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1、实验 B2 晶体检波律校准与驻波比测量【实验目的】1了解波导驻波测量线的基本结构和原理，并学会正确使用测量线。2掌握晶体检波律校准及波导波长测量的基本原理和方法。3掌握测量驻波比的基本实验方法与技术。【预习问题】1怎样准确、简便地测定检波晶体管的检波律? 2什么是波导波长？怎样测量？3什么是驻波比？测量驻波比的基本原理和方法？【实验原理】一波导驻波测量线的调整驻波测量线是微波实验不可缺少的基本仪器，可用来进行多种微波参量的测量。测量线一般由一段开槽传输线、探头（耦合探针、探针的调谐腔体和输出指示）、传动装置三部分组成。由于耦合探针伸入传输线而引入不均匀性，其作用相当于在传输线上并联一个导纳，从
2、而影响系统的工作状态，因此测量前必须仔细调整测量线，以减少其影响。测量线的调整一般包括选择合适的探针穿伸度、调谐探头和测定晶体检波性。探针电路的调谐方法：先使探针的穿伸度适当，通常取1.0 2.0mm，然后在测量线终端接匹配负载，移动探针至测量线中间部位，调节探头活塞，直到输出指示最大。“调节匹配” 是微波测量中必不可少的概念和步骤。采用驻波测量线调节微波系统达到匹配状态的基本方法：测量线的探针放在驻波极小点或极大点处，采用调大Emin或调小Emax的方法进行调配。 例如，探针放在极小点处，则调节接在测量线端点的调配元件，使探针的输出功率稍微增大（不要增大太多，否则会发生假象即波形移动，这时极
3、小点功率并不增大），然后左右移动探针，看看极小功率是否真正增大。这样反复调配元件，使极小点功率逐步增大，直到达到最佳匹配状态。二晶体检波律的测定在微波测量系统中，微波能量通常是经过晶体二极管检波后送至指示器的，所以从电表上读到的是检波电流的有效值而不是高频电压。晶体二极管是一种非线性元件，其检波电流I 与所加的高频电压U 的关系一般是非线性的，即1nIK U（B2-1 ）式中 K1是比例常数， n 是晶体检波律；n=1 称为直线性检波，n=2 称为平方律检波，一般n不是整数。检波律n 与晶体检波器的特性及工作状态有关，在精密测量中必须先测定n，对晶体检波器进行定标校准。名师资料总结 - - -
4、精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 20 页 - - - - - - - - - 通过驻波测量来定标校准晶体检波器是常用的晶体检波器定标校准的方法，简称为驻波法。一般又可分为测量检波电流与相对场强关系曲线法和测量半高点法。1测量检波电流与相对场强关系曲线法若忽略波导的损耗（一般波导管损耗很小）和探针负载的影响，则当终端短路时波导中驻波场的分布可表示为2sin()mgdEE（B2-2 ）式中 Em为波腹处的场强，d 是离开驻波波节的距离，g为波导波长。在近似条件下，晶体二极管的端电压U
5、 正比于探针所在位置的电场强度E，所以12sin()nngdIK UK（B2-3 ）2lglglgsin()gdIKn（B2-4 ）式中 K 是比例常数。式（B2-4）表明检波晶体的输出电流I 与相对场强2sin()gd在全对数坐标系中是一个线性关系，斜率就是晶体检波律 n，如图 B2-1 所示。因此，在从波节到波腹的g/4 范围内，移动测量线探针并逐点记下距离 d 与检波电流I，可计算出n。实际上也可作出sin(2/)gKd与I的关系曲线，由I 便可查出相应的电场强度 E，如图 B2-2 所示。计算驻波比时，即直接用两个E 值相除，而不必求出n，使用更为方便。2测量半高点法校正晶体检波器的另
6、一种方法是，利用半高点之间的距离确定晶体检波律。如图B2-3 所示，在测量线终端接短路板，测量驻波极大值，然后在极大值两边测量半高点（即为驻波极大值的一半）之间的距离，可根据下式计算出检波律为图 B2-1 检波电流与相对场强的关系曲线图 B2-2 晶体检波律的定标曲线图 B2-3 半高点法确定晶体检波律名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 20 页 - - - - - - - - - lg 0.50.3010lg cos()lg cos()ggndd（B2-5）
