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微波测量系统的认识和调整 微波测量系统的认识和调整一、实验目的1、进一步了解波导测量系统，熟悉基本微波测量元件正确的使用。2、掌握用频率计校准频率的方法。3、掌握用驻波测量线测量矩形波导波长λg 的方法。二、实验原理1、测量系统的连接与调整进行微波测量，正确连接与调整图1~2 所示微波测量系统。信号源在左侧，待测元件接在右侧，便于操作，连接系统要平稳，各元件接头要对准，晶体检波器输出引线应远离电源和输入电路，以免干扰。如果系统连接不当，将会影响测量精度，产生误差。系统调整主要包括信号源和测量线调整，以及晶体检波器的校准。 图1-2 微波测量装置方框图 2、驻波测量线的调整图2－1 所示是三厘米波导测量线。它由开槽传输线，探针和传动装置三部分组成，当探针经过窄槽插入波导内并与电场平行，其感应一个电动势经同轴探针座送到晶体检波器，被检波后从测量放大器电表读出。当探针座沿波导移动时，放大器读数就间接地表示了波导内电场大小的分布，找出电场的最大值与最小值及其位置，就能求出驻波大小及相位。 图2-1 Tc-26 波导测量线剖面结构原理图 当探针插入波导时，在波导中的等效导纳会引起不均匀性，相当在线上并联一个导纳，如图2－2 所示。当终端接在任意阻抗时，由于Gu 的分流作用，驻波腹点和电场强度都要比真实值要小，而Bu 的存在将是驻波腹点和节点的位置发生偏移。当测量线终端短路时，驻波节点处的输入导纳Yin——>∞，驻波最大A 及最小点B 位于Gin≈0 的圆上，如探针放在驻波的波节上B 上，由于此点处于输入导纳Yin——>∞，故Yu 的影响很小，驻波节点的位置不会发生偏移。如果探针放在驻波的波腹点，由于此点的输入导纳Yin——>0，故Yu 对驻波腹点的影响就特别明显，探针里容性电纳将使驻波向 负载方向偏移，如图2－3 所示。 图2－3 探针电纳对驻波分布图形的影响 所以探针引入的不均匀性，将导致场的图形畸变，使测得驻波波腹值下降而波节点略有增高，造成测量误差，欲使探针导纳影响变小，探针愈浅愈好，但这时在探针上感应电动势也变小。通常是在指示仪表上有足够指示下，尽量减少探针深度。调节方法是将探针深入适当深度，测量系统终端短路，将探针移至二波节点之正中位置，调节晶体座的调谐活塞，直至输出指示最大。当信号源频率或探针深度改变时，由于将探针等效导纳也随之改变，所以必须重新对探针进行调整。3、 频率计实验中常采用吸收式频率计，当失谐，能量通过 波导管，负载指示有一个固定值，当调到谐振点时，能量被反射，指示器读数下降到最小，根据频率计谐振装置的刻度，即可直接读出相应的频率，见图2－4。自由波长λ o 和波导波长λg 的换算方法：λ o=C/F式中C 为自由空间波传播速度，约3×1010cm/s矩形波导中的H10 波满足公式：λ g=λ o/√（1-（λo/2a）^2）式中，a 为矩形波导宽边尺寸，对三厘米波导a=22.86mm.。 4、交叉读数法确定波节的位置测量波节点附近两边指示电表读数相等的两点d11 和d12，d21 和d22，然后取平均值确定波节d01 和d02 的位置，如图2－5 所示。d01=1/2（d11+d12） d02=1/2（d21+d22）波导波长：λ g=2*│d01—d02│为了提高测量精度，多测几个波节点，求得多个波导波长，然后求平均值。 图2—5 交叉读数法测量节点位置 三 、实验装置 图2-6 测试装置图 四、实验内容1、观察了解频率计，驻波测量线的结构形式。2、用频率计测信号源的震荡频率。3、用驻波测量线测量场的分布图形。4、用驻波测量线测量波导的波长。五、实验步骤1、观察了解频率计，测量线的结构形式，读数方法。2、按图2~6 检查整个系统。3、按信号源调整方法进行调整，先选取信号源工作频率，调整波形类型、功率，然后开启电源预热。① 功率计：选择合适的探头和量程，把探头连到功率计上。开启电源预热五分钟探头连到信号源上，输出功率。② 信号源输出功率满足要求，经同轴连到测量系统上。③ 用频率计校准频率，晶体检波器输出接到放大器输入，调谐晶体检波器，使电表输出最大。缓慢调节频率计，使电表指示变小，当指示最小点时，这时频率计指示频率，就是信号源输出信号频率，校准后频率不符合实验要求，改变信号源输出，重新进行校准，直到达到实验要求频率。④ 调整测量线，将测量线探针插入深度适当（约 1.0mm）调节调谐回路，使测量放大器指示最大。⑤ 把探针座移到右边，用交叉读数法，确定波接点的位置，然后计算波导波长λg。画出相应表格六、实验前