微波基本參數(shù)的測量-原理

1、微波基本參數(shù)的測量一、實驗?zāi)康?、了解各種微波器件；2、了解微波工作狀態(tài)及傳輸特性；3、了解微波傳輸線場型特性；4、熟悉駐波、衰減、波長（頻率）和功率的測量；5、學(xué)會測量微波介質(zhì)材料的介電常數(shù)和損耗角正切值。二、實驗原理微波系統(tǒng)中最基本的參數(shù)有頻率、駐波比、功率等。要對這些參數(shù)進行測量，首先要了解電磁波在規(guī)則波導(dǎo)內(nèi)傳播的特點，各種常用元器件及儀器的結(jié)構(gòu)原理和使用方法，其次是要掌握一些微波測量的基本技術(shù)。1、導(dǎo)行波的概念：由傳輸線所引導(dǎo)的，能沿一定方向傳播的電磁波稱為“導(dǎo)行波”。導(dǎo)行波的電場E或磁場H都是x、y、z三個方向的函數(shù)。導(dǎo)行波可分成以下三種類型：（A）橫電磁波（TEM波）：TEM波的特

2、征是：電場E和磁場H均無縱向分量，亦即：E0,H=0。電場E和磁場H,都是TOC o 1-5 h zZz純橫向的。TEM波沿傳輸方向的分量為零。所以，這種波是無法在波導(dǎo)中傳播的。（B）橫電波（TE波）：TE波即是橫電波或稱為“磁波”（H波），其特征是E0，而H豐0。亦即：電場E是純橫向的，Zz而磁場H則具有縱向分量。（C）橫磁波（TM波）：TM波即是橫磁波或稱為“電波”（E波），其特征是H0，而E豐0。亦即：磁場H是純橫向的，Zz而電場E則具有縱向分量。TE波和TM波均為“色散波”。矩形波導(dǎo)中，既能傳輸TE波,又能傳輸TM波（其中m代表電場mmmm或磁場在X方向半周變化的次數(shù)，n代表電場或磁場

3、在y方向半周變化的次數(shù)）。2、波導(dǎo)管：波導(dǎo)管是引導(dǎo)微波電磁波能量沿一定方向傳播的微波傳輸系統(tǒng)，有同軸線波導(dǎo)管和微帶等，波導(dǎo)的功率容量大，損耗小。常見的波導(dǎo)管有矩形波導(dǎo)和圓波導(dǎo)，本實驗用矩形波導(dǎo)。y矩形波導(dǎo)的寬邊定為x方向，內(nèi)尺寸用a表示。窄邊定為y方向，內(nèi)尺寸用b表示。TE10波以圓頻率,自波導(dǎo)管開口沿著z方向傳播。在忽略損耗，且管內(nèi)充滿均勻介質(zhì)（空氣）下，波導(dǎo)管內(nèi)電磁場的各分量可由麥克斯韋方程組以及邊界條件得到：,.xa.xE-josm（）ej（，t-Pz），H=josm（）ej（，Tz）yaxaHcos(,X0(tpz)，za其中，位相常數(shù)九.1，波導(dǎo)波長九4ghf2,EEE，B-xyz九

4、g3、波導(dǎo)管中的微波參數(shù)：(1)臨界波長九:c。只有當自由空間的波長九小于臨界波長九c時,2矩形波導(dǎo)中傳播的色散波，都有一定的“臨界波長”電磁波才能在矩形波導(dǎo)中得到傳播。TE波或TM波的臨界波長公式為：九mmmmcmn()2+()2ab(2)波導(dǎo)波長九和相速V、群速Vc：g色散波在波導(dǎo)中的波長用九表示。波導(dǎo)內(nèi)由入射波與反射波疊加而成的合成波，其相平面?zhèn)鞑サ乃俣确Q為g相速V。群速Vc是表示能量沿波導(dǎo)縱向傳播的速度，其關(guān)系為V*Vc2。因為，波導(dǎo)中電磁波是成“之”c字形并以光速傳播的。所以，波導(dǎo)波長九將大于自由空間的波長九。同時，相速V也大于光速C。它們之間的相互關(guān)系為：九，V九*fC九，g九1-

