北邮电磁场与电磁波测量实验报告5 信号源 波导波长.docx

北京邮电大学电磁场与电磁波测量实验实验报告实验内容: 微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量波导波长的测量学院:电子工程学院班级: 2010211203 班组员:崔宇鹏张俊鹏章翀 2013 年5月9日实验一微波测量系统的使用和信号源波长功率的测量一、实验目的(1) 学习微波的基本知识; (2) 了解微波在波导中传播的特点,掌握微波基本测量技术; (3) 学习用微波作为观测手段来研究物理现象。二、实验仪器 1. 微波信号源微波信号源由振荡器、可变衰减器、调制器、驱动电路、及电源电路组成。该信号源可在等幅波、窄带扫频、内方波调制方式下工作,并具有外调制功能。在教学方式下,可实时显示体效应管的工作电压和电流的关系。仪器输出功率不大, 以数字形式直接显示工作频率,性能稳定可靠。 2. 隔离器位于磁场中的某些铁氧化体材料对于来自不同方向的电磁波有着不同吸收,经过适当调节,可使其对微波具有单方向传播的特性,隔离器常用于振荡器与负载之间,起隔离和单向传输的作用。 3. 衰减器把一片能吸微波能量的吸收片垂直于矩形波导的宽边,纵向插入波导管即成,用以部分衰减传输功率,沿着宽边移动吸收片可改变衰减量的大小。衰减器起调节系统中微波功率从以及去耦合的作用。 4. 波长计电磁波通过耦合孔从波导进入频率计的空腔中,当频率计的腔体失谐时,腔里的电磁场极为微弱,此时,它基本不影响波导中波的传输。当电磁波的频率计满足空腔的谐振条件时,发生谐振,反映到波导中的阻抗发生剧烈变化,相应地,通过波导中的电磁波信号强度将减弱,输出幅度将出现明显的跌落,从刻度套筒可读出输入微波谐振时的刻度,通过查表可得知输入微波谐振频率。 5. 测量线测量线是测量微波传输系统中电场的强弱和分布的精密仪器。由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。在波导的宽边有一个狭槽,金属探针经狭槽伸入波导。线开槽波导中的场由不调谐探头取样,探头的移动靠滑架上的传动装置,探头的输出送到显示装置,就可以显示沿波导轴线的电磁场变化信息。由于探针与电场平行, 电场的变化在探针上就感应出的电动势经过晶体检波器变成电流信号输出。 6. 检波晶体微波测量中,为指示波导(或同轴线)中电磁场强度的大小,是将它经过晶体二极管检波变成低频信号或直流电流,用电流电表的电流 1来读数的。从波导宽壁中点耦合出两宽壁间的感应电压,经微波二极管进行检波,调节其短路活塞位置, 可使检波管处于微波的波腹点,以获得最高的检波效率。 7. 选频放大器用于测量微弱低频信号,信号经升压、放大,选出 1kHz 附近的信号,经整流平滑后输出级输出直流电平,由对数放大器展宽供给指示电路检测。 8. 匹配负载 9. 短路片三、实验原理测量微波传输系统中电磁场分布情况,测量驻波比、阻抗、调匹配等,是微波测量的重要工作,该实验系统主要的工作原理如图所示: 图1 实验原理框图微波信号源隔离器波长表检波指示器检波器隔离器测量线单螺调配器可变衰减器选频放大器四、实验内容和实验步骤 1. 微波测量系统的使用(1) 观察测量系统的微波仪器连接装置,衰减器,波长计,波导测量线的结构形式; (2) 熟悉信号源的使用将信号源的工作方式选择为:等幅位置,将衰减至于较大位置,输出端接相应指示器,观察输出; 将信号源的工作方式选择为:方波位置,将衰减至于较大位置,输出端接相应指示器,观察输出; (3) 熟悉选频放大器的使用; (4) 熟悉谐振腔波长计的使用方法微波的频率测量是微波测量的基本内容之一。其测量方法有两种: ①谐振腔法; ②频率比较法。本实验采用了吸收式波长计测量信号源频率,为了确定谐振频率, 用波长表测出微波信号源的频率。具体做法是:旋转波长表的测微头,当波长表与被测频率谐振时,将出现吸收峰。反映在检波指示器上的指示是一跌落点,此时,读出波长表测微头的读数,再从波长表频率与刻度曲线上查出对应的频率。 2. 信号源波长的测量(1) 微调单螺调配器,使腔偏离匹配状态,检波电流计上一定有示数; (2) 调节波长计是检波电流计再次出现最小值的时刻,读出此处波长计的刻度值; (3) 按照波长计的刻度值去查找“波长计-频率刻度对照表”,就可以得到相应的信号源频率值; (4) 改变信号频率,从 开始测到 , 测一次,记录在数据表格中。五、实验结果信号源频率( GHz ) 波长表读数(mm) 查表的频率(GHz) 信号源误差(GHz)