試驗(yàn)二駐波的測量

《微波技術(shù)與天線》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書主編趙霞審察楚栓成校訂楊藝北方民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院二○○八年三月目錄系介??????????????????????????3一微波量系??????????????????????9二波的量???????????????????????12三阻抗及般配???????????????????????15四微波技用的研究???????????????????18實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡介微波技術(shù)是近代發(fā)展起來的一門尖端科學(xué)技術(shù)，它不只在通訊、原子能技術(shù)、空間技術(shù)、量子電子學(xué)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面有著寬泛的應(yīng)用，在科學(xué)研究中也是一種重要的察看手段，微波的研究方法和測試設(shè)施都與無線電波的不同樣。從圖1能夠看出，微波的頻次范圍是處于光波和廣播電視所采用的無線電波之間，因此它兼有兩者的性質(zhì)，卻又差異于兩者。與無線電波對照，微波有下述幾個主要特點(diǎn)1電磁波的分類．波長短(1m—1mm)：擁有直線流傳的特點(diǎn)，利用這個特點(diǎn)，就能在微波波段制成方向性極好的天線系統(tǒng)，也能夠收到地面和宇宙空間各樣物體反射回來的稍微信號，進(jìn)而確定物體的方向和距離，為雷達(dá)定位、導(dǎo)航等領(lǐng)域供給了廣闊的應(yīng)用。．頻次高：微波的電磁振蕩周期(10-9一10-12s)很短，已經(jīng)和電子管中電子在電極間的飛越時間(約10-9s)能夠比較，甚至還小，因此一般電子管不能夠再用作微波器(振蕩器、放大器和檢波器)中，而必定采用原理完好不同樣的微波電子管(速調(diào)管、磁控管和行波管等)、微波固體器件和量子器件來代替。其他，微波傳輸線、微波元件和微波測量設(shè)施的線度與波長擁有周邊的數(shù)量級，在導(dǎo)體中流傳時趨膚效應(yīng)和輻射變得十分嚴(yán)重，一般無線電元件如電阻，電容，電感等元件都不再合用，也必定用原理完好不同樣的微波元件(波導(dǎo)管、波導(dǎo)元件、諧振腔等)來代替。．微波在研究方法上不像無線電那樣去研究電路中的電壓和電流，而是研究微波系統(tǒng)中的電磁場，以波長、功率、駐波系數(shù)等作為基本測量參量。．量子特點(diǎn)：在微波波段，電磁波每個量子的能量范圍大概是10-6～10-3eV，而很多原子和分子發(fā)射和吸取的電磁波的波長也正利處在微波波段內(nèi)。人們利用這一特點(diǎn)來研究分子和原子的構(gòu)造，發(fā)展了微波波譜學(xué)和量子電子學(xué)等尖端學(xué)科，并研制了低噪音的量子放大器和正確的分子鐘，原子鐘。(北京大華無線電儀器廠)．能穿透電離層：微波能夠暢達(dá)無阻地穿越地球上空的電離層，為衛(wèi)星通訊，宇宙通訊和射電天文學(xué)的研究和發(fā)展供給了廣闊的前途。綜上所述微波擁有自己的特點(diǎn)，無論在辦理問題時運(yùn)用的見解和方法上，仍是在實(shí)質(zhì)應(yīng)用的微波系統(tǒng)的原理和構(gòu)造上，都與一般無線電不同樣。微波實(shí)驗(yàn)是近代物理實(shí)驗(yàn)的重要組成部分。驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)微波的基本知識；認(rèn)識微波在波導(dǎo)中流傳的特點(diǎn)，掌握微波基本測量技術(shù)；學(xué)習(xí)用微波作為察看手段來研究物理現(xiàn)象。微波基本知識一、電磁波的基本關(guān)系描繪電磁場的基本方程是：D，B0-2-EB，HjD⑴tt和DE，BH，JE。⑵方程組⑴稱為Maxwell方程組，方程組⑵描繪了介質(zhì)的性質(zhì)對場的影響。關(guān)于空氣和導(dǎo)體的界面，由上述關(guān)系能夠獲得界線條件(左側(cè)均為空氣中場量)Et0，En，o⑶Hti，Hn0。方程組⑶表示，在導(dǎo)體周邊電場必定垂直于導(dǎo)體表面，而磁場則應(yīng)平行于導(dǎo)體表面。二、矩形波導(dǎo)中波的流傳在微波波段，隨著工作頻次的高升，導(dǎo)線的趨膚效應(yīng)和輻射效應(yīng)增大，使得一般的雙導(dǎo)線不能夠完好傳輸微波能量，而必定改用微波傳輸線。常用的微波傳輸線有平行雙線、同軸線、帶狀線、微帶線、金屬波導(dǎo)管及介質(zhì)波導(dǎo)等多種形式的傳輸線，本實(shí)驗(yàn)用的是矩形波導(dǎo)管，波導(dǎo)是指能夠引導(dǎo)電磁波沿必然方向傳輸能量的傳輸線。依照電磁場的寬泛規(guī)律——Maxwell方程組或由它導(dǎo)出的顛簸方程以及詳細(xì)波導(dǎo)的界線條件，能夠嚴(yán)格求解出只有兩大類波能夠在矩形波導(dǎo)中流傳：①橫電波又稱為磁波，簡寫為TE波或H波，磁場能夠有縱向和橫向的重量，但電場只有橫向重量。②橫磁波又稱為電波，簡寫為TM波或E波，電場能夠有縱向和橫向的重量，但磁場只有橫向重量。在實(shí)質(zhì)應(yīng)用中，一般讓波導(dǎo)中存在一種波型，而且只傳輸一種波型，我們實(shí)驗(yàn)用的TE10波就是矩形波導(dǎo)中常用的一種波型。．TE10型波在一個平均、無量長和無耗的矩形波導(dǎo)中，從電磁場基本方程組⑴和⑵出發(fā)，能夠解得沿z方向流傳的TE10型波的各個場重量為Hxjasin(x)ej(tz)，Hy0，Hzjacos(x)ej(tz)a0axaEx0，Eyj)ej(tz)，Ez0，⑷sin(a其中：ω為電磁波的角頻次，2f，f是微波頻次；為波導(dǎo)截面寬邊的長度；β為微波沿傳輸方向的相位常數(shù)β=2π/λg；λg為波導(dǎo)波長，g1()2a2和式⑷均表示，TE10波擁有以下特點(diǎn)：①存在一個臨界波長＝2α，只有波長λ<λC的電磁波才能在波導(dǎo)管中流傳②波導(dǎo)波長λg>自由空間波長λ。③電場只存在橫向重量，電力線從一個導(dǎo)體壁出發(fā)，停止在另一個導(dǎo)體壁上，而且向來平行于波導(dǎo)的窄邊。-3-④磁場既有橫向重量，也有縱向重量，磁力線圍繞電力線。⑤電磁場在波導(dǎo)的縱方向(z)上形成行波。在z方向上，Ey和Hx的散布規(guī)律同樣，也就是說Ey最大處Hx也最大，Ey為零處Hx也為零，場的這種構(gòu)造是行波的特點(diǎn)。圖2TE10波的電磁場構(gòu)造（a）,（b）,(c)及波導(dǎo)壁電流散布(d)．波導(dǎo)管的工作狀態(tài)若是波導(dǎo)終端負(fù)載是般配的，流傳到終端的電磁波的全部能量全部被吸取，這時波導(dǎo)中表現(xiàn)的是行波。當(dāng)波導(dǎo)終端不般配時，就有一部分波被反射，波導(dǎo)中的任何不平均性也會產(chǎn)生反射，形成所謂混淆波。為描繪電磁波，引入反射系數(shù)與駐波比的見解，反射系數(shù)定義為:

