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1、微波实验相关内容2023/1/71第1页，共16页，编辑于2022年，星期六 应该强调指出的是：应该强调指出的是：“调节匹配调节匹配”是微波测试中是微波测试中必不可少的概念和调整步骤，任何微波系统正式必不可少的概念和调整步骤，任何微波系统正式工作之前，都必须把微波线路中各个部分调到工作之前，都必须把微波线路中各个部分调到匹配匹配状态状态。匹配意味着微波系统处于这样一种工作状态。匹配意味着微波系统处于这样一种工作状态：此时微波功率由信号向负载传输而不出现反射波：此时微波功率由信号向负载传输而不出现反射波（驻波比（驻波比1）。）。2023/1/72第2页，共16页，编辑于2022年，星期六 为什么
2、通常总要把微波系统调到良好的匹配为什么通常总要把微波系统调到良好的匹配状态呢？因为状态呢？因为在微波传输系统中，存在驻波是不在微波传输系统中，存在驻波是不好的好的。驻波的存在表示信号源与负载未匹配好，。驻波的存在表示信号源与负载未匹配好，能量不能有效地传到负载去，使损耗增大；在大能量不能有效地传到负载去，使损耗增大；在大功率情况下，由于驻波的存在，在电场最大值处功率情况下，由于驻波的存在，在电场最大值处可能发生击穿现象；驻波的存在还会影响信号源可能发生击穿现象；驻波的存在还会影响信号源的频率稳定，从而影响微波测量的精确度。的频率稳定，从而影响微波测量的精确度。2023/1/73第3页，共16页
3、，编辑于2022年，星期六2023/1/74第4页，共16页，编辑于2022年，星期六驻波测量线驻波测量线结构结构:原理原理:2023/1/75第5页，共16页，编辑于2022年，星期六 驻波测量线是测量微波传输系统中电场的强弱驻波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，其简单原理是：使探针在开槽和分布的精密仪器，其简单原理是：使探针在开槽传输线中移动，将一小部分功率耦合出来，经过晶传输线中移动，将一小部分功率耦合出来，经过晶体二极管检波后再由指示器指示，从而看出在开槽体二极管检波后再由指示器指示，从而看出在开槽线中电场的分布情况（相对强度）。线中电场的分布情况（相对强度）。20
4、23/1/76第6页，共16页，编辑于2022年，星期六 使用驻波测量线时要注意下列几个问题：使用驻波测量线时要注意下列几个问题：首先首先，使探针在开槽波导管内有使探针在开槽波导管内有适当的穿伸度适当的穿伸度。显然，探。显然，探针穿伸度过大，会影响开槽线内的场分布情况而产针穿伸度过大，会影响开槽线内的场分布情况而产生误差；穿伸度太小，又会降低测量的灵敏度。探生误差；穿伸度太小，又会降低测量的灵敏度。探针穿伸度一般取波导窄壁高度针穿伸度一般取波导窄壁高度b的的510%。其次，。其次，通过调谐装置通过调谐装置使测量线调谐使测量线调谐。调谐的目的是。调谐的目的是消除探消除探针插入测量线内引起的不匹配
5、，并使探针感应的功针插入测量线内引起的不匹配，并使探针感应的功率有效地送至检波晶体管。率有效地送至检波晶体管。2023/1/77第7页，共16页，编辑于2022年，星期六其次，其次，注意检波晶体管的检波律。检波晶体管的检波电流注意检波晶体管的检波律。检波晶体管的检波电流I与管端电压与管端电压V有关，而有关，而V与探针所在处的电场与探针所在处的电场E成正比，成正比，I，E满足关系式：满足关系式：其中其中q,Iq,I，n n为常数。在小功率情况下，可以相当精确地为常数。在小功率情况下，可以相当精确地认为认为n2n2，即平方律检波。但在比较精确的测量中，应该，即平方律检波。但在比较精确的测量中，应该