7、式中 d 为驻波曲线上I=Im/2 两点的距离， Im为波腹的检波电流。必须指出， 对上述方法测得的晶体二极管检波特性曲线，实际上还含着指示器的非线性在内，在精密测量中，当更换检测仪表时，都必须重新作出晶体检波特性曲线；同时，晶体检波器的特性随时间变化较大，应经常进行校准工作。三波导波长的测量测量波长的常用方法有谐振法和驻波分布法。实验 B1 中测量频率使用的谐振腔波长表，采用的就是谐振法。驻波分布法使用波导测量线测量。当测量线终端短路时，传输线上形成纯驻波。 波导波长是指在波导中传播的合成波的两个相邻波峰或波谷之间的距离，在数值上等于驻波相邻两个极值点（波腹或波节） 之间距离的两倍。 由于场
8、强在极大值点附近变化缓慢，峰顶位置不易确定，而且探针位于波节点处对场分布的影响最小，所以实际采用测定驻波极小值点的位置来求出波导波长。测量时移动波导测量线探针，测出驻波相邻两个波节点之间的距离，即可求得波导波长。为了提高测量精度，通常采用“交叉读数法”确定驻波波节点的位置。如图 B2-4 所示，测量波节点附近两边指示器读数同为某一电平M 的两点探针位置，再取这两点位置坐标的平均值作为波节点的坐标，则相邻两波节点的位置分别为3412minmin , 22dddddd从而，测量线中的波导波长为minmin34122( )()()gmdddddd（B2-6 ）在某些测量中，尚需求出无槽波导中的波导波
9、长g。由理论分析可得，测量线（有槽波导）中的波导波长gm与相同截面的无槽波导中的波导波长g的关系为223( 1+)8ggmgxa b（B2-7 ）式中 x 为测量线的槽宽，a、b 分别为波导的截面宽度和高度。这样，只要测出gm，并给出 x、a 和 b 的尺寸，则可用迭代法求出g。在开槽影响很小的情况下，一般测量中不区分 gm和 g，测出 gm即为 g。另外，无槽波导中的波导波长g也可直接测量。在测量线的输出端接精密可调短路器（可变电抗器） ，用测量线确定某一驻波节点位置，探针置于该位置上不变；然后向信号源方向或其反方向移动可调短路活塞，使探针检测到相邻的另一个驻波节点。这时， 短路活塞图B2-
10、4 用“交叉读数法”确定驻波节点位置名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 20 页 - - - - - - - - - 移动的距离便等于半个波导波长。实验中，通过测出波导波长g，可计算出自由空间波长 、频率 f、相速度gv和群速度u，他们之间关系为21()2gga（B2-8 ）cf（B2-9 ）2gv uc（B2-10）ggvf（B2-11）式中c为光速，a为波导宽边尺寸（实验中所用波导a=22.86mm） 。如果测出微波频率f和波导波长g，则可求出光速c。四驻
11、波比的测量驻波比的大小是衡量一个微波元件性能优劣的重要指标，也是微波测量中的一个基本参量。通过驻波测量，可直接测出驻波比；也可间接从阻抗衰减量、相移量、谐振腔的品质因数、介质的介电常数以及微波元件的网络参数等测出驻波比。因此， 驻波比的测量是微波测量中最基本、最重要的内容之一。微波驻波比S是指在传输线中所形成的驻波电场极大值maxE与极小值minE之比，即maxminESE（B2-12）当微波系统终端负载不同、波导处于不同的工作状态时，驻波比 S也有大中小之分。在精确测量驻波比之前，应先根据驻波极值点对应的检波电流粗略估计驻波比的大小，再进一步精确测定。 实验中通常采用波导测量线进行驻波比的测
12、量。用测量线测量驻波比有很多方法，表 B2-1 中列出了常用测量方法和应用范围。这里只介绍最基本的直接法、等指示度法和功率衰减法。表 B2-1 用测量线测量驻波比的常用方法序号测量方法应用范围1 直接法小、中驻波比，S6 3 功率衰减法任意驻波比（与晶体检波律无关）4 节点偏移法任意驻波比（无耗四端网络）5 滑动小反射负载法小驻波比名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 20 页 - - - - - - - - - 1直接法测量驻波比直接法测量的适用范围是驻波比S
13、6 的中小驻波比，在微波系统实际调试中要测的驻波比大多在S6 的范围内，因此直接法测量驻波比是一种常用的基本方法。直接法测量驻波比就是直接测出测量线上驻波相邻波腹极大场强Emax和波节极小场强Emin，实际测出相对应的检波电流maxI和minI，计算出驻波比。若晶体检波律为n，则驻波比为1/maxminnISI（B2-13）若检波晶体工作在平方检波律情况下，式中n2。为测量准确起见，可多测几个驻波极大值和极小值，则计算驻波比的公式为1/1/maxmax1max 2max 3minmin1min 2min3nnIIIISIIII（B2-14）2等指示度法测量驻波比当驻波比大于6时，用直接法测量比