5、(九)1-(入)cc圖1(3)示出了電磁波在波導(dǎo)中傳播的方向。反射系數(shù)r和駐波比p:波導(dǎo)終端接入負載后，由于負載性質(zhì)的不同，電磁波就將在終端產(chǎn)生不同程度的反射。如用Zc表示傳輸線的特性阻抗，用ZL表示負載阻抗。則反射系數(shù)r為：ZZrrIZ+ZCL可見，反射系數(shù)r是個復(fù)數(shù)。當特性阻抗z與負載阻抗z相等(即接入匹配負載)時：IrI=0，入射波CL全部被負載吸收而無反射。當終端短路(微波技術(shù)中的短路是指系統(tǒng)終端接入全反射負載，即z0)時：r=1,L入射波被負載全部反射。微波技術(shù)中，還經(jīng)常使用駐波比P來描述傳輸線阻抗匹配的情況。波導(dǎo)中駐波比被定義為：波導(dǎo)中駐波電場最大值和電場最小值之比，即:ei+1r

6、|Pmax，駐波比P與反射系數(shù)r之間的關(guān)系應(yīng)為：P廠Ei|r|min由此，從圖2中(a)、(b)、(c)可看出電場在波導(dǎo)中的分布情況。在負載匹配情況下有：=0及p=1；波導(dǎo)中傳播的是“行波”，其幅值為E；i在負載短路情況下有：=1及p=，；波導(dǎo)中傳播的是“純駐波”，其幅度值為21EI；i在其它任意負載下有：01及1p，；波導(dǎo)中傳播的是“行駐波”，其幅度(1+)IEI。i傳輸線的目的是要無損的傳輸功率，故常希望工作在負載阻抗匹配的情況下。圖2不同負載情況下電場在波導(dǎo)中的分布圖反射系數(shù)和駐波比波在無限長的波導(dǎo)管中沿z方向傳播，構(gòu)成行波，現(xiàn)只考慮某時刻t的傳輸狀態(tài)，略去ejt因子，則aE=Ee；Pi

7、，E=。若波導(dǎo)不是無限長的均勻?qū)w，則存在反射波，電場由入射波和反射波疊加而成,TOC o 1-5 h zy00兀E=EejPz+EejPz，E和E分別表示入射波和反射波的振幅，將距離L的原點取在終端負載的反射面上,yirir則上式變?yōu)镋=Ee-jpi+Eejp1。yir定義反射系數(shù)R(L)為波導(dǎo)中某橫截面處的電場反射波與入射波之比，即：Ee-jPlR(L)=i=R(0)e-j2p1，其中R(0)=IR(0)Iej，R(0)為終端的反射系數(shù)，表示在終端反射波EejPlr與入射波的相位差，E=Eejpt1+1R(0)Ie-j(2pi-)。yi當2P1-=2n兀時，駐波電場達最大值，形成波腹，即：

8、IEI=IEIejPt(1+1R(0)I)yi當2卩/-=(2n+1)兀時，駐波電場大最小值，形成波節(jié)，即：IEI=IEIejPt(1-IR(0)I)yi駐波比P定義為波導(dǎo)中駐波最大值與最小值之比，即：IEI(1+IR(0)I)ymaxIEI(1-1R(0)I)ymin4、TE波的特點：10電場僅有分量E0,表明電場矢量總是垂直于波導(dǎo)寬邊a,而H二0表明磁場矢量在平行于波導(dǎo)yy寬邊的平面內(nèi)。,x電磁場沿y方向是均勻的，而在x方向形成駐波E=Esin（）y0a通常以腳標m,n分別表示在波導(dǎo)寬邊和窄邊的駐波的個數(shù)。電磁場在波導(dǎo)的縱向z上形成行波。沿z方向E和E分布規(guī)律相同，即E最大處H亦最大，yx

