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微波技术与天线实验报告



实 验 报 告
试验课程：学生姓名：学 号：专业班级：

微波技术与天线










试验二 微波波导波长、频率的测量、分析和计算
一、试验目的
〔1〕 学会微波测量线的运用；
〔2〕 学会测量微波波导波长和信号源频率； 〔3〕 分析和计算波导波长及微波频率。 二、试验原理
进展微波测量，首先必需正确连接与调整微波测量系统。图1-1 示出了试验室常用的微波测试系统。系统调整主要指信号源和测量线的调整，以及晶体检波器的校准。信号源的调整包括振荡频率、功率电平及调制方式等。本试验主要探讨微波测量线的调整和晶体检波器的校准。
1． 测量线的调整
测量线是微波系统的一种常用测量仪器，它在微波测量中用途很广，可测驻波、阻抗、相位、波长等。
测量线通常由一段开槽传输线、探头〔耦合探针、探针的调谐腔体和输出指示〕、传动装置三局部组成。由于耦合探针伸入传输线而引入不匀称性，其作用相当于在线上并联一个导纳，从而影响系统的工作状态。为了削减其影响，测试前必需细致调整测量线。试验中测量线的调整一般包括的探针深度调整和耦合输出匹配〔即调谐探头〕。










2． 晶体检波器的工作原理
在微波测量系统中，送至指示器的微波能量通常是经过晶体二极管检波后的直流或低频电流，指示器的读数是检波电流的有效值。在测量线中，晶体检波电流与高频电压之间关系是非线性的，因此要精确测出驻波〔行波〕系数必需知道晶体检波器的检波特性曲线。
晶体二极管的电流I 与检波电压U 的一般关系为
I=CU
式中，C 为常数，n 为检波律，U为检波电压。
检波电压U 与探针的耦合电场成正比。晶体管的检波律n 随检波电压U 变更。在弱信号工作〔检波电流不大于10 μA〕状况下，
n
近似为平方律检波，即n=2；在大信号范围，n 近似等于1，即直线律。
测量晶体检波器校准曲线最简便的方法是将测量线输出端短路，此时测量线上载纯驻波，其相对电压按正弦律分布，即：
UUmax?2?d?sin????g?? ??式中 ，d 为离波节点的距离，Umax为波腹点电压，λg 为传输线上波长。
因此，传输线上晶体检波电流的表达式为
??2?dI?C?sin??????g????????n










依据上式就可以用试验的方法得到图所示的晶体检波器的校准曲线。

3． 波导波长的测量原理
测量线的根本测量原理是基于无耗匀称传输线理论，当负载与测量线匹配时测量线内是
行波；当负载为短路或开路时，传输线上为纯驻波，能量全部反射。因此通过测量线上的驻波比，然后换算出反射系数模值，再利用驻波最小点位置zmin 便可得到反射系数的幅角以及微波信号特性、网络特性等。依据这一原理，在测得一组驻波最小点位置z1，z2，z3，z4 … 后，由于相邻波节点的距离是波导波长的1/2，这样便可通过
下式算出波导波长。
?g?z3?zmin0z2?zmin01?z4?zmin0????z?z1min0?2?432??
由教材内容〔见习题2-5〕 ，工作波长与波导波长有如下关系：
???g?c?g??c22
式中，λc 为截止波长。一般波导工作在主模状态，其λc =2a 。本试验中波导型号为BJ-101，其宽边为a = mm ，代入上式计算出工作波长。
于是信号源工作频率由下式求得：
f?3?108?
另外，信号源工作频率亦可用汲取式频率计测量。 三、试验步骤
1． 开通测试系统
① 按图1-1所示连接微波测量系