14、较困难，因为电场的极大值Emax和极小值Emin相差悬殊，在指示器表头量程范围内，不易同时测准波节点的Imin和波腹点的Imax，而且此时检波晶体的检波律将偏离平方律，导致测量误差很大。因此，测量大驻波比不采用直接法，通常采用等指示度法。等指示度法测量大驻波比的基本思想是只在电场强度最小点附近测量驻波电场的分布规律，不测量电场强度大的点，从而避免了上述直接法的测量困难。对于一任意驻波，电场的幅值可表示为1212122221coscossinsin2cos2jzjziririririrE zE eE eEzEzjEzEzEEE Ez（B2-15）设012为驻波的初始相位，Ei和 Er为入射波场强
15、幅值与反射波场强幅值，且riEE，为反射系数，| |为反射系数幅值，则202412cos12cosigEzE名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 20 页 - - - - - - - - - （B2-16）式中04gz。由驻波定义可知m a xm i n1iririEEEEEEE（B2-17）根据式（ B2-16）和式（ B2-17）有2m i n112c o sEE（B2-18）因为11SS、1cos1cos22、1sin1cos22，根据式（ B2-18）可
16、得22m i nsin2cos2EES（B2-19）取坐标原点在驻波波节Emin处，则初相0，4gz，则有22min2cos2singgEzESz（B2-20）在平方律检波的情况下，检波电流2IE，所以式（B2-20）中2minEE即为minII。如图 B2-5 所示，在驻波波节极小值点两侧取检波电流I 为极小值点K 倍的两点1 和2，其宽度为d，K 值可任意选定，检波电流I 处到驻波极小值点的距离为d/2，则式（ B2-20）可变为2cos ()sin()ggdKSd（B2-21）常取 K=2，称为二倍最小功率法（也称“三分贝法”） 。这时，式（B2-21）变为图 B2-5 等指示度法测量驻
17、波比名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 20 页 - - - - - - - - - 22cos ()sin()ggdSd（B2-22）当驻波比S10 时，gd1，cos()1gd，sin()ggdd，则式（ B2-22）可化简为gSd（B2-23）由式（ B2-23）可知，二倍最小功率法测量驻波比时，只需测定波节点两边二倍最小功率等指示点间的距离d 和波导波长g即可。因此， d 和 g的测量精度对测量结果影响很大，必须用高精度的探针位置指示装置（如千分表）进
18、行读数。根据上述等指示度法测量驻波比的基本原理可知，当驻波波节电场极小值很小，难以测量时，也可选择波腹电场极大值测量，再测出波节极小值点两边等指示度间的距离和相应的电场值， 则可计算出驻波比；实际上， 测量出驻波曲线波节极小值点一侧上任何两点到极小值点的距离和相应的电场值，也可计算出驻波比。这些测量的计算公式请参考相关文献。3功率衰减法测量驻波比驻波比 S 很大时，如S100，采用二倍最小功率法测量，要求测量距离和电场极小值的仪器灵敏度非常高；否则，会产生很大的测量误差。例如，当波导波长g4.4cm、驻波比为 50010时，要求距离d 的误差不得超过0.003mm，这在机械结构上很难实现。这时
19、就需要采用其他方法进行测量，功率衰减法就是其中一种常用的测量方法。功率衰减法是一种简便而又准确的测量驻波比的方法，避免了晶体检波律的影响，把驻波极大值和极小值的测量转化为测量衰减量的改变，可测任意驻波比， 特别适合于测大驻波比，测量的驻波比可达1000 以上。功率衰减法的微波测量系统组成如图B2-6 所示。测量时，先把测量线的探针置于驻波波节点，调节精密可变衰减器，使指示器的电表读数在满刻度的80%附近，并记下电表读数 Imin及精密可变衰减器衰减量的分贝值Amin，再移动探针至波腹点，改变精密衰减器的衰减量，使指示器的读数仍为Imin，这时衰减器衰减量的分贝值为Amax，则有22maxmax
