工程電磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)

1、工程電磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)電 子 技 術(shù) 測(cè)量線結(jié)構(gòu)及其調(diào)諧根據(jù)傳輸線的不同 , 測(cè)量線的形式亦有不同 , 常用的有同軸型和波導(dǎo)型 , 一般包括:開槽線、探針耦合指示機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)及位置移動(dòng)裝置三部份。TC26 波導(dǎo)測(cè)量線：1. 開槽線 : 在矩形波導(dǎo)的寬邊( 上面 )正中平行于波導(dǎo)( 或同軸線 )的軸線開一條窄縫，由于很少切割電流 , 因而開槽對(duì)波導(dǎo)內(nèi)的場(chǎng)分布影響很小，槽長有幾個(gè)半波長 , 以便測(cè)量。 2. 探頭部分 : 包括探針耦合、調(diào)諧裝置及晶體檢波器。金屬探針垂直伸入波導(dǎo) ( 或同軸線 ) 槽縫少許，由于它與電力線平行耦合的結(jié)果產(chǎn)生大小正比于該處場(chǎng)強(qiáng)的感應(yīng)電壓 ,耦合出一部分電磁場(chǎng)能量，經(jīng)調(diào)諧腔體

2、送至晶體檢波器檢波后輸出直流或低頻電流，由微安表或測(cè)量放大器指示。 探針的幾何尺寸要足夠細(xì) , 以使探針在波導(dǎo)中的影響可以忽略不計(jì) , 插入深度可調(diào)，一般插入深度為波導(dǎo)窄邊的(510)% 。3. 機(jī)械傳動(dòng)及位置移動(dòng)裝置 : 探頭固定在托架上 , 依靠齒輪齒條的傳動(dòng) , 可使探針沿開槽線移動(dòng) , 以便檢測(cè)相應(yīng)各點(diǎn)的場(chǎng)分布。探針位置由游標(biāo)尺讀數(shù) , 精度可0.05mm , 若借助于百分表 ,精度達(dá) 0.01mm 。正確使用測(cè)量線是提高測(cè)量精度的重要方面 , 它包括探針穿伸度的調(diào)整和探頭的調(diào)諧。從理論上說 , 探針在波導(dǎo)中可等效為一并聯(lián)導(dǎo)納 Y = G + jB .其等效電導(dǎo) G 反映了探針吸收功率

3、的大小 , 因而 G 的存在將使所測(cè)得的駐波比小于真實(shí)值 ; 等效電納 B 反映了探針在波導(dǎo)中所產(chǎn)生的反射對(duì)駐波場(chǎng)的影響 , 因而將使駐波相位發(fā)生偏移 , 也即使駐波最大點(diǎn)與最小點(diǎn)的位置發(fā)生偏移 , 因而駐波圖形產(chǎn)生傾斜。探針插入愈深，影響亦愈大。要減少或消除這些影響 , 就要減小探針的穿伸度和正確調(diào)諧探頭的諧振腔 。但穿伸度的減小必然會(huì)影響輸出指示的靈敏度，因而必須適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。一般是旋到底后退出 2 圈半為宜。探頭的調(diào)諧是十分重要的，既可以消除電納 B 的影響，又可以提高測(cè)試靈敏度，調(diào)諧方法為：當(dāng)測(cè)量線端接不匹配負(fù)載時(shí)，將測(cè)量線探針置于波腹點(diǎn) , 調(diào)節(jié)調(diào)諧腔體活塞 , 使輸出指示最大；或在測(cè)

4、量線終端接匹配負(fù)載，調(diào)腔體活塞，使輸出指示最大。這時(shí)對(duì)應(yīng)的 B = 0，G 為最大。當(dāng)源的工作頻率變化時(shí)，須重新調(diào)諧。微波測(cè)量系統(tǒng)的連接與調(diào)整微波測(cè)量，首先必須正確連接與調(diào)整微波測(cè)量系統(tǒng)。圖6.2是實(shí)驗(yàn)室常用的微波測(cè)量系統(tǒng)，為了便于操作，信號(hào)源通常位于左側(cè)，待測(cè)元件接在右側(cè)。連接系統(tǒng)要求平穩(wěn)，各元件接頭對(duì)準(zhǔn)。晶體檢波器輸出引線應(yīng)該遠(yuǎn)離電源和輸入線路，以免干擾。如果系統(tǒng)連接不當(dāng)，將會(huì)影響測(cè)量精度，產(chǎn)生誤差。系統(tǒng)調(diào)整主要指測(cè)量線的調(diào)整以及晶體檢波器的校準(zhǔn)。成套產(chǎn)品包括: 單 位數(shù) 量E-H 阻抗調(diào)配器定向耦合器可變衰減器(附衰減曲線對(duì)照表)晶體檢波器(附輸出電纜)匹配負(fù)載波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換90H 波導(dǎo)可

