頻率和波長(zhǎng)的測(cè)量

頻率和波長(zhǎng)的測(cè)量一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?．學(xué)會(huì)使用基本的測(cè)頻儀器和信號(hào)發(fā)生器。2．掌握基本的測(cè)量頻率和波長(zhǎng)的方法3．利用3cm波導(dǎo)測(cè)試系統(tǒng)，使用吸收式頻率計(jì)作頻率測(cè)量電磁波頻率；使用測(cè)量線來(lái)測(cè)量波長(zhǎng)和頻率二實(shí)驗(yàn)原理1、電磁波的頻率和波長(zhǎng)可由它在媒質(zhì)中的傳播速度聯(lián)系起來(lái)：式中是頻率，是波長(zhǎng)，而是電磁波的傳播速度。電磁波在空氣中的傳播速度近似地等于自由空間內(nèi)的速度，通常取V=3×1010厘米/秒。沿Z軸方向傳播TE10波的各個(gè)分量為其中，相位常數(shù)，波導(dǎo)波長(zhǎng)臨界波長(zhǎng)所以，為了使波導(dǎo)內(nèi)只傳播TE10波，波導(dǎo)截面尺寸應(yīng)滿足一般取，目前，我國(guó)通常取其主模頻率范圍為8.20～12.50GHz，截止頻率為6.557GHz。2、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的連接如圖二所示，是用吸收式頻率計(jì)作頻率測(cè)量的實(shí)驗(yàn)圖二測(cè)量方法：系統(tǒng)中的PX16頻率計(jì)為吸收式頻率計(jì)，其結(jié)構(gòu)如圖三所示。當(dāng)傳輸線中相當(dāng)一部分功率進(jìn)入頻率計(jì)諧振腔內(nèi)，而另一部分從耦合元件處反射回去，在諧振時(shí)，腔中場(chǎng)很強(qiáng)，反射回去也強(qiáng)。使之頻率計(jì)的輸出在諧振時(shí)明顯減小，如圖四所示。I圖三吸收式頻率計(jì)結(jié)構(gòu)圖四2）測(cè)量線來(lái)測(cè)量波長(zhǎng)傳輸在終端短路情況下,可根據(jù)全反射的駐波分布情況，找出相鄰的駐波最小點(diǎn)和（也可選擇駐波相鄰最大值點(diǎn)），如圖。相鄰兩個(gè)最小點(diǎn)的距離即為半個(gè)波導(dǎo)波長(zhǎng)，因此：通過(guò)測(cè)量出的波導(dǎo)波長(zhǎng)，也就可計(jì)算出頻率和波長(zhǎng)，它們之間有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，如下圖所示。在波導(dǎo)系統(tǒng)中測(cè)量的波長(zhǎng)為波導(dǎo)波長(zhǎng)，前面已經(jīng)講到波導(dǎo)波長(zhǎng)可見(jiàn)λg要大于λ0。三．實(shí)驗(yàn)儀器1）YS1123標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器鏈接其技術(shù)指標(biāo)如下：1、頻率范圍：7.5GHz～12.4GHz⑴顯示誤差：±1.5%（輸出功率為不大于5mW時(shí)）。⑵頻率穩(wěn)定度：±5×10-4/15分鐘（在等幅狀態(tài)下，儀器預(yù)熱30分鐘后）。2、輸出功率：⑴毫瓦輸出：在電壓駐波比不大于1.7的50Ω負(fù)載時(shí)不小于5mW。⑵微瓦輸出：-10dBm～-100dBm（在電壓駐波比不大于1.7的50Ω負(fù)載時(shí)）。a、衰減讀數(shù)誤差±1.5dB。b、剩余信號(hào)不大于-100dBm。3、寄生頻偏：不大于5×10-6，諧波含量不大于-20dB。4、儀器的工作方式：⑴等幅：連續(xù)波輸出。⑵內(nèi)方波調(diào)制（）a、重復(fù)頻率范圍：40～4000Hz；精度：±1%±1Hzb、分辨率：≤100Hz時(shí)，1Hz；>100Hz時(shí)，10Hzc、前后沿均不大于0.5μS⑶內(nèi)脈沖調(diào)制（）a、重復(fù)頻率范圍和分辨率：同內(nèi)方波調(diào)制b、脈沖寬度范圍：1～30μS；精度：±1%±1μSc、前后沿均不大于0.2μS⑷延遲時(shí)間范圍：3～300μS；精度：±1%±1μS⑸外整步可接受重復(fù)頻率為40Hz～10kHz的正或負(fù)極性，幅度為4～18V的脈沖信號(hào)（其輸出高頻調(diào)制脈沖寬度、延遲與內(nèi)調(diào)制時(shí)相同）。⑹外調(diào)制可接受重復(fù)頻率為40Hz～10kHz，寬度為0.5μS～300μS，幅度為4～18V的正或負(fù)極性的脈沖信號(hào)。⑺整步脈沖輸出，無(wú)論內(nèi)或外調(diào)制、內(nèi)方波調(diào)制時(shí)（負(fù)載阻抗不小于10kΩ，負(fù)載電容不小于20PF），儀器均能給出前沿優(yōu)于0.5μS及不小于2V的整步脈沖信號(hào)輸出。2)GX2C-1功率計(jì)鏈接其技術(shù)指標(biāo)如下：GX2C-1功率計(jì)是微波功率測(cè)量?jī)x器。它是由GX2C-1功率指示器和YS11801功率傳感器所組成。并可由用戶選購(gòu)RS232接口或GPIB接口。GX2C-1功率計(jì)的外形圖如圖二所示。圖二GX2C-1功率計(jì)外形圖其技術(shù)指標(biāo)如下：1、頻率范圍：50MHz～12.4GHz2、功率測(cè)量范圍：0.1uW～100mW3、測(cè)量精度:工作誤差±8%4、電壓駐波比：S≤1.45、可承受平均功率為：1分鐘的超額功率試驗(yàn)。6、功率基準(zhǔn)：50MHz；1.00mW±1.5%7、噪聲漂移:在任一分鐘間隔內(nèi)±(0.1uW+1字)8、記錄器輸出：0～1V電壓，輸出阻抗1KΩ。9、顯示方式：W方式，dBm方式及dB方式。3)YS3892選頻放大器鏈接其技術(shù)指標(biāo)如下：YS3892選頻放大器是一種能檢測(cè)微弱信號(hào)的精密測(cè)量放大器。它與信號(hào)源和測(cè)量線配套使用，可以測(cè)量駐波比等。本儀器是微波測(cè)量系統(tǒng)中不可或缺的設(shè)備。YS3892選頻放大器外形圖如圖三所示。圖三YS3892選頻放大器外形圖其技術(shù)指標(biāo)如下：1、工作頻率：1000Hz，可調(diào)范圍不小于40Hz。2、通頻帶：16Hz～40Hz連續(xù)可調(diào)。3、靈敏度：在阻抗為200kΩ，電表滿度偏轉(zhuǎn)的情況下，16Hz通帶時(shí)，不低于0.5微伏。4、表頭刻度：刻度0～1000mV；分貝0～10dB；駐波比1～4，3～10非線性誤差：小于滿度的5%。5、放大器量程：0～60dB，每10dB±0.5dB步進(jìn)0～5dB±0.2dB0～5dB連續(xù)可調(diào)。6、輸入阻抗：200kΩ。（一）4）TC26A三厘米波導(dǎo)測(cè)量線TC26A三厘米波導(dǎo)測(cè)量線，改變了以往的