9、yxE=0處H=0，場的這種結(jié)構(gòu)是行波的特點，兩者相差為;。yx25、H波：10由公式可知，矩形波導(dǎo)中臨界波長的最大值應(yīng)出現(xiàn)在m=l,n=0的情況下（此時：二=2a）。CcCmax這就是H波。H波被稱為矩形波導(dǎo)中的“主波”，也是最簡單、最有用的波形。一般矩形波導(dǎo)所激勵的1010都是H波。下面將討論，H波中電磁場的簡單結(jié)構(gòu)。1010（a）電場結(jié)構(gòu)：H波中電場E只有E分量。其電力線將與x-z平面處處正交。如圖6-2-3所示。在x-y平面內(nèi)，10y,xE=Esin（）e（x-vz）說明電場強度只與x有關(guān)，且按正弦規(guī)律變化。在x=0及x=a處（即:波導(dǎo)中的兩個y0a窄邊上）。E二0。在x=a/2處（即

10、：波導(dǎo)寬邊中央），E二E。由于，能量是沿z方向傳播的。因此,yyymaxE將沿z方向呈行波狀態(tài)，并在x=a/2的縱剖面內(nèi)，E沿z軸也是按正弦分布。yy（b）磁場結(jié)構(gòu)：H波中磁場H只有H及H分量。其磁力線將分布在x-z平面內(nèi)。由于，E和H決定著電磁波沿z方TOC o 1-5 h z10zzyx向傳播的能量，就必然要求E與H同相，即沿z方向在E最大處，H也最大，在x方向上，H是呈正yzyzz弦分布（與E同相）。所以H在橫截面和縱剖面的分布情況也與E相同。yxyTOTO啦獻面琳截面頂視區(qū)羽H波電場結(jié)構(gòu)圈圖3矩形波導(dǎo)中H10波的電磁場分布圖在討論H分布時，必須注意到，在z=0的截面上，H沿x方向是呈余

11、弦變化，即在x=0及x=a處，TOC o 1-5 h zzzH有最大值，而在x=a/2處，則有H=0oxzH波場的特點可以歸結(jié)為：10只存在E，Hx，H三個分量； HYPERLINK l bookmark48yxxzE和H均按正弦規(guī)律分布，H按余弦規(guī)律分布。因而E和H同相，并與H反相。yxzyxz圖3顯示了H10波電磁場在矩形波導(dǎo)中的分布。應(yīng)當注意到，這些電力線和磁力線的分布情況將隨著時間的順延，而以一定的速度沿z方向在波導(dǎo)中向前移動著。三、實驗儀器本實驗是使用厘米波中的X波段，其標稱波長為3.2cm，中心頻率為9375MHz。其它主要設(shè)備有:1、測量線：三厘米駐波測量線由開槽波導(dǎo)、不調(diào)諧探頭

12、和滑架組成。其內(nèi)腔尺寸為a=22.86mm，b=圖4DH364A00型3cm測量線外形10.16mm。其主模頻率范圍為8.609.6GHz,對于TE10波而言，截止波長=2a=45.72mm,截止頻率為,c九6.557GHz。開槽直波導(dǎo)位于波導(dǎo)寬邊的正中央，平行于波導(dǎo)軸線，不切割高頻電流，因此對波導(dǎo)cc內(nèi)的電磁場分布影響很小，開槽波導(dǎo)中的場由不調(diào)諧探針取樣，探針感應(yīng)出的電動勢經(jīng)過晶體檢波器變成電信號輸出，可以顯示沿波導(dǎo)軸線的電磁場變化信息。實驗中就是通過探測測量線中電磁場的分布達到測量微波的各種參數(shù)目的。2、直波導(dǎo)管：型號為BJ100，其內(nèi)腔尺寸為a=22.86mm,b=10.16mm。其主模

13、頻率范圍為8.2012.50GHz，對于TE波而言，截止波長九=2a=45.72mm,截止頻率為,=c九=6.557GHz，實驗中作為連10ccc接件使用。3、隔離器：位于磁場中的某些鐵氧體材料對于來自不同方向的電磁波有著不同的吸收，經(jīng)過適當調(diào)節(jié)，可使其對微波具有單方向傳播的特性。實驗中隔離器用于振蕩器與負載之間，起隔離和單向傳輸作用。4、可變衰減器：把一片能吸收微波能量的吸收片垂直于矩形波導(dǎo)的寬邊，縱向插入波導(dǎo)管，用以部分衰減傳輸功率，沿著寬邊移動吸收片可改變衰減量的大小。衰減器起調(diào)節(jié)系統(tǒng)中微波功率以及去耦合的作用。5、波長表：電磁波通過耦合孔從波導(dǎo)進入波長表的空腔中，當波長表的腔體失諧時，