6、对检波律进行校准。对检波律进行校准。I=qEn2023/1/78第8页，共16页，编辑于2022年，星期六一、一、驻波系数的测量驻波系数的测量 晶体二极管检波器晶体二极管检波器,在小信号时在小信号时,常认为符合常认为符合平方律检波平方律检波.即即 I=qEn n 2驻波系数驻波系数:传输线上电场传输线上电场(电压、电流）的电压、电流）的最大值与最小值之比。最大值与最小值之比。即即 驻波系数与反射系数的模的关系：驻波系数与反射系数的模的关系：132023/1/79第9页，共16页，编辑于2022年，星期六 直接法直接法适用范围适用范围:中等驻波系数中等驻波系数 6实验装置图实验装置图:2023/
7、1/710第10页，共16页，编辑于2022年，星期六 测量方法测量方法:a.移动测量线探针的位置移动测量线探针的位置,由测量放大器读出对应由测量放大器读出对应Emax的检波电流的检波电流Imax和对应和对应Emin的检波电流的检波电流Imin.b.小信号时小信号时,晶体检波器为平方律检波晶体检波器为平方律检波 I=q E2c.在不满足小信号条件时在不满足小信号条件时,晶体检波器的检波特性晶体检波器的检波特性为为 I=q En 对晶体检波器进行对晶体检波器进行定定标标,确定确定n.17102023/1/711第11页，共16页，编辑于2022年，星期六二、波长和频率的测量二、波长和频率的测量8
8、.3.1 波长的测量波长的测量:z1z2z3z41.原理原理:当波导中存在当波导中存在反射时反射时,波导中的波就为驻波波导中的波就为驻波,相邻两相邻两波节或波腹点的距离为波节或波腹点的距离为半个波导波长半个波导波长.2、测量方法、测量方法平均法平均法（等指示法）（等指示法）：2023/1/712第12页，共16页，编辑于2022年，星期六zmin=z1+z2 2故故 波导波长为波导波长为g=（z3+z4）（）（z1+z2）z1z2z3z4 在波节两边找出测量线检波指示相同的位置在波节两边找出测量线检波指示相同的位置z1和和z2，则波节点位置为，则波节点位置为zmin即为平均值。即为平均值。精确
9、度不高。精确度不高。此方法测量的此方法测量的注：注：2023/1/713第13页，共16页，编辑于2022年，星期六三、用谐振式频率计测量频率三、用谐振式频率计测量频率单模谐振腔的谐振频率由腔体尺寸决定单模谐振腔的谐振频率由腔体尺寸决定.利用利用调谐装置调谐装置(调谐活塞调谐活塞)改变腔体尺寸改变腔体尺寸,使谐振腔使谐振腔的谐振频率与被测信号的频率相等的谐振频率与被测信号的频率相等(谐振谐振).谐振式频率计有通过式和谐振式频率计有通过式和吸收式吸收式 实验室中的频率计为实验室中的频率计为圆波导型圆波导型。因腔体尺寸对应谐振频。因腔体尺寸对应谐振频率，故频率计上的刻度是频率，而不是尺寸。率，故频
10、率计上的刻度是频率，而不是尺寸。212023/1/714第14页，共16页，编辑于2022年，星期六1、通过式频率计：、通过式频率计：未知频率信未知频率信号源号源谐振曲线谐振曲线原理：当信号频率与频率计的谐振频原理：当信号频率与频率计的谐振频率一致时，通过频率计的信号最大，率一致时，通过频率计的信号最大，选频放大器的指示选频放大器的指示I0最大。最大。方法：仔细旋转频率计的调谐活塞，当方法：仔细旋转频率计的调谐活塞，当I0达到最大时频率计上指示的频率读达到最大时频率计上指示的频率读数即为被测信号的频率。数即为被测信号的频率。2023/1/715第15页，共16页，编辑于2022年，星期六2、吸
11、收式频率计：、吸收式频率计：未知频率信未知频率信号源号源隔离器隔离器可变衰可变衰减器减器晶体检波晶体检波器器选频放大选频放大器器频率计频率计原理：当谐振腔的谐振频率与信号源频率相等时，进入谐原理：当谐振腔的谐振频率与信号源频率相等时，进入谐振腔的信号最强，故传输到晶体检波器的信号最小，选频振腔的信号最强，故传输到晶体检波器的信号最小，选频放大器指示的电流放大器指示的电流I0最小。最小。方法方法：仔细旋转频率计的调谐：仔细旋转频率计的调谐活塞，当活塞，当I0下降到最小值时频下降到最小值时频率计上指示的频率读数即为被率计上指示的频率读数即为被测信号的频率。测信号的频率。2023/1/716第16页，共16页，编辑于2022年，星期六