5、變短路器直波導(dǎo) 只只只只只只只只只只1111111111 BD-20A 型波導(dǎo)元件（FB-100：22.8610.16） 名 稱 性能標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器 波導(dǎo)測(cè)量線 波導(dǎo)元件數(shù)顯微瓦功率計(jì)波導(dǎo)功率探頭頻率計(jì)選頻放大器f：7.512.4GHz P5mW剩余駐波比1.03含9種常用元件含GX2-N8波導(dǎo)探頭一只頻率精度：0.3%1KHz方波、增益：060dB表1. 基礎(chǔ)配套儀器 魔 T 單螺調(diào)配器 90扭波導(dǎo) 90E面彎波導(dǎo) 波導(dǎo)開關(guān) E-T 型接頭 H-T 型接頭 EH-T 型接頭 雙脊寬帶喇叭天線(同軸) 角錐天線（波導(dǎo)） 容性或感性兩端口元件 高方向定向耦合器（D30dB）* 適用于反射計(jì)探針電

6、路調(diào)諧：當(dāng)波導(dǎo)中存在不均勻性或負(fù)載不匹配時(shí)，波導(dǎo)中將出現(xiàn)駐波。測(cè)量駐波特性的儀器為駐波測(cè)量線（簡稱測(cè)量線）。探針調(diào)節(jié)的方法：將探針穿透深度放在適當(dāng)位置（通常在1.52mm，）。探頭調(diào)諧活塞的調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)（側(cè)立小園盤）探頭調(diào)諧活塞使選放指示最大，調(diào)諧的過程就是減小探針反射對(duì)駐波圖形的影響和提高測(cè)量系統(tǒng)靈敏度的過程，這是減小駐波測(cè)量誤差的關(guān)鍵，必須認(rèn)真調(diào)整。另外當(dāng)改變信號(hào)發(fā)生器頻率或探針插入深度時(shí)，由于探針電納Yp相應(yīng)改變，必須重新進(jìn)行探針調(diào)諧。波導(dǎo)波長測(cè)量理論波導(dǎo)波長測(cè)量理論測(cè)量波長常用的方法有諧振法和駐波分布法。前者用諧振式波長計(jì)測(cè)量，后者是用駐波測(cè)量線測(cè)量波導(dǎo)波長。方法1:當(dāng)測(cè)量線終端短路時(shí)，

7、傳輸線上呈現(xiàn)出純駐波，移動(dòng)測(cè)量探針，測(cè)出相鄰兩個(gè)駐波節(jié)點(diǎn)之間的距離，即可求出波導(dǎo)波長。方法2:在測(cè)量線的輸出端接精密可調(diào)短路器，將測(cè)量線探針置于某一個(gè)波節(jié)點(diǎn)處，旋動(dòng)可調(diào)短路活塞，則探針測(cè)值隨之由最小逐漸增至最大，然后又減至最小，即為相鄰的另一個(gè)駐波節(jié)點(diǎn)，短路活塞移動(dòng)的距離等于半個(gè)波導(dǎo)波長。傳輸線上存在駐波時(shí)，相鄰兩個(gè)駐波最小點(diǎn)之間的距離為二分之一波導(dǎo)波長，所以有 g = 2( Dmin2-Dmin1 ) 6-10只要精確測(cè)得駐波最小點(diǎn)位置，就可測(cè)得g，為了提高測(cè)量精度，對(duì)于傳輸橫電磁波的同軸線系統(tǒng)中，按上述方法測(cè)出的波導(dǎo)波長就是工作波長，即g = ；對(duì)于矩形波導(dǎo)，測(cè)量線測(cè)出的波長是波導(dǎo)波長g,

8、根據(jù)波導(dǎo)波長和工作波長之間的關(guān)系有： 便可以計(jì)算出工作波長。 實(shí)驗(yàn)二、g（波導(dǎo)波長）測(cè)量及與o（空氣波長）的關(guān)系實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諟y(cè)量線的調(diào)整及使用方法比較在波導(dǎo)中波傳輸及空氣中傳輸?shù)牟煌罨⒉ㄌ卣髟砗喪龈鶕?jù)駐波分布特征，在波導(dǎo)系統(tǒng)中能量傳輸是以電場(chǎng)磁場(chǎng)交替行進(jìn)而不是在自由空間直線傳輸。若系統(tǒng)終端短路時(shí)，在傳輸系統(tǒng)中會(huì)形成純駐波分布狀態(tài)，在這種情況下，兩個(gè)波節(jié)點(diǎn)間的距離為1/2波導(dǎo)波長。測(cè)試方法在TC26上連接短路板，使系統(tǒng)處于全反射狀態(tài)。找出一個(gè)波節(jié)點(diǎn)（將YS3892的“放大選擇”逐步調(diào)至50dB或60dB處，例如：113.5mm）；使節(jié)點(diǎn)特征相當(dāng)明顯，該波節(jié)點(diǎn)的讀數(shù)為Dmin1記下刻度值，再移動(dòng)TC26探針座找出另一個(gè)波節(jié)點(diǎn)Dmin2（此時(shí)可關(guān)小YS3892“放大選擇”開關(guān)即先調(diào)至30或40dB，以便尋找另一個(gè)波節(jié)點(diǎn)