20、maxminminmin()dB10lg10lg()10lg20lgPEAASSPE（B2-24）所以，被测驻波比S为maxmin2010AAS（B2-25）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 20 页 - - - - - - - - - 图 B2-6 功率衰减法测量驻波比的实验装置【实验器材】反射式速调管微波信号源（反射式速调管电源和速调管座）、隔离器、谐振腔波长表、可变衰减器、波导测量线、环形器、谐振腔、单螺钉调配器、匹配负载、短路片、晶体检波器、检波指示
21、器，双踪示波器、选频放大器、数字万用表等。【基础性实验内容】一调节微波测量系统匹配1采用驻波测量线来调节微波测量系统匹配状态的实验装置如图B2-7 所示，反复调节单螺钉调配器， 直到微波系统达到最佳匹配状态，记录调节过程中的相关数据，如螺钉插入深度、沿槽位置与极小功率值等，分析他们之间的变化规律。2在最佳匹配状态下，测出整段测量线中驻波场的分布。为保证驻波曲线（检波电流或电压与探针位置关系曲线）的测量精度，需要合理选择探针位置的“步长”。图 B2-7 调节微波测量系统匹配的实验装置二波导波长的测量1测量线的输出端口接可变电抗器，采用“交叉读数法”测量波导测量线中的波导波长。2使用可变电抗器采用
22、“交叉读数法”直接测量波导波长。3比较分析上述两种方法测出的波导波长的差别，解释产生差别的可能原因。4根据测出的波导波长，计算频率、相速和群速。三晶体检波律的测定1 测量线的输出端口接短路片或可变电抗器，在波节和波腹点之间合理取10 个点左右，从波节开始， 依次移动探针位置，记录位置读数和相应的检波电流读数，做出检波电流与相对场强的关系曲线，计算晶体检波律。为了减小因探针影响驻波分布而产生的误差，可采用以波节点为中心的对称测量法。2采用半高点法测定晶体检波律。微波信号源波长表精密衰减器驻波测量线被测元件匹配负载隔离器选频放大器微波信号源波长表可变衰减器驻波测量线单螺钉调配器匹配负载隔离器选频放
23、大器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 20 页 - - - - - - - - - 3根据晶体检波律的测量值，分析讨论晶体检波律是否符合平方律。四驻波比的测量1测量线的输出端口接匹配负载，用直接法测量驻波比。2测量线的输出端口接单螺钉调配器和匹配负载，调节单螺钉插入伸度和沿槽位置使驻波比在10 左右，采用等指示度法（二倍最小功率法）测量驻波比。在不改变测量线终端待测负载状态的条件下，再用功率衰减法测量驻波比。3测量线的输出端口接短路片或可变电抗器，分别采用功
24、率衰减法和等指示度法测量驻波比。4分析讨论上述驻波比的测量结果。【数据处理】一调节微波测量系统匹配1.根据图 B2-7 连接仪器，调节仪器达到匹配状态，调节过程的相关数据如表B2-1。表 B2-1 调节微波系痛打到最佳匹配状态相关数据单螺钉位置x/mm 9 9 28.5 28.5 47.8 47.8 47.8 插入深度 /mm 2.994 2.675 3.28 2.239 3.548 2.79 2.503 电压V 81 80 78 80 81 75 83 从上表可以看出47.8mm 插入深度为2.790 时为系统最佳匹配。2.在最佳匹配状态，测量线中驻波场的分布如图B2-8 所示。（表 B2-
25、2 为测量线驻波场中位置 x 与相对检波电流I 的实验数据）表 B2-2 最佳匹配状态下，测量线驻波场的分布数据表名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 20 页 - - - - - - - - - 由图表作出曲线图：驻波场的分布曲线020406080100020406080100120140 x/mmV/V系列1图 B2-8 最佳匹配状态下测量线驻波场的分布分析： 所谓系统匹配，就是使微波完全进入下级部件而一点也不反射回来。即不形成驻波。测量线的驻波场，可以认为