14、腔里的電磁場極為微弱，此時，它基本上不影響波導(dǎo)中波的傳輸。當電磁波的頻率滿足空腔的諧振條件時，發(fā)生諧振，反映到波導(dǎo)中的阻抗發(fā)生劇烈變化，相應(yīng)地，通過波導(dǎo)中的電磁波信號強度將減弱，輸出幅度將出現(xiàn)明顯的跌落，從刻度套筒可讀出輸入微波諧振時的刻度，通過查表可得知輸入微波諧振波長。6、匹配負載：波導(dǎo)中裝有很好地吸收微波能量的電阻片或吸收材料，它幾乎能全部吸收入射功率。7、單螺調(diào)配器：插入矩形波導(dǎo)中的一個深度可以調(diào)節(jié)的螺釘，并沿著矩形波導(dǎo)寬壁中心的無輻射縫作縱向移動，通過調(diào)節(jié)探針的位置使負載與傳輸線達到匹配狀態(tài)。調(diào)匹配過程的實質(zhì)，就是使調(diào)配器產(chǎn)生一個反射波，其幅度和失配元件產(chǎn)生的反射波幅度相等而相位相反

15、，從而抵消失配元件在系統(tǒng)中引起的反射而達到匹配。8、功率計：本實驗使用DH4861B型微瓦功率計來測量微波功率。當功率計探頭接入系統(tǒng)終端時，就構(gòu)成了微波系統(tǒng)的負載。探頭內(nèi)裝有鉍銻熱電偶，可將微波產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換成電能，并直接由功率計表頭上的讀數(shù)得知被測功率值。功率計由功率探頭和指示器兩部分組成，功率探頭是一個依據(jù)能量守恒定律，將微波功率線性地裝換成直流電壓的換能器。指示器是一臺高增益、低噪音的直流電壓放大器，放大功率探頭提供的微弱信號，用數(shù)字電壓顯示功率值。功率探頭是利用熱電效應(yīng)將射頻功率線性地裝換成熱電勢輸出。其中的射頻直流轉(zhuǎn)換部分：主要是由熱元件及匹配的散元件組成，熱電元件采用真空鍍膜技術(shù)，

16、在介質(zhì)薄膜上形成熱電偶堆，在同軸結(jié)構(gòu)的電磁場中，它既是終端的吸收負載，又是熱電轉(zhuǎn)換元件，電磁波從同軸傳輸線部分輸出，消耗在熱元件上使熱電堆上兩個熱點節(jié)的溫度上升，產(chǎn)生與所加射頻能量成正比的熱電動勢，該電勢送入指示器進行放大，做讀數(shù)指/示O9、可變短路器：可變短路器是由短路活塞與傳動讀數(shù)裝置構(gòu)成的，是一個可變電抗。10、環(huán)形器：環(huán)形器是一種具有非互易性的分支傳輸系統(tǒng)。Y型環(huán)形器是常用的一種，在其中心“截區(qū)”置有一塊橫向磁化的鐵氧體，保證功率的單向循環(huán)流通。11、固態(tài)信號源：固態(tài)信號源產(chǎn)生微波信號輸出，實現(xiàn)內(nèi)方波周制，由體效應(yīng)管振蕩器、可變衰成器、PIN調(diào)制器等元件構(gòu)成。在使用過程中注意體效應(yīng)管電

17、壓。12、選頻放大器：主要用于放大微弱低頻交流信號，配合微波測量線用于交流信號駐波比測量。四、實驗內(nèi)容1、駐波比測量產(chǎn)生駐波的原因是由于負載阻抗與波導(dǎo)特性阻抗不匹配。因此，通過對駐波比的測量，就能檢查系統(tǒng)的匹配情況，進而明確負載的性質(zhì)。使用測量線測試駐波比，可直接由測量線探針分別處于駐波波腹及波節(jié)位置時的電流表讀數(shù)I及I，求出駐波比。但是為了提高檢測靈敏度，最好還是將微波信號源加以1KC的方maxmin波信號進行調(diào)制。此信號由選頻放大器放大。在其指示電表上就能讀出有關(guān)的電流值、分貝值或是直接讀出駐波比值。本實驗一般都是在小信號狀態(tài)下進行測試，為此檢波晶體二極管都是工作在平方律檢波區(qū)域（檢波電流