圖3（a）行波,（b）混淆波,(c)駐波Ur/Uiej駐波比ρ定義為：UU

maxmin其中：Umax和Umin分別為波腹和波節(jié)點(diǎn)電壓的大小。不難看出：關(guān)于行波，ρ=1；關(guān)于駐波，ρ=∞；而當(dāng)1<ρ<∞,是混淆波。圖3為行波、混淆波和駐波的振幅散布波表示圖。常用微波元件及設(shè)施簡介1．波導(dǎo)管：本實(shí)驗(yàn)所使用的波導(dǎo)管型號為BJ—100，其內(nèi)腔尺寸為α＝22.86mm，b＝10.16mm。其主模頻次范圍為8.20～12.50GHz，截止頻次為6．557GHz。2．間隔器：位于磁場中的某些鐵氧體資料關(guān)于來自不同樣方向的電磁波有著不同樣-4-的吸取，經(jīng)過適合調(diào)治，可使其對微波擁有單方向流傳的特點(diǎn)(見圖4)。間隔器常用于振蕩器與負(fù)載之間，起間隔和單向傳輸作用。3．衰減器：把一片能吸取微波能量的吸取片垂直于矩形波導(dǎo)的寬邊，縱向插入波導(dǎo)管即成(見圖5)，用以部分衰減傳輸功率，沿著寬邊搬動吸取片可改變衰減量的大小。衰減器起調(diào)治系統(tǒng)中微波功率以及去耦合的作用。圖4間隔器構(gòu)造表示圖圖5衰減其構(gòu)造表示圖4．諧振式頻次計（波長表）：圖6a諧振式頻次計構(gòu)造原理圖一圖6b諧振式頻次計構(gòu)造原理圖二1.諧振腔腔體1.螺旋測微機(jī)構(gòu)2.耦合孔2.可調(diào)短路活塞3.矩形波導(dǎo)3.圓柱諧振腔4.可調(diào)短路活塞4.耦合孔5.計數(shù)器5.矩形波導(dǎo)刻度刻度套筒電磁波經(jīng)過耦合孔從波導(dǎo)進(jìn)入頻次計的空腔中，當(dāng)頻次計的腔體失諧時，腔里的電磁場極為稍微，此時，它基本上不影響波導(dǎo)中波的傳輸。當(dāng)電磁波的頻次知足空腔的諧振條件時，發(fā)生諧振，反應(yīng)到波導(dǎo)中的阻抗發(fā)生強(qiáng)烈變化，相應(yīng)地，經(jīng)過波導(dǎo)中的電磁波信號強(qiáng)度將減弱，輸出幅度將出現(xiàn)顯然的跌落，從刻度套筒可讀出輸入微波諧振時的刻度，經(jīng)過查表可得悉輸入微波諧振頻次。(圖6a)或從刻度套筒直接讀出輸入微波的頻次(圖6b)。兩種構(gòu)造方式都是以活塞在腔體中位移距離來確定電磁波的頻次的，不同樣的是，圖6a讀取刻度的方法測試精度較高，平時可做到5×10－4，價格較低。而見圖6b直讀頻次刻度，由于在頻次刻度套筒加工碰到限制，頻次讀取精度較低，一般只能做到3×10－3左右且價錢較高。．駐波測量線：駐波測量線是測量微波傳輸系統(tǒng)中電場的強(qiáng)弱和散布的精巧儀器。在波導(dǎo)的寬邊中央開有一個狹槽，金屬探針經(jīng)狹槽伸入波導(dǎo)中。由于探針與電場平行，電場的變化在探針上感覺出的電動勢經(jīng)過晶體檢波器變成電流信號輸出。6．晶體檢波器：從波導(dǎo)寬壁中點(diǎn)耦合出兩寬壁間的感覺電壓，經(jīng)微波二極管進(jìn)行檢波，調(diào)治其短路活塞地點(diǎn)，可使檢波管處于微波的波腹點(diǎn)，以獲得最高的檢波效率。-5-7．般配負(fù)載：波導(dǎo)中裝有很好地吸取微波能量的電阻片或吸取資料，它幾乎能全部吸取入射功率。8．環(huán)行器：它是使微波能量按必然次序傳輸?shù)蔫F氧體器件。主要構(gòu)造為波導(dǎo)Y形接頭，在接頭中心放一鐵氧體圓柱(或三角形鐵氧體塊)，在接頭外面有“U”形永磁鐵，它供給恒定磁場H0。當(dāng)能量從1-端口輸入時，只能從2端口輸出，3端口間隔，同樣，當(dāng)能量從2端口輸入時只有3端口輸出，1端口無輸出，以此類推即得能量傳輸方向?yàn)?→2→3→1的單向環(huán)行(見圖7)。圖7Y行環(huán)形器圖8單螺分派器表示圖9．