工程电磁场实验.ppt

工程电磁场实验
第1页，共26页，2022年，5月20日，4点27分，星期三
微波指的是分米波、厘米波和毫米波。
频率范围的一种说法是300kHz-300GHz,相应波长是1m-1mm；
另一种说法是1GHz-1000GHz,
研究微波问题。
因此，微波测量的基本量是以场强为基本量的驻波比、功率、波长等，而其他参量如阻抗（或导纳）、衰减系数、增益和品质因素等，原则上都可以由基本量导出。
功率一般是借助能量变换装置，将微波电磁能变换成其他形式的能量来测量，而不是从电压和电流出发来进行计算的；
波长则往往根据电磁场的驻波分布直接进行长度的测量；
阻抗测量是通过测量驻波比以及驻波最小点至负载的距离，从而确定阻抗；
衰减量的测量则可以转化为功率的测量；
谐振腔Q值的测量可以转化为频率和驻波比的测量等。
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用分布参数的元器件代替集中参数的元器件
在低频时，每一个元器件都有特定的电参数值，如电阻、电容、电感等。
在微波段，由于频率高，波长同一般电子元器件的尺寸差不多，故一般的接线或普通的电子元件就相当于天线，将会产生严重的辐射。
因此，在微波电路中，一般低频集中参数的电阻、电容和电感已不能使用，而应以闭合的波导管、空腔谐振器以及各种类型的波导元件来代替一般的传输线、振荡回路和电路元件。
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(3)在低频和微波波段的电路实现具有很大的区别。
开路：不接任何元器件就可以在低频时实现开路；在微波波段，如果不接元器件，则从开路处会有微波辐射出去，因此要用到可调短路器才可以实现真正的开路，在短路时再移动1/4个波长就可以实现开路。
短路：在低频时，用一根导线就可以实现短路；在微波段，需要用一个短路板或可调短路器来实现短路。
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匹配：在低频时，调节电压和电流可以实现匹配；在微波波段，需采用各种匹配器，调节可调螺钉来实现匹配。
滤波：在低频时，实现滤波的电路非常容易；在微波段，采用传输线的实现方式，如波导、同轴线、带状线和微带等，用这些传输线的电抗元件可实现滤波器的四种频率变换（低通、高通、带通、带阻）。
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谐振：低频时，用电容、电感实现谐振；在微波段，采用谐振腔，其等效电路是等效为电容、电感来实现谐振的。
(4)机械加工要求十分严格。对于波导管来说，内壁要求十分光滑，需要镀金或银，内壁的光滑度对测量结果影响很大。
(5)理论性强。微波测量本身有一套完整的系统理论，是一门独立系统的课程。
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微波测量系统的认识与调试
微波测量系统
微波测量一般都是在微波信号源和若干波导或同轴元件组成的微波测量系 统上进行的，根据信号源输出功率电平的大小，可分为小功率和大功率两类微波测量系统，其中大功率波导测量系统主要用来测量大功率微波管的特性。
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微波测量系统通常由以下部分组成，图所示的是一种较常用的小功率波导测量系统。
图中信号源产生的微波信号通过同轴-波导转换进入测量系统。
隔离器作为去耦合衰减器，防止反射波进入信号源，影响其输出功率与频率的稳定。
可调衰减器用来调节输出功率的大小，使指示器有适当的指示。
正接的定向耦合器从主波导中分出部分功率到副波导中，供监视功率和测量频率之用。
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测量线是微波测量中的常用仪器 ,它在微波测量中用途很广，不仅可以用来测量传输线上的驻波场分布 ,还可以测量波长、阻抗、衰减、相位移、Q 值等微波参量，有“微波万用表”之称。其使用方便、灵活 , 具有一定精度，因而在微波测量中有广泛应用。
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微波实验内容
微波测量系统的连接、调整与频率检查
本实验内容主要解决以下内容：
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实验所依据的简单原理
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探针电路调谐
当波导中存在不均匀性或负载不匹配时，波导中将出现驻波。测量驻波特性的仪器为驻波测量线（简称测量线）。
探针调节的方法是将探针穿透深度放在适当位置（～2mm，出厂时已调整并加锁定套）。
然后调节探头的调谐活塞（侧立小园盘）使选放指示最大，调谐的过程就是减小探针反