26、是入射波和反射波叠加形成的，如果系统达到匹配状态，反射波为零，测量线中自然不会形成驻波场。设入射波的振幅为A，反射波的振幅为B，则驻波场的波节幅度为A-B ，波腹幅度为A+B 。当达到最佳匹配时，B=0，波节、波腹幅度都为A，图像变为一条直线。所以，实验x/mm V/V x/mm V/V x/mm V/V 93 1 106 66 119 86 94 14 107 52 120 90 95 26 108 36 121 91 96 42 109 22 122 90 97 58 110 11 123 85 98 70 111 1 124 77 99 82 112 1 125 69 100 87 11
27、3 9 126 57 101 90 114 20 127 42 102 91 115 36 128 28 103 88 116 51 129 16 104 82 117 65 130 4 105 75 118 78 131 1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 20 页 - - - - - - - - - 中采用调大 Emin或调小 Emax的方法进行调节系统匹配。Emin和 Emax的差值越小，系统越接近匹配。最佳匹配时，驻波比S=1。二波导波长的测量实
28、验中采用“交叉读数法”测量数据如表B2-3 所示。表 B2-3“交叉读数法”测量波导波长数据使用可变电抗测波导波长，所得数据如下表：表 B2-4“可变电抗法”测量波导波长数据由表 3 和表 4 数据可得：gm=18.75mm g=18.468mm 由于缝的影响，使波导中电磁场分布发生改变，进而波导波长也发生改变，从实验数据中可以看出测量线有缝波导波长gm大于无缝波导波长g，其关系满足式（B2-7）。将波导参数及测得的数据代入得，（波导的长宽a=22.86mm，b=10.16mm ，缝宽 x=3.00mm ）22318ggmgxa b=18.468(1+3218.4682/8 22.86210.
29、16)mm =18.487mm相对百分误差为:x/mm 91.4 98.8 110 117.7 V/V 30 30 30 30 波节位置/mm 95.1 113.85 波长/mm 18.75 x/mm 0.23 4.17 18.521 23.015 V/V 30 30 30 30 波节位置/mm 2.3 20.768 波长/mm 18.468 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 20 页 - - - - - - - - - 100%gmgmgmB=(18.4
30、87-18.75)/18.487100%=1.4% 根据测出的波导波长，及式（B2-8）（ B2-11）可求得：自由空间波长 :212gga=17.124mm 频率 : cf=2.998108/17.124 10-3HZ =17507MHZ相速度 :ggvf=18.46810-317507106m/s =3.23108 m/s群速度 : 2gcuv=(2.998108)2/3.23108 =2.78108 m/s 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 20 页
31、 - - - - - - - - - 三晶体检波律的测定1测量检波电流与相对场强关系曲线法测量波节与波峰中的十个点，得到如下数据：表 B2-5 晶体检波率的测定x/mm 115.5 117.5 119 120 121 122.5 123 124.3 125 125.5 V/V 1 10 33 49 61 75 81 85 87 88 根据上表数据作lgIlgsin(2x/ g) 关系曲线，并进行线性拟合，其曲线及拟合公式如图 B-2-7 所示图 B-2-7 lgIlgsin(2x/ g) 关系曲线y = 1.8886x + 1.971200.511.522.5-0.6-0.5-0.4-0.3-
32、0.2-0.10lgIlgsin(2/g)由图可知拟合线的方程为：y=1.8886x+1.9712 由此可知晶体检波率为1.8886。2.由半高点法测量晶体检波率由半高点法测量的关于晶体检波率的数据如下表B-2-8 所示表 B-2-6 半高点法测量晶体检波率数据半高点位置d1d2dx/mm 115.51204.5根据式（ B2-5）及上表数据，晶体检波率为名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 20 页 - - - - - - - - - lg 0.5lg co
