2010微波基本參數(shù)測量 實驗報告

微波基本參數(shù)測量實驗報告摘要：本次實驗主要了解由可變衰減器，隔離器，可變短路器等組成的微波系統(tǒng)。了解反射式速調(diào)振蕩器的結(jié)構(gòu)、特性、工作狀態(tài)。掌握微波的基本測量：利用諧振腔法測量頻率；利用絕對測量法測量功率；利用直接法測量中、小駐波比，二倍法測大駐波比駐波比。關(guān)鍵詞：反射式速調(diào)振蕩器微波的頻率測量微波的功率測量駐波比測量引言： 微波是波長很短，頻率很高的電磁波。它的波長在1m~2mm范圍，他的頻率在300MHz~300GHz之間。微波具有波長短、頻率高、直線傳播和量子特性等特點。研究微波電路必須考慮電路中電磁場的空間分布和電磁波的傳播。 微波技術(shù)是近代發(fā)展起來的一門尖端科學(xué)技術(shù)，其重要標志是雷達的發(fā)明與使用。微波技術(shù)不僅在國防、通訊、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的哥哥方面有著廣泛的應(yīng)用，而且在當(dāng)代尖端科學(xué)研究中也是一種重要手段。微波測量的內(nèi)容雖然很多，但頻率測量、功率測量和駐波測量時三個基本測量。正文：一、實驗內(nèi)容（一）頻率測量 微波頻率測量的方法有兩種：一是諧振腔法；二是頻率比較法。實際測量中主要使用諧振腔法，只有在作精密測量和校準時才使用頻率比較法。 諧振腔法的測量設(shè)備是諧振腔波長計，諧振腔波長計有兩種不同方法與微波系統(tǒng)連接：傳輸式和吸收式。在本實驗中采用的是吸收式諧振腔波長計。其測量頻率的工作原理在于諧振腔只有一個輸入端與微波傳輸線相連接，以形成傳輸線內(nèi)微波的能量分支。微波信號器微波信號器隔離器可變衰減器波長表被測器測量線選頻放大器按如圖所示連接。將檢波指示器和檢波器接到被測件位置上，利用波長表可以測出微波信號源的頻率。旋轉(zhuǎn)波長表的側(cè)微頭當(dāng)波長表與被測頻率諧振時，將出現(xiàn)吸收峰，反應(yīng)在檢波指示器上的指示是一跌落點，讀出測量頭讀數(shù)，在附錄表中查出對應(yīng)頻率。(二)功率測量 微波功率測量包括兩種方法：1.相對測量——確定微波功率的相對大??；2.絕對測量——確定微波功率的絕對值。在測量工作中常常需要檢測微波功率的存在或估計其相對大小，借助檢波晶體管的建波電流，在可以簡單地估計功率的大小。 在實驗中，微波絕對功率的測量時利用吸收式微瓦功率計。其探頭的結(jié)構(gòu)是由兩種不同金屬組成的回路，如果加熱其中一個結(jié)點，造成兩個結(jié)點之間的溫度差，于是在此回路中將產(chǎn)生正比于溫差的熱電動勢，這就是溫差熱電偶，它可將微波能量轉(zhuǎn)變成直流電勢，這種轉(zhuǎn)變是通過探頭中的鉍-銻熱電偶膜片來實現(xiàn)。功率絕對測量 按如圖所示連接電路。將檢波器輸出接探頭和微瓦功率計，并選擇合適的量程，并把功率探頭通過波導(dǎo)——同軸轉(zhuǎn)換接到被測功率源上，此時功率計上的指示幾位測得微波功率的絕對值。(三)微波駐波比測量駐波測量可以判斷微波傳輸系統(tǒng)是否處于良好的匹配狀態(tài)，還可以測量波導(dǎo)波長、衰減、阻抗、諧振腔Q值等。 駐波測量的方法和儀器種類很多，在本實驗中用駐波測量線，根據(jù)直接法測量中、小駐波比，等指示度法（或稱二倍最小功率法）測大駐波比。 駐波比依據(jù)不同的負載，結(jié)合大，小駐波比，分別使用二倍最小功率法，直接測量法測量。 （1）小、中駐波比的測量。電壓駐波比是傳輸線中電場最大值與最小值之比，表示為：具體步驟是：按照下面的圖連接，在選頻放大器上選擇合適的電壓以及量程和增益按鈕，調(diào)節(jié)頻率旋鈕，使放大器的表頭數(shù)字最大。再移動探測頭使其分別移到波腹和波谷處，記錄下表頭讀數(shù)，按照公示計算。 （2）測量大駐波比（二倍法適用于S>10）當(dāng)待測器件駐波比大于10時，駐波波腹和波節(jié)相差很大。因而使晶體檢波輸入處于不同的檢波律。這樣用直接法測量駐波比會帶來較大的誤差（即最大值和最小值相差太大，某個讀數(shù)有很大誤差）。而二倍法是采用測量駐波波節(jié)點附近駐波分布規(guī)律來進行駐波比測量的方法。具體步驟是：當(dāng)E最小值小到難以讀數(shù)時，適當(dāng)增加放大電壓，使其最小值讀數(shù)變大。我們只需要測量駐波波節(jié)點處的幅值Imin和2Imin時測量線探針間距d＝｜d1-d2｜。當(dāng)檢波器的檢波律是平方檢波時，負載的駐波比可以按下式作近似計算：，當(dāng)S較大時，很小，上式可以簡化為：。而駐波波長的測量則可通過探針任意選取駐波上某個點，記錄下讀數(shù)，再向一個方向移動過相同數(shù)值第三次時，此時的讀數(shù)與第一次的讀數(shù)之差就是駐波的波長。二、數(shù)據(jù)記錄與處理頻率的測量輸入頻率（Ghz）波長（mm）表中頻率（Mhz）8.003(8195.072Mhz)0.80295368.0030.80595368.0030.80595362.功率的測量衰減長度（mm）5.004.704.404.15功率（mw）0.721.322.122.923.駐波比的測量小駐波比電壓（mv）22.035.021.534.322.0電流（mA）163.6150.7137.3125.6114.8由得S=1.044中駐波比L（mm）137.2130.3113.0105.9d（mm）156.925160.562131.880135.425λg=48.6mmd=3.591mm由計算得到，S=4.31大駐波比L（mm）92.086.5110.8117.2d（mm）1.992.790.6520.078λg=49.4mmd=0.592mm由計算得到，S=26.6三、實驗結(jié)論與分析1.頻率的測量 頻率的測量所得的數(shù)據(jù)中，實際功率與輸入功率比為1.6左右。符合實際情況，此數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)。 其中需要注意的是，雖然測量所得的波長讀數(shù)基本沒有變化，但還是需要經(jīng)過至少三次的測量。功率的測量由所得數(shù)據(jù)可知，隨著衰減長度的增加，功率變小。在功率的測量中用到了利用吸收式微瓦功率計。其主要功能是將微波能量通過探頭中的鉍-銻熱電偶膜片，利用兩種金屬受熱產(chǎn)生溫度差，從而產(chǎn)生電勢，來對應(yīng)表盤的讀數(shù)。利用這個方法，我們可以將較難測量的微波能量，利用溫度差轉(zhuǎn)化為能夠測量的電勢。駐波比的測量小駐波比的測量較為簡單，利用E與I的平方成正比。因此可直接利用所得電流求出S。中駐波比的測量中，由于電流最小值接近0，因此，只能用二倍法測量。但