总共测量至小 25 个点。 3、按同样的方法分别测量终端开口，终端接匹配负载时的驻波分布。 4、在终端开口和接匹配负载的情况下，用直读法测量负载的驻波比，记录数据。 5、在所测量的所有数据填入下表： 测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ．．． 驻波比 短 探针位置（mm） ．．． 路 检波电流（µA） ．．． 开 探针位置（mm） ．．． 口 检波电流（µA） ．．． 匹 探针位置（mm） ．．． 配 检波电流（µA） ．．． 四、数据处理及报告总结 1、在同一坐标系下，按相同的比例，根据测量得到的数据绘制出在短路、开口、匹配三种情况 下驻波分布特性图。 2、根据测量的数据以及用直接计算驻波比的公式计算三种负载的驻波比，并与用直读法测量的 驻波比作比较。 4
实验三、晶体定标与色散特性的测量 一、实验目的 1、掌握品体检波器特性定标的方法。 2、观测波导系统的色散特性 二、实验原理 实验装置如下图： 选频放大器 信号源隔离器可支京诚器☐籁率计☐测量钱 待测负载 在微波测试系统中，微波能量通常是经过二极管检波后送到指示器（选频放大器、示波器），所 以在选频放大器上指示的是检波电流值1（单位：A),而驻波分布特性指的是电场分布，因此利用 检波电流来计算驻波比时，必须用实验法确定E与I的关系。当加在二极管两端的电压为V时，与 流过品体的检波电流有如下关系： I=KV /11 式中，K为常数，n为检波率。而电压V与探针所在处的电场E是成比例的，所以有 I=K'E (2) 式中，K是比例常数.那么根据式(2)描出的曲线即为晶体定标曲线。 1、利用终端短路法来进行晶体定标： 当波导终端短路时，电场分布为： .in (3) 式中，Em为电场强度幅值，g为波导波长，I为距驻波节点的距离. 由(2)(3)式可得： 1=ksin2” (4)》 式中K为常数，对(4)式取对数有： g1=1gK+mlen2 (5) g 曲线~S n2π 即为晶体二极管的定标曲线，而曲线g~g g n2红的斜率即为检波律 “g n.若将1与5in 2π 标在全对数据坐标纸上，作出lg1~Igsin 2π 曲线，则曲线的斜率即为晶体 检波率n 通常在检波功率电平较小（对调制波而言，输出电压不大于个毫伏，对连续波而言，输出电
实验三、晶体定标与色散特性的测量 一、实验目的 １、掌握晶体检波器特性定标的方法。 ２、观测波导系统的色散特性。 二、实验原理 实验装置如下图： 在微波测试系统中，微波能量通常是经过二极管检波后送到指示器（选频放大器、示波器），所 以在选频放大器上指示的是检波电流值 I（单位：µA），而驻波分布特性指的是电场分布，因此利用 检波电流来计算驻波比时，必须用实验法确定 E 与 I 的关系。当加在二极管两端的电压为 V 时，与 流过晶体的检波电流有如下关系： I＝KVｎ （１） 式中，K 为常数，ｎ为检波率。而电压 V 与探针所在处的电场 E 是成比例的，所以有 I＝K’En （２） 式中，K’是比例常数．那么根据式（２）描出的曲线即为晶体定标曲线。 1、利用终端短路法来进行晶体定标： 当波导终端短路时，电场分布为： ｜E｜＝ l g Em λ 2π sin （3） 式中，Em 为电场强度幅值，λg 为波导波长，l 为距驻波节点的距离． 由（２）（３）式可得： I＝K n l λg 2π sin （４） 式中 K 为常数，对（４）式取对数有： l g I K n λ 2π lg = lg + lg sin （5） 曲线 I～ l λg 2π sin 即为晶体二极管的定标曲线，而曲线 l g I λ 2π lg ~ lg sin 的斜率即为检波律 n．若将 I 与 l λg 2π sin 标在全对数据坐标纸上，作出 l g I λ 2π lg ~ lg sin 曲线，则曲线的斜率即为晶体 检波率 n。 通常在检波功率电平较小（对调制波而言，输出电压不大于 n 个毫伏，对连续波而言，输出电 5
流不大于10uA)的条件下，可认为晶体检波特性是平方律的，即n=2. 2、色散特性指的是波导波长与颜率的关系： 波导中传播的电磁波的相速和群速均是频率的函数，波速频率的变化称为色散。T正波和TM波 都是色散型波 波导是色散型传输线 由于色放会使电磁波群在传输地过程中产生失真、畸变，频 率越宽，畸变越显著。在3CM波段： 因为：g= ,所以：。=f入g= 图 当∫趋于时，趋于无穷，趋于零，能量不能传输。 三、实验内容及步骤 1、测量线终端接上短路板，调整信号源频率为937OMz。调整信号输出幅度，并调谐测量线探 针，使系统处于最佳工作状态 2、移动测量线探针至测量线中间位置的波腹点上，调整信号输出幅度，使此时选放上电流指示不 超过满量程，然后移动探针至相邻波节点的位置，记录些时探针的位置值d(mm)。然后按下表分别 测最相关点数据： 相对电场强度 图针位置(mm) 电表读数1 测量点与波节点相对位 实际位置d+L(mm) (uA) 移L(mm) 0.0 0.0= 01 λJ63= 02 /313= 03 g20.6 0.4 15.3 0.5 入/12= 06 9R= 0.7 /81= 0 g6.& /5.6 1.0 人4口 3、从930OMhz~9400M的范围内按一定的频率间隔改变信号源频率（不少于十个点），并用频 率计测出其实际值（或者直接从信号源的频率刻度上读出频率值），然后用交叉读数法测最驻波比。 记录数据 四、实验数据处理 根据测量数据绘制晶体定标曲线及色散特性曲线
流不大于１０µA）的条件下，可认为晶体检波特性是平方律的，即 n＝２． 2、色散特性指的是波导波长与频率的关系： 波导中传播的电磁波的相速和群速均是频率的函数，波速频率的变化称为色散。TE 波和 TM 波 都是色散型波，波导是色散型传输线。由于色散会使电磁波群在传输地过程中产生失真、畸变，频 率越宽，畸变越显著。在３CM 波段： 因为： 2 0 0 2 1 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = a g λ λ λ ，所以： 2 0 0 1 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − = = c p g c v f λ λ λ 2 0 1 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = − c g v c λ λ 当 f 趋于 f c 时，v p 趋于无穷，v g 趋于零，能量不能传输。 三、实验内容及步骤 1、测量线终端接上短路板，调整信号源频率为 9370Mhz。调整信号输出幅度，并调谐测量线探 针，使系统处于最佳工作状态。 2、移动测量线探针至测量线中间位置的波腹点上，调整信号输出幅度，使此时选放上电流指示不 超过满量程，然后移动探针至相邻波节点的位置，记录些时探针的位置值 d(mm)。然后按下表分别 测量相关点数据： 相对电场强度 探针位置（mm） l λ g 2π sin 测量点与波节点相对位 移 L(mm) 实际位置 d+L(mm) 电表读数 I (uA) 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.0= λg/63= λg/31.3= λg/20.6= λg/15.3= λg/12= λg/9.8= λg/8.1= λg/6.8= λg/5.6= λg/4= 3、从 9300Mhz~9400Mhz 的范围内按一定的频率间隔改变信号源频率（不少于十个点），并用频 率计测出其实际值（或者直接从信号源的频率刻度上读出频率值），然后用交叉读数法测量驻波比。 记录数据。 四、实验数据处理 根据测量数据绘制晶体定标曲线及色散特性曲线。 6