微波實(shí)驗(yàn)二預(yù)習(xí)報(bào)告

大連理工大學(xué)預(yù)習(xí)報(bào)告姓名：謝春梅 班級(jí)：電子1203 學(xué)號(hào)：201281477 同組人：孟哲宇實(shí)驗(yàn)二 測量線的調(diào)整與晶體檢波器的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求了解微波基本測試結(jié)構(gòu)的組成和相關(guān)元器件的作用，掌握儀器使用方法。熟悉并掌握波導(dǎo)測試線的調(diào)整及使用方法。了解并掌握晶體檢波二極管的檢波特性與校準(zhǔn)方法。熟練掌握交叉讀數(shù)法測量波導(dǎo)波長的方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與原理1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1）、了解微波基本測試結(jié)構(gòu)的組成和相關(guān)元器件的作用，掌握儀器使用方法。2）、熟悉并了解波導(dǎo)傳輸線特性。微安表2、實(shí)驗(yàn)原理微安表 1）、測量系統(tǒng)的連接與調(diào)整：可變衰減器直讀式頻率計(jì)測量線可調(diào)短路器可變衰減器直讀式頻率計(jì)測量線可調(diào)短路器微波微波信號(hào)源 圖2-1 晶體二極管檢波特性測試系統(tǒng)框圖實(shí)驗(yàn)前，按照框圖正確連接與調(diào)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)至關(guān)重要，否則會(huì)影響測量精度。2）、測量線的調(diào)整及波長的測量（1）駐波測量線的調(diào)整為了分析方便，通常把探針等效為導(dǎo)納與傳輸線的并聯(lián)等效電路如圖2-2所示 圖2-2探針等效電路其中Gu為探針等效電導(dǎo)，反映探針吸取功率的大小，Bu為探針等效電納，表示探針在波導(dǎo)中產(chǎn)生反射的影響。當(dāng)終端接任意阻抗時(shí)，由于Gu的分流作用，駐波腹點(diǎn)的電場強(qiáng)度要比真實(shí)值小，而Bu的存在將使駐波腹點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的位置發(fā)生偏移。當(dāng)測量線終端短路時(shí)，如果探針放在駐波的波節(jié)點(diǎn)B上，由于此點(diǎn)處的輸入導(dǎo)納yin→∞故Yu的影響很小，駐波節(jié)點(diǎn)的位置不會(huì)發(fā)生偏移。如果探針放在駐波的波腹點(diǎn)，由于此點(diǎn)上的輸入導(dǎo)納yin→0，故Yu對(duì)駐波腹點(diǎn)的影響就特別明顯，探針呈容性電納時(shí)將使駐波腹點(diǎn)向負(fù)載方向偏移，所以探針引入的不均勻性，將導(dǎo)致場的圖形畸變，使測得的駐波波腹值下降而波節(jié)點(diǎn)略有增高，造成測量誤差。欲使探針導(dǎo)納影響變小探針愈淺愈好，但這時(shí)在探針上的感應(yīng)電動(dòng)勢也變小了。通常我們選用的原則是在指示儀表上有足夠指示下，盡量減小探針深度，一般采用的深度應(yīng)小于波導(dǎo)高度的10％～15%。（2）波長測量測量波長常采用諧振法或者駐波分布法。駐波法是用駐波測量線進(jìn)行測量。當(dāng)測量線終端短路時(shí)，傳輸線上形成純駐波，移動(dòng)測量線探針，測出兩個(gè)相鄰駐波的最小點(diǎn)之間的距離，即可求得波導(dǎo)波長g。在傳輸橫電磁波的同軸系統(tǒng)中，按上測出的波導(dǎo)波長g就是工作波長；但是在波導(dǎo)系統(tǒng)中，測量線測出的波長是波導(dǎo)波長g，它是入射波與反射波迭加而成的合成波，由于波導(dǎo)中的電磁波以光速按“之”字形進(jìn)行傳播，所以它要大于在自由空間傳播的波長，二者之間的關(guān)系是：

λg=

λ式中的λg為矩形波導(dǎo)中傳播的色散波的“臨界波長”，只有當(dāng)自由空間的工作波長λ小于臨界波長λg時(shí)，電磁波才能在矩形波導(dǎo)中得到傳播。對(duì)于波導(dǎo)傳播的TEmn波或TMmn波的臨界波長公式為

λ=

λ提高測量的精度，通常采用交叉讀數(shù)法確定波節(jié)點(diǎn)位置，并測出幾個(gè)波導(dǎo)波長求其平均值。所謂交叉讀數(shù)法，是指在波節(jié)點(diǎn)附近兩旁找出指示電表讀數(shù)相等的兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置d11、d12、d21、d22??然后分別以其平均值確定波節(jié)點(diǎn)的位置，如圖2-3所示。圖2-3交叉讀數(shù)法測量駐波比節(jié)點(diǎn)位置（3）晶體檢波特性的測量在微波測量系統(tǒng)中，送至指示器的微波能量通常是經(jīng)過晶體二極管檢波后的直流或低頻電流，指示電表的讀數(shù)是檢波電流的有效值。晶體二極管為非線性元件，其檢波電流與兩端電壓之間的關(guān)系為圖6晶體二極管的檢波特性，式中，n表征晶體管的檢波規(guī)律：如n=1，則I與U成正比，稱為線性檢波；當(dāng)n=2時(shí)，I與U2成正比，稱為平方檢波。晶體二極管的檢波特性是隨其端電壓的變化而變化的，當(dāng)端電壓較小時(shí)，呈現(xiàn)平方律；當(dāng)端電壓較大時(shí)，呈現(xiàn)線性規(guī)律。如圖6所示，在U>U1范圍內(nèi)，近似為線性；U<U2時(shí)平方規(guī)律；U2<U<U1而在的范圍內(nèi)，檢波律n不是常數(shù)。因此，加在晶體管兩端的電壓變化幅度較大時(shí)，n就是不圖6晶體二極管的檢波特性測量線探針在波導(dǎo)中感應(yīng)電動(dòng)勢（即晶體二極管兩端電壓U）與探討針?biāo)谔幍碾妶鯡成正比，所以檢波電流和波導(dǎo)中的電場E同樣滿足關(guān)系5所以要從檢波電流讀數(shù)值決定電場強(qiáng)度的相對(duì)值，必須確定晶體檢波律n。當(dāng)n=2時(shí)，檢波電流讀數(shù)為相對(duì)功率指示值。實(shí)驗(yàn)室常用駐波法為晶體定標(biāo)，具體又分為兩種：

(1)測量指示器讀數(shù)與相對(duì)場強(qiáng)的關(guān)系曲線：當(dāng)測量線終端短路時(shí)，沿線各點(diǎn)電場分布為6即電場的相對(duì)強(qiáng)度為7式是Em為駐波波腹點(diǎn)的電場強(qiáng)度，為波導(dǎo)波長，d為測量線探針與駐波節(jié)點(diǎn)的距離,是探針位置的相對(duì)場強(qiáng)。將7式代入到5式得8I和E`隨d的變化曲線如圖7所示。圖7I和E`隨d的變化規(guī)律圖8晶體檢波特性校準(zhǔn)曲線在范圍內(nèi)，移動(dòng)探針，使其偏離駐波節(jié)點(diǎn)不同位置d圖7I和E`隨d的變化規(guī)律圖8晶體檢波特性校準(zhǔn)曲線對(duì)8式左端用U表示，并取對(duì)數(shù)，并令常數(shù)=1，得到9即logU與成正比，作出logU~曲線，求出斜率n，或用最二乘法求出n即為晶體檢波律。實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備x