18、IIE2），故應(yīng)有：P=maxmin本實驗是在小信號狀態(tài)下進行測試的，這時駐波測量線中的檢波晶體二極管工作在平方律檢波區(qū)域，檢波電流IXE2，可設(shè)：I=kE2，因此：TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark58E_Ik_IUR_UP=max=max=max=maxL=maxEIkIURUminminminminLmin通過測量測量線開槽波導(dǎo)中微波駐波波腹處和波節(jié)處的最大電壓值及最小電壓值，就可以計算出波導(dǎo)中微波駐波的駐波比。步驟：（1）按圖5所示的框圖連接成微波實驗系統(tǒng)。c開啟微波信號源(DH1121C),工作方式選擇“方波”點頻方式，頻率99.5GHz，選擇較小的

19、微波輸出功率，電流500mA。用選頻放大器進行監(jiān)測，調(diào)節(jié)單螺調(diào)配器，使微波在波導(dǎo)中形成小駐波比(駐波的最大值和最小值相差不大)的駐波。移動波導(dǎo)測量線的探針測出波導(dǎo)測量線位于波腹和波節(jié)點上的U和U。由于此時駐波的最大值和maxmin最小值相差不大，且不尖銳，不易測準，為了提高測量準確度，可移動探針到幾個波腹點和波節(jié)點記錄數(shù)據(jù)，然后取平均值再進行計算。UUUmax1max2maxnUUUmin1min2minnEEE=maximax2maxn=EEEmin1min2minna.小駐波比測量調(diào)節(jié)選頻放大器上的調(diào)零旋鈕，使指針指示為零；接入被測信號，調(diào)整“頻率”旋鈕，必要時可以換擋，直到儀器讀數(shù)最大；

20、沿測量線移動探針使儀器得到最大指示值時，即波腹點位置，讀出此時表頭讀數(shù)umax；max沿測量線移動探針使儀器得到最小指示值，即波谷點位置，讀出此時表頭讀數(shù)，根據(jù),=uUmaxmin算出駐波比。b.大駐波比的測量調(diào)節(jié)測量線，直到在選頻放大器上指針偏轉(zhuǎn)最小，然后向左和向右調(diào)節(jié)測量線指針，使選頻放大器讀數(shù)顯示為最小值的兩倍，記下測量線移動的距離d；將測量線調(diào)節(jié)至最左端，然后在選頻放大器上選擇一個合適的讀數(shù)值，使測量線依次從左到右移動;記下每次使選頻放大器讀數(shù)相同時的測量線位置X、x2、x3、x4；由波導(dǎo)波長=LL其中L=(XX)2L=(X+X)2算出波導(dǎo)波長。由大駐波比的計算公式,=g2111223

21、4述測得的值代入可以算出大駐波比值。微波頻率的測量:頻率的測量是微波測量技術(shù)中的一個重要方面。本實驗將采用“直接”和“間接”兩種不同的方法來測量頻率。(a)直接測量法使用外差式頻率計或是數(shù)字微波頻率計就能直接讀出頻率的數(shù)值。亦可以使用吸收式空腔波長計，利用空腔做為諧振系統(tǒng)，并通過機械裝置進行調(diào)諧。當吸收式波長計的腔體被調(diào)節(jié)到諧振點時，輸入到指示器的功率最小。此時即可由波長計中的螺旋測微計的讀數(shù)D,通過Df曲線查出被測的微波頻率。本實驗就是使用這種方法作為直接測量的。(b)間接測量法一般是使用測量線，先測出波導(dǎo)波長，然后由公式:g丿計算出待測微波信號在自由空間的波長，最后再由波長頻率f的關(guān)系求出