33、sgmnd=2.124 分析： 本实验采用两种方法对晶体检波率进行测量。 测量检波电流与相对场强关系曲线法是根据晶体检波率的定义式经过数学变形，线性拟合对晶体检波率进行测量，并且实验数据较多； 而半高法的计算公式进行了较大的变形，且测量数据较少。相比之下， 第一种方法得到的晶体检波率较准确。可以判断晶体检波率基本符合平方率。四驻波比的测量1、测量线输出端口接匹配负载，用直接法测量驻波比实验中用直接法测量的驻波比数据如表B-2-7 所示：表 B-2-8 直接法测量驻波比数据相对检波电流Imax 87 87 87 相对检波电流Imin 85 84 84 根据表 B2-8 中数据得：112maxmi
34、n8787871.0156858484nISI2、测量线输出端口接单螺钉调配器和匹配负载，用等指示度法（二倍最小功率法）、功率衰减法测量驻波比（1）利用等指示度法测量驻波比实验所测得的数据如表B-2-9 所示表 B-2-9 等指示度法测量驻波比实验数据名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 20 页 - - - - - - - - - 2Imin 位置 x/mm 102.9104.1d/mm1.2由上表所得数据以及公式（B2-23）得：18.4874.90633
35、.14 1.2gmSd（2）利用衰减法测量驻波比实验所测得数据如下表所示：表 B-2-10 衰减法测量驻波比实验数据衰减量d(Amin)/mm衰减量d(Amin)/mm80%0.9872.76根据衰减量刻度对照表（9600MHz ）由此作出衰减量A刻度 x 曲线如图B-2-8 所示0510152025303500.511.522.533.54刻度x /mm衰减量A/dB名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 20 页 - - - - - - - - - 图 B2
36、-8 衰减量 A刻度 x 曲线（ 9600MHz ）由上图，设曲线满足baxA，通过变形可得xlnbalnAln（ a、b 为拟合系数）则 lnA 与 lnx 呈线性关系。lnA 与 lnx 的关系曲线如下图所示：lnA = 2.1558lnx + 0.6026R2 = 0.999800.511.522.533.5400.20.40.60.811.21.4lnxlnA图 B2-9 lnA 与 lnx 的关系曲线由图可知lnA 与 lnx 的线性拟合比较好。则：Amin=1.830.9872.16=1.779 Amax=1.83 2.7602.16=18.658 maxmin18.658 1.7
37、79202010105.4772AAS分析： 实验中由于参考的衰减量刻度对照表是针对频率为9600MHz 的微波，而实验时微波的频率为17507MHz ，因此实验存在一定的误差。3、测量线的输出端口接可变电抗器，采用功率衰减法和等指示度法测量驻波比名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 20 页 - - - - - - - - - 实验中分别采用功率衰减法和等指示度法测量驻波比所得的实验数据如下表所示：表 B-2-11 功率衰减法和等指示度法测量驻波比（接可变电
38、抗器）等指示度法2Imin 位置 x/mm 93.0693.5功率衰减法80% 0.7853.672等指示度法：18.48713.38083.14(93.5093.06)gSd功率衰减法： Amin=1.830.7852.16=1.097 Amax=1.83 3.6722.16=30.384 maxmin30.384 1.0972020101028.8413AAS误差分析 ：两种方法测出的驻波比相差较大，可能是因为指示度法和功率衰减法要对波节处的相对检波电流进行测量，因此测量仪器的灵敏度较高。灵敏度提高时，干扰信号也增强，导致指针摆动不定，造成读数误差。【思考与讨论】1驻波测量线的调节应注意哪
39、些问题？调节驻波测量线时，要尽量缓慢移动探针，并且向一个方向移动，避免回程差；测量数据时，应尽量在测量线中部移动探针，避免边界对驻波场的影响。2为什么要测量晶体检波器的检波律？若检波器的检波律为平方律，检波器指示电表的读数与微波场强的关系如何？能否作为相对功率的指示？晶体检波率是确定探针测量量与所测点电场强度关系的参数，因此只有知道晶体检波率，才能知道各测量点电场的相对线性关系。若检波器的检波律为平方律，检波器指示电表的读数与的关系为2AEI，其中， I 为检波器指示电表的读数，E 为微波场强， A 为常量。因为满足平方率，所以可以作为相对功率指示器。对于电磁波，能流密度的平均值为名师资料总结
