波導(dǎo)傳輸及基本測(cè)量

1、微波的波導(dǎo)傳輸與基本測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?了解波導(dǎo)系統(tǒng)的幾種工作狀態(tài)，掌握波導(dǎo)元件的使用方法。 2掌握用駐波測(cè)量線測(cè)量駐比及波導(dǎo)波長(zhǎng)的方法。3掌握微波頻率和功率的測(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.微波是一種頻率很高的電磁波，按目前的劃分，頻率在300兆赫至300千兆赫 之間屬于微波波段。對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為1米到1毫米。一般將它再細(xì)分為三個(gè)小的波 段，即：分米波段、厘米波段、毫米波段，本實(shí)驗(yàn)中將使用厘米波段微波，波 長(zhǎng)為3厘米。波長(zhǎng)在1毫米以下至紅外線之間的電磁波稱為“亞毫米波”，這是一個(gè)正在開(kāi) 發(fā)的波段。測(cè)量原理圖如下：2微波沿普通的雙股導(dǎo)線傳輸時(shí)，會(huì)大量地向周圍空間輻射，同時(shí)由于電流的趨膚效應(yīng)

2、，導(dǎo)線的熱損耗也急劇增大，這些都使微波能量無(wú)法有 效地傳輸，因此，一般不用雙導(dǎo)線來(lái)傳送微波。常用的微波傳輸線為同 軸線、波導(dǎo)管、帶狀線等，本實(shí)驗(yàn)采用波導(dǎo)管傳輸線，以下簡(jiǎn)稱波導(dǎo).波導(dǎo)是截面為矩形或圓形的金屬管，如圖lva所示。電磁場(chǎng)在金屬 管內(nèi)傳播，損耗很小。矩形波導(dǎo)圓波導(dǎo)3 測(cè)量原理本實(shí)驗(yàn)的線路如圖10所示,波長(zhǎng)計(jì)除了外接的一個(gè)外，在實(shí)驗(yàn)所用 FL_2A型號(hào)源中也附有一個(gè)，可選擇使用。W短路器毫伏計(jì)選頻放人器H吸收負(fù)命4駐波測(cè)量包括兩部分內(nèi)容，即(1)測(cè)定電場(chǎng)波腹和波節(jié)處的場(chǎng)強(qiáng)Ehkix和 Emin,利用它們可以計(jì)算出駐波比等。(2)測(cè)定波節(jié)之間V或波腹之間的距 離，求得波導(dǎo)波長(zhǎng)，為求得測(cè)量結(jié)

3、果準(zhǔn)確，常采用下述測(cè)量及計(jì)算方法：1、小駐波比(1.005<P<1.5)當(dāng)檢波器工作于平方率特性區(qū)時(shí):在這種情況下，駐波波腹和波節(jié)都不尖銳，需多測(cè)幾個(gè)波腹和波節(jié)的 場(chǎng)強(qiáng)，求其平均值：.同樣,DiminD2min5.交叉讀數(shù)法測(cè)波導(dǎo)波長(zhǎng)波導(dǎo)波長(zhǎng)'的測(cè)定一般為測(cè)定兩個(gè)波節(jié)的位置，這樣由探針引入的誤差> 最小，為了準(zhǔn)確測(cè)定波節(jié)的位置，常采用交叉讀數(shù)法。方法是，不直接測(cè) . 量最小點(diǎn)的位置，而是在最小點(diǎn)兩側(cè)找到兩個(gè)電流讀數(shù)相同的點(diǎn)，記下它 們的位置分別為D和D1“V如圖12>則有:Dimin = (Dr+Dln)/2D2min 二(D24D2J/2曲此可得波導(dǎo)波長(zhǎng)?cg

4、=2(D2mm-D 1 min)o實(shí)驗(yàn)二反射式速調(diào)管工作特性的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、熟悉微波信號(hào)源及儀表、波導(dǎo)元件的正確使用方法。2、熟悉反射式速調(diào)管的工作原理,并測(cè)定XFL2A信號(hào)源中反射式速 調(diào)管的工作特性曲線。3、根據(jù)速調(diào)管的工作特性曲線，提出使用該管的設(shè)想。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.本實(shí)驗(yàn)將采用兩種方法對(duì)速調(diào)管的特性進(jìn)行觀察研究。第一種方法是逐點(diǎn)描述法（即靜態(tài)法），方法是逐點(diǎn)改變反射極電壓，測(cè)量在不同反射極電壓時(shí)振蕩器的輸出功率和振蕩頻率，這樣就可以繪制出速調(diào)管的工作特性曲線，即P.UI曲線和fUi曲線。這是一個(gè)比較精確的方法，但由于本實(shí)驗(yàn)所用的XFL2A型信號(hào)源中反射極電壓調(diào)節(jié)范圍較窄，用這種

5、方法只能觀察到兩個(gè)振蕩模，因而只適用于研究最佳振<蕩模的特性，實(shí)驗(yàn)線路見(jiàn)圖13 （用虛線連接的儀器在第二種方法時(shí)才用）。. 在對(duì)系統(tǒng)調(diào)匹配，并適當(dāng)調(diào)節(jié)可變衰減器使示數(shù)合適后，即可進(jìn)行測(cè)量。第二種方法是所謂動(dòng)態(tài)觀察法，采用這種方法可以直接在示波器上顯 示各個(gè)振蕩模的形狀，進(jìn)行測(cè)量分析，十分直觀方便。這時(shí)需將一個(gè)調(diào)制信號(hào)加到速調(diào)管反射極上，實(shí)驗(yàn)中是采用音訊一甲型音頻 信號(hào)發(fā)生器做調(diào)制信號(hào)源，它的輸出電壓較高，因而可以使速調(diào)管的反射極電壓 有比較大的變動(dòng)，觀察到較多的振蕩模。音訊一甲只有正弦信號(hào)輸出，在示波器 > 使用內(nèi)部掃描時(shí)基時(shí)，觀察到的振蕩模形狀是失真的。為了避免失真可用音訊一 q甲的信號(hào)輸出作為示波器的掃描時(shí)基。如果采用鋸齒信號(hào)作為調(diào)制電壓，則可以 ° 對(duì)速調(diào)管的工作特性進(jìn)行更好的觀察。在觀察振蕩模時(shí)，如果調(diào)節(jié)波長(zhǎng)計(jì)v串在線路中的吸收式波長(zhǎng)計(jì)>旋鈕至適當(dāng)位置， . 可以觀察到“吸收谷”的存在，如圖14所示，這是由于當(dāng)腔體的固有頻率與波導(dǎo) '中的微波信號(hào)頻率一樣時(shí)，腔體會(huì)通過(guò)耦合孔吸收一