22、頻率。上式中:波導(dǎo)波長；自由空間波長；g波導(dǎo)的截止波長。在三公分微波系統(tǒng)中波導(dǎo)的尺寸：莎匸2286肌10.16呱對于Hio波而言截止波=2尸45.72訕。微波系統(tǒng)中接入不匹配負載時，就將出現(xiàn)駐波，使用測量線就能很方便地測量出相鄰兩個波長點之間的距離：DD21g2圖4示出了通過駐波波節(jié)點的位置來找出波導(dǎo)波長的方法：g由于在駐波波節(jié)處指示儀器的數(shù)值很小，且駐波波節(jié)處波形的變化很陡，因而就很難找到波節(jié)點準確位置。為了提高測量的精度，可利用波節(jié)點兩側(cè)波形對稱的特點，采用“等電位法”進行所謂等電位法，就是先在任意一個圖4用等電位法找駐波的波節(jié)c波節(jié)點D1的左右兩側(cè)找出i及2兩個位置使指示儀器微安表的讀數(shù)

23、均為1a，則此波節(jié)點的正確位置為:12+TOC o 1-5 h z同理，可在相鄰波節(jié)點D2的左右兩側(cè)找出及，貝y：D=43412 HYPERLINK l bookmark80所以，2=DD=4-2g2122駐波比的測量：產(chǎn)生駐波的原因是由于負載阻抗與波導(dǎo)特性阻抗不匹配。因此，通過對駐波比的測量，就能檢查系統(tǒng)的匹配情況，進而明確負載的性質(zhì)。本實驗一般都是在小信號狀態(tài)下進行測試，為此檢波晶體二極管都是工作在平方律檢波區(qū)域(檢波電流IE2)，故應(yīng)有：maxImin使用測量線測試駐波比，可直接由測量線探針分別處于駐波波腹及波節(jié)位置時的電流表讀數(shù)I及Imaxmin求出駐波比。但是為了提高檢測靈敏度，最好

24、還是將微波信號源加以1KC的方波信號進行調(diào)制。此信號由選頻放大器放大。在其指示電表上就能讀出有關(guān)的電流值、分貝值或是直接讀出駐波比值。功率的測量：本實驗使用DH4861B型微瓦功率計來測量微波功率。當功率計探頭接入系統(tǒng)終端時，就構(gòu)成了微波系統(tǒng)的負載。探頭內(nèi)裝有鉍銻熱電偶，可將微波產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換成電能，并直接由功率計表頭上的讀數(shù)得知被測功率值。如果忽略傳輸線本身對信號的衰減，并假設(shè)功率計探頭的阻抗Z與微波系統(tǒng)的特性阻抗Z相匹配(即:LCZ=Z)，則信號源輸出的功率將全部為負載所吸收。但在一般情況下，功率計探頭的輸入阻抗ZL不可能LC做得完全與微波系統(tǒng)的特性阻抗ZC相匹配(即：Z豐Z)，則一部分功

25、率將會由探頭反射回來，它正比于LC探頭的功率反射系數(shù)r2。這種損耗稱為：“反射損耗”。此時功率計所吸收的功率應(yīng)為：P二P(1-1r|2)LH其中：PL功率計所測得的功率值；PH系統(tǒng)終端輸出的真實功率；反射系數(shù)（=話）另外，在傳輸系統(tǒng)中，傳輸線本身也會對信號源的輸出功率P0產(chǎn)生一定的衰減，這種衰減稱為“插入損耗”。它主要是由于系統(tǒng)中的隔離器、可變衰減器等元件對信號功率P產(chǎn)生的衰減所致（其他元器件的衰減0可忽略不計）。隔離器的正向功率衰減為ldb（即：經(jīng)隔離器后，輸入功率就有1.259倍的衰減）。只要可變衰減器的指針是放在“0”的位置，就不會引入衰減。為此，經(jīng)傳輸系統(tǒng)衰減后，系統(tǒng)終端的實際功率為：

26、P二P/K二P/1.259）式中，1/K是以倍數(shù)表示的微波元件的插入損耗；H00(8)至此，不難得出微波信號源所發(fā)出的功率應(yīng)為：P0-11|2（9）光速的測量光速是物理學(xué)中十分重要的一個基本常數(shù)。用微波測光速是所有測試手段中精度最高的一種。當然，使用高級專用設(shè)備進行測量這不是我們微波實驗所必須要求的。我們主要是利用實驗室中現(xiàn)有的設(shè)備去了解光速測量的基本原理。其方法僅需通過對頻率f及波導(dǎo)波長九的測定，并由公式（2）換算出自由空間的波長l后，即g可由C=去計算光速。實驗內(nèi)容實驗中使用的儀器有：DH3880選頻放大器、DH1121微波信號源、DH4801B型厘米波功率計、BD1/049型H面波導(dǎo)開關(guān)