40、 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 20 页 - - - - - - - - - 221ES，而满足平方率的检波指示器电表读数与2E成正比，所以可以指示相对功率。3在微波传输线终端，接上不同性质的负载时，传输线上微波的传输状态如何？能否在实验中观察到？为什么？在微波传输线终端接上不同性质的负载时，反射波的幅度不同，传输线上的驻波场也不同。在实验中，可以测量传输线的驻波比判断负载性质。4试述直接法和等指示度法测量驻波比的特点。直接法适合测量中、小驻波比（S6 时，电场的极
41、大值Emax 和极小值Emin相差悬殊，在指示器表头量程范围内，不易同时测准波节点的Imin 和波腹点的Imax，而且此时检波晶体的检波律将偏离平方律，导致测量误差很大，用直接法测量比较困难。等指示度法可弥补直接法的缺陷，可测量中、大驻波比（S6） ，但不适用于测小驻波比。5用等指示度法测量d时，移动测量线探针位置应注意什么？要尽量沿同一方向移动测量线探针来避免回程差。【参考文献】1闫润卿，李英惠微波技术基础北京理工大学出版社，20042赵春晖，杨莘元微波测量与实验教程哈尔滨工程大学出版社，20003钮茂德微波实验指导书西北电讯学院出版社，19854董树义微波测量国防工业出版社，1985【设计
42、性实验内容】1实验内容在现有实验条件的基础上，设计实验方案，尝试完成下列实验内容：（1）用微波测量光速；（2）测量单螺钉调配器的螺钉插入深度、螺钉位置与驻波比的关系；（3）研究晶体检波器检波特性；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 20 页 - - - - - - - - - （4）测量微波信号源的驻波比。2实验要求阐述实验基本原理和方法，说明测量系统组成和实验基本步骤，进行实际实验测量，选择合理方法处理实验数据，分析与讨论实验结果。【注意事项】1微波信号源
43、的工作方式选择“等幅”时，测量线的晶体检波器输出应用检流计作为指示器；若工作方式选择“方波”时，应用选频放大器作为指示器。2为了提高测量精确度，须用“交叉读数法”测量驻波节点的位置。3测量过程中，移动测量线探针和可变电抗器短路活塞的位置时，应注意避免空程误差。4校准晶体二极管的检波律时，测量线终端接短路片，调节衰减器，要使在驻波腹点时探针检波输出指示读数接近满度。5为了提高测量的精确度，同时又能满足灵敏度的要求，测量线的探针深度一般调节在 12mm 左右。6单螺钉调配器，改变螺钉的插入深度及沿槽的位置，就相当于可调至任何所需的电抗。当插入深度大约为波导波长的1/4 时发生串联型谐振，波导成为短
44、路。实际应用时，螺钉的插入深度不要超过谐振位置。7测量线与被测负载之间的连接要仔细，应尽量避免连接欠佳带来的测量误差。8一般驻波测量时，应先将测量线探针置于波腹点，调整微波衰减器和指示器灵敏度，使电表指示接近满度。【思考与讨论】1驻波测量线的调节应注意哪些问题？2为什么要测量晶体检波器的检波律？若检波器的检波律为平方律，检波器指示电表的读数与微波场强的关系如何？能否作为相对功率的指示？3在微波传输线终端，接上不同性质的负载时，传输线上微波的传输状态如何？能否在实验中观察到？为什么？4试述直接法和等指示度法测量驻波比的特点。5用等指示度法测量d 时，移动测量线探针位置应注意什么？6开口波导的驻波
45、比S，这说明什么问题？若想在波导终端获得一个真正的开路面，应采用什么方法？【参考文献】1闫润卿，李英惠微波技术基础北京理工大学出版社，20042赵春晖，杨莘元微波测量与实验教程哈尔滨工程大学出版社，20003钮茂德微波实验指导书西北电讯学院出版社，1985名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 20 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 20 页 - - - - - - - - -