單螺分派器：插入矩形波導(dǎo)中的一個深度能夠調(diào)治的螺釘，并沿著矩形波導(dǎo)寬壁中心的無輻射縫作縱向搬動，經(jīng)過調(diào)治探針的地點(diǎn)使負(fù)載與傳輸線達(dá)到般配狀態(tài)(見圖8)。調(diào)般配過程的實(shí)質(zhì)，就是使分派器產(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，進(jìn)而抵消失配元件在系統(tǒng)中惹起的反射而達(dá)到般配。10．微波源：供給所需微波信號，頻次范圍在8．6～9．6GHz內(nèi)可調(diào)，工作方式有等幅、方波、外調(diào)制等，實(shí)驗(yàn)時依照需要加以選擇。11．選頻放大器：用于測量稍微低頻信號，信號經(jīng)升壓、放大，選出1kHz周邊的信號，經(jīng)整流圓滑后由輸出級輸出直流電平，由對數(shù)放大器展寬供給指示電路檢測。-6-實(shí)驗(yàn)一微波測量系統(tǒng)（考證性實(shí)驗(yàn)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜せ疚⒉y量儀器。認(rèn)識各樣常用微波器件。學(xué)會調(diào)整微波測量線。學(xué)會測量微波波導(dǎo)波長和信號源工作頻次。二、實(shí)驗(yàn)儀器與器材1.微波信號源1個2.間隔器1個3.衰減器1個4.波長計1個5.測量線1副6.短路片1個7.晶體檢波器1臺8.選頻放大器1臺三、實(shí)驗(yàn)基本源理及電路1—微波信號源2—間隔器3—衰減器4—波長計5—測量線6—檢波晶體7—選頻放大器8—晶體檢波器9—短路片圖1－1微波測量系統(tǒng)的組成電磁波經(jīng)過耦合孔從波導(dǎo)進(jìn)入頻次計的空腔中，當(dāng)頻次計的腔體失諧時，腔里的電磁場極為稍微，此時，它基本上不影響波導(dǎo)中波的傳輸。當(dāng)電磁波的頻次知足空腔的諧振條件時，發(fā)生諧振，反應(yīng)到波導(dǎo)中的阻抗發(fā)生強(qiáng)烈變化，相應(yīng)地，經(jīng)過波導(dǎo)中的電磁波信號強(qiáng)度將減弱，輸出幅度將出現(xiàn)顯然的跌落，從刻度套筒可讀出輸入微波諧振時的刻度，經(jīng)過查表可得悉輸入微波的頻次。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟內(nèi)容：調(diào)諧微波測量線。測量波導(dǎo)波長。測量信號源工作頻次。（1）用吸取式波長計,直接讀出;（2）利用波導(dǎo)波長,計算得出。-7-步驟：按圖1-1連結(jié)測量系統(tǒng),終端接檢波指示器。信號源“等幅”,晶體檢波器敏捷度調(diào)到最大。調(diào)治信號源,使晶體檢波器有指示。爾后旋轉(zhuǎn)波長計,當(dāng)晶體檢波器下降到最小值時,讀取波長計數(shù)值,比較參照表,查出信號源工作頻次。信號源“方波”,終端接短路片，此時不能改變信號源的其他設(shè)置。調(diào)諧測量線。從負(fù)載開始,旋轉(zhuǎn)測量線上的探針地點(diǎn),使選頻放大器的指示最小,此時即為測量線的等效短路面,記錄此時探針地點(diǎn)為zmin0;連續(xù)旋轉(zhuǎn)探針,可獲得一組指示最小點(diǎn)地點(diǎn)z1,z2,z3,z4,依照相鄰波節(jié)點(diǎn)的距離是波導(dǎo)波長的1/2,可用下式計算出波導(dǎo)波:g1z4zmin0z3zmin0z2zmin0z1zmin02432依照工作波長與波導(dǎo)波長的關(guān)系:12211cg式中,c為截止波長。一般波導(dǎo)工作在主模狀態(tài),其截止波長為c2a。本實(shí)驗(yàn)所使用的波導(dǎo)管型號為BJ—100，其內(nèi)腔尺寸為α＝22.86mm，b＝10．16mm,代入上式算得工作波長,于是信號源的工作頻次為:f