27、、DH2150檢波指示器頻率測量連接微波系統(tǒng)，將檢波器及檢波指示器接到被測件位置，利用波長表可以測出微波信號源的頻率。因為波長表由一個諧振腔構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)波長表的測微頭，可以改變諧振腔的大小，從而改變其固有頻率,當固有頻率與微波的頻率相同時，兩者發(fā)生共振。而發(fā)生共振時，諧振腔吸收微波的能量達到最大值。所以，當波長表與被測頻率諧振時，將出現(xiàn)吸收峰，反映在檢波器上的指示是一跌落點，讀出測量頭讀數(shù)，查出對應(yīng)頻率。實驗時，微波信號源顯示的數(shù)值為9.595GHZ,出現(xiàn)吸收峰時，波長表的讀數(shù)為3.19mm,查表得到的數(shù)據(jù)為9596MHZ。功率測量功率計測量原理為將微波的電磁能先通過耦合轉(zhuǎn)化為熱能，形成熱電動勢

28、，在功率計里測量后得到微波的功率。測量時，傳輸線路終端接入探頭和功率計，并選擇合適的量程，功率計調(diào)零后把波導(dǎo)開關(guān)旋至檢波器上，讀出功率讀數(shù)。實驗得到的功率為9.10mW。微波駐波比測量測量駐波比，三厘米波導(dǎo)測量線是測量的基本儀器。測量線由開槽波導(dǎo)，不調(diào)諧探頭和滑架組成。開槽波導(dǎo)中的場由不調(diào)諧探頭取樣，探頭的移動靠滑架上的傳動裝置，探頭的輸出送到顯示裝置，就可以探測微波傳輸系統(tǒng)中電磁場分布情況。測量線波導(dǎo)是一段精密加工的開槽直波導(dǎo)，此槽位于波導(dǎo)寬邊的正中央，平行于波導(dǎo)軸線，不切割高頻電流，因此對波導(dǎo)內(nèi)的電磁場分布影響很小。此外，槽端還有階梯匹配段，兩端法蘭具有尺寸精確的定位和連接孔，而且保證開槽

29、波導(dǎo)有很低的剩余駐波系數(shù)。三厘米波導(dǎo)測量線的外形圖見實驗儀器介紹部分所示。滑架是用來安裝開槽波導(dǎo)和不調(diào)諧探頭的。把不調(diào)諧探頭放入滑架的探頭插孔中，擰緊鎖緊螺釘，即可把不調(diào)諧探頭緊固。探針插入波導(dǎo)中的深度，可根據(jù)情況適當調(diào)整。小駐波比將探頭移動到波節(jié)和波腹的地方，從選頻放大器讀出電壓的最大值和最小值，計算出駐波比S。cc大駐波比如果直接測量大駐波的最大值,就會引入誤差,駐波的最大值超出了指示器量程。此時可用“雙倍最小值法”來測量假定晶體工作在平方律檢波,則只須測出讀數(shù)為最小點二倍的兩點間距離及波導(dǎo)波長,便可以由d為二倍最小點幅度處計算出駐波比。幅振的波駐2VminVmin一d1至負載端xx21d

30、=X1-X2用“平均法”找出兩個相鄰的最小點位置D和D,即：移動探針在駐波最小點左右找出兩個具有相同幅度的位置d和d,然后取其平均值、即為所需的最小點位置D,用相同的方法找出相鄰的最小點D1212d+dD=1212d+dD=3422相鄰兩個最小點的距離即為半個波導(dǎo)波長九，2D-D。g12d，99.9mm,d，102.0mm,d，123.7mm,d，121.4mm1234d，0.23mmS，59.8。實驗內(nèi)容根據(jù)講義中介紹的常用微波器件和實驗室提供的儀器使用說明書,掌握它們的工作原理及使用方法。頻率的測量：(a)直接測量法：仔細旋轉(zhuǎn)吸收式波長計上螺旋測微計的刻度細心觀察微安表電流值的變化。在找到最大吸收點時，記下波長計的讀數(shù)Do要求操作三