3108將測量結(jié)果與公式計算結(jié)果進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)提示：信號源的頻次一旦確定，不能再更正。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果吸取式波長計的測量結(jié)果f利用波導(dǎo)波長,計算的結(jié)果Zmin0=參數(shù)z1z2z3z4測量次數(shù)123f1f2f3測量頻次(GHz)-8-六、實(shí)驗(yàn)要求預(yù)習(xí)平均傳輸線理論和矩形波導(dǎo)的內(nèi)容。對實(shí)驗(yàn)過程，記錄波節(jié)點(diǎn)地點(diǎn)。依如實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析偏差原因。七、實(shí)驗(yàn)思慮題為什么在微波測量系統(tǒng)中,在信號源此后第一要連結(jié)間隔器?使用測量線時，為什么在波導(dǎo)中心開縫?-9-實(shí)驗(yàn)二駐波的測量（考證性實(shí)驗(yàn)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康某闪⒋笮●v波比的見解。掌握駐波系數(shù)的測量原理和方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器與器材1.微波信號源1個2.間隔器1個3.衰減器1個4.波長計1個5.測量線1副6.短路片1個7.晶體檢波器1臺8.選頻放大器1臺三、實(shí)驗(yàn)基本源理及電路1—微波信號源2—間隔器3—衰減器4—波長計5—測量線6—檢波晶體7—選頻放大器8—晶體檢波器9—短路片10—失配負(fù)載圖2－1實(shí)驗(yàn)裝置表示圖微波頻次很高，平時用檢波晶體(微波二極管)將微波信號變換成直流信號來檢測的。在測量線中,晶體二極管是一種非線性元件，亦即檢波電流I同檢波電壓之間不是線性關(guān)系，在必然范圍內(nèi)，大概有以下關(guān)系：ICU

n其中：C為常數(shù),n為檢波律。檢波電壓U與探針的耦合電場成正比。晶體管的檢波律n隨檢波電壓U改變。在弱信號工作（檢波電流不大于10μA）狀況下，近似為平方律檢波，即n=2；在大信號范圍，n近似等于1，即直線律。因此在精巧測量中必定對晶體檢波器進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)方法：將測量線終端短路，其相對電壓按正弦規(guī)律散布，即：Usin2dUmaxg式中,d為離波節(jié)點(diǎn)的距離,Umax為波腹點(diǎn)電壓,g為波導(dǎo)波長。因此，傳輸線上晶體電流的表達(dá)式為：-10-n2dICsing駐波測量是微波測量中最基本和最重要的內(nèi)容之一，經(jīng)過駐波測量能夠測出阻抗、波長、相位和Q值等其他參量。在測量時，平時測量電壓駐波系數(shù)，即波導(dǎo)中電場最大值與最小值之比，即：maxUmin測量駐波比的方法與儀器種類很多，本實(shí)驗(yàn)重視熟悉用駐波測量線測駐波系數(shù)的幾種方法。l．小駐波比(1．05<ρ<1．5)這時，駐波的最大值和最小值相差不大，且不尖利，不易測準(zhǔn)，為了提高測量正確度，可搬動探針到幾個波腹點(diǎn)和波節(jié)點(diǎn)記錄數(shù)據(jù)，爾后取平均值再進(jìn)行計算。若駐波腹點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)處電表讀數(shù)分別為Imax，Imin，則電壓駐波系數(shù)為UU

max1min1

UU

max2min2

UnmaxIImax1mIax2nmaxnUnminImin1Imin2Inmin2．中駐波比(1．5<ρ<5)此時，只須測一個駐波波腹和一個駐波波節(jié)，即直接讀出ImaxImin。UmaxImaxnUminImin3．大駐波比(ρ≥5)此時，波腹振幅與波節(jié)振幅的差異很大，因此在測量最大點(diǎn)和最小點(diǎn)電平時，使晶體工作在不同樣的檢波律，故可采用等指示度法，也就是經(jīng)過測量駐波圖形中波節(jié)點(diǎn)周邊場的散布規(guī)律的間接方法(見圖2-2)。我們測量駐波節(jié)點(diǎn)的值、節(jié)點(diǎn)兩旁等指示度的值及它們之間的距離：測量讀數(shù)I圖2-2節(jié)點(diǎn)周邊場的散布k最小點(diǎn)讀數(shù)IminI為駐波節(jié)點(diǎn)相鄰兩旁的等指示值，W為等指示度之間的距離。當(dāng)k=2時(若n=2)，112Wsin()g稱為“二倍最小值”法。-11-當(dāng)駐波比很大(ρ≥10)時，W很小，有g(shù)W必定指出：W與入g的測量精度對測量結(jié)果影響很大，因此必定用高精度的探針地點(diǎn)指示裝置(如百分表)進(jìn)行讀數(shù)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟內(nèi)容：理解駐波的見解。測量駐波比。步驟：按圖2-1連結(jié)測量系統(tǒng),終端接檢波指示器。調(diào)治信號源,使晶體檢波器有指示。3．調(diào)諧測量線。終端接上待測負(fù)載,旋轉(zhuǎn)測量線上的探針地點(diǎn)，使選頻放大器指示最小，此時即為測量線等效短路面。探針從Zmin0開始向信號源方向旋轉(zhuǎn),依次獲得指示最大值和最小值三次,記錄相應(yīng)讀數(shù),由此可得駐波比為：II

max1min1

II

max2min2

II

maxnminn實(shí)驗(yàn)提示：試驗(yàn)過程中，不能改變信號源的工作頻次。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果駐波比的測量：測量次數(shù)ImaxImin

參數(shù)231六、實(shí)驗(yàn)要求預(yù)習(xí)矩形波導(dǎo)的內(nèi)容。掌握駐波的見解，學(xué)會駐波的測量。試驗(yàn)數(shù)據(jù)及辦理：依照測得數(shù)據(jù)求駐波比。七、實(shí)驗(yàn)思慮題駐波比方何區(qū)分？2．為什么可經(jīng)過測量電流求駐波比？-12-實(shí)驗(yàn)三阻抗及般配（考證性實(shí)驗(yàn)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會測量終端負(fù)載阻抗。掌握般配的方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器與器材1.微波信號源1個2.間隔器1個3.衰減器1個4.波長計1個5.測量線1副6.短路片1個7.晶體檢波器1臺8.選頻放大器1臺9.單螺分派器1臺三、實(shí)驗(yàn)基本源理及電路1—微波信號源2—間隔器3—衰減器4—波長計5—測量線6—檢波晶體7—選頻放大器8—晶體檢波器9—短路片10—失配負(fù)載11—般配負(fù)載圖3－1實(shí)驗(yàn)裝置表示圖對一個由信源、傳輸線和負(fù)載阻抗組成的傳輸系統(tǒng)，希望信號源在輸出最大功率的同時，負(fù)載全部吸取,以實(shí)現(xiàn)高效牢固的傳輸。因此一方面應(yīng)用阻抗般配器使信源輸出端達(dá)到共軛般配,另一方面應(yīng)用阻抗般配器使負(fù)載與傳輸線特點(diǎn)阻抗相般配,如圖3－2所示。阻抗般配擁有三種不同樣的含義,分別是負(fù)載阻抗般配、源阻抗般配和共軛阻抗般配,它們反應(yīng)了傳輸線上三種不同樣的狀態(tài)。3－2傳輸線般配原理圖負(fù)載阻抗般配是負(fù)載阻抗等于傳輸線的特點(diǎn)阻抗的狀況,此時傳輸線上只有從-13-信源到負(fù)載的入射波,而無反射波。般配負(fù)載完好吸取了由信源入射來的微波功率;而不般配負(fù)載則將一部分功率反射回去,在傳輸線上出現(xiàn)駐波。當(dāng)反射波較大時,波腹電場要比行波電場大得多,簡單發(fā)生擊穿,這就限制了傳輸線能最大傳輸?shù)墓β?因此要采用舉措進(jìn)行負(fù)載阻抗般配。負(fù)載阻抗般配一般采用阻抗般配器。單螺般配是其中的一種。圖3－3單螺般配原理圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟內(nèi)容：測量波導(dǎo)波長。測量駐波比。測量終端負(fù)載阻抗。步驟：按圖2-1連結(jié)測量系統(tǒng),終端接檢波指示器。信號源“等幅”,晶體檢波器敏捷度調(diào)到最大，使晶體檢波器有指示。信號源“方波”,終端接短路片。調(diào)諧測量線。測出波導(dǎo)波長g。測量電壓駐波比。依照波導(dǎo)主模特點(diǎn)阻抗ZTE10和測得的駐波比，8.波節(jié)點(diǎn)地點(diǎn)lmin。ZlUTBzDBDTlngd2lmin可得終端負(fù)載阻抗為：-14-Zl1jtanlmin（3-1）ZTE10jtanlminZl1jtanld（3-2）ZTE10jtanld其中，ZTE10120，22，ldDBDT1/2ag利用單螺分派器，使用漸漸逼近的方法使主傳輸線般配。實(shí)驗(yàn)提示：利用單螺分派器，頻頻調(diào)治，才能達(dá)到分派的目的。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果波導(dǎo)波長的測量結(jié)果g駐波比ImaxImin波節(jié)點(diǎn)地點(diǎn)lmin參數(shù)DTld測量次數(shù)DB123終端負(fù)載阻抗Zl最后般配時的駐波比六、實(shí)驗(yàn)要求預(yù)習(xí)阻抗計算及般配的內(nèi)容。試驗(yàn)數(shù)據(jù)及辦理：依照測得數(shù)據(jù)算出波導(dǎo)波長、駐波比，終端負(fù)載阻抗。七、實(shí)驗(yàn)思慮題簡述單螺分派器的工作原理。試推導(dǎo)公式（3-1）。-15-實(shí)驗(yàn)四微波技術(shù)應(yīng)用的研究（綜合性實(shí)驗(yàn)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜の⒉夹g(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域。學(xué)會天線的測量方法。。二、實(shí)驗(yàn)儀器與器材1.三厘米固態(tài)信號源1臺2.喇叭天線1副3.分度轉(zhuǎn)臺及支柱1副4.微安表1臺三、實(shí)驗(yàn)基本源理及電路圖4－1實(shí)驗(yàn)裝置表示圖三厘米固態(tài)振蕩器發(fā)出的信號擁有單調(diào)的波長，信號調(diào)在λ=32.02mm上。喇叭天線的增益大概是20分貝，波瓣的理論半功率點(diǎn)寬度大概為：H面是200，E面是160。喇叭天線作為面天線，面天線輻射場的求解能夠分為兩步：第一求出口徑場，爾后，依照口徑場再求解空間場?？趶綀龅那蠼夥Q為面天線的內(nèi)部問題，空間場的求解稱為外面問題。第一，依照下式可計算惠更斯元的遠(yuǎn)區(qū)輻射場為：xPrjψS0dS(1cos)ejkrψPz2ry式中S0為z=0處的惠更斯元。隨意平面口徑場能夠概括為很多振幅不等，相位不同樣的惠更斯元的輻射場的合成。若以S0代表口徑場的某素來角坐標(biāo)重量，由于口徑為平面，因此，各面元產(chǎn)生的遠(yuǎn)區(qū)場強(qiáng)方向一致，直接積分求得：ψPjψS0ejkrS(1cos)dS2r關(guān)于邊長為a及2b的平均同相矩形口徑場的輻射場強(qiáng)，詳細(xì)計算方式為：2-16-xP(x,y,z)(x,y,0)arP(r0,,)r0X-bzObES0y-a口徑場的某素來角坐標(biāo)重量為ESES0ejkz式中ES0與坐標(biāo)沒關(guān)，則EPES0ejkrjS(1cos)dS2r關(guān)于遠(yuǎn)區(qū)，r0x，r0y，可取rr0xxyyr0而且能夠認(rèn)為察看點(diǎn)P關(guān)于各個面元dS均處于同一方向，即，故1cos1cos，且可取11。因此可求得：rr0jES0ejkr0baEP(1cos)dyejksin(xcosysin)dx2r0baEPj2abES0(1cos)sin(kasincos)sin(kbsinsin)ejkr0r0kasincoskbsinsin四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟內(nèi)容：認(rèn)識天線輻射的計算思路。測量天線在xoz平面上的方向性。步驟：基座（即噴漆的大圓盤）的安裝：將Φ40.5的孔向上，將四個支腳按圖部署在基座上。2.固定臂的安裝：在包裝箱中有固定臂取出，將固定臂頭部的4個M5螺釘經(jīng)過基座（即噴漆的大圓盤）。四個沉孔擰入固定臂上并將指針擺正。3.活動臂的安裝：將噴漆的大圓盤上的兩個M3螺釘松開后，將活動臂上的三個M4螺釘擰緊，