DH926B型微波分光儀

ＤＨ９２６B使用說明書北京大華無線電儀器廠目 錄\l“_TOC_250003“一、概述 3\l“_TOC_250002“二、工作原理 3\l“_TOC_250001“三、儀器成套性 4四、機械構(gòu)造安裝與調(diào)整 4\l“_TOC_250000“五、使用方法 5反射試驗單縫衍射試驗雙縫干預試驗邁克爾遜干預試驗偏振試驗布拉格衍射試驗無損介質(zhì)介電常數(shù)試驗極化波的產(chǎn)生/檢測圓極化波左旋/右旋圓極化波反射/折射六、試驗系統(tǒng)選件說明 13七、產(chǎn)品質(zhì)量保證 13八、附錄：六個試驗的典型數(shù)據(jù) 14２一、概述ＤＨ９２６B型微波分光儀廣泛適用于高等院校和中等專業(yè)學校物理、電子工程等專業(yè)做教學試驗使用，可協(xié)作光學、微波、通訊等課程進展各種試驗，本儀器還可以用計算機完成教學試驗。二、工作原理由于微波和光波都是電磁波，都具有波動這一共同性，即都能產(chǎn)生反射、折射、干預和衍射等現(xiàn)象。因此用微波與用光波作波動試驗來說明波動現(xiàn)象及其規(guī)律是全都的。由于微波的波長比光波的波長在量級上差一萬倍左右，因此用微波設(shè)備作波動試驗比光學試驗要更直觀、便利和安全，所需要設(shè)備制造也較簡潔。本儀器正是基于上述考慮設(shè)計制造的。ＤＨ９２６B型微波分光儀在單縫板和雙縫板的縫隙四周添加微波吸取材料反射和干擾，使單縫及雙縫試驗曲線效果更佳。三、儀器成套性成套的ＤＨ９２６B15參見ＤＨ９２６B型微波分光儀成套性表。圖一 ＤＨ９２６B型微波分光儀３ＤＨ９２６B型微波分光儀成套性表序號名稱數(shù)量1分度轉(zhuǎn)臺12喇叭天線〔矩形〕23可變衰減器14晶體檢波器15檢波指示器16視頻電纜17反射板29雙縫板110半透射板111模擬晶體〔模擬晶體及支架〕112讀數(shù)機構(gòu)113支座114支柱415模片18單縫板18單縫板1分光儀分度轉(zhuǎn)臺的安裝與調(diào)整：本儀器為了便于運輸、包裝，出廠包裝時將分度轉(zhuǎn)臺做了必要的拆卸，用戶在使用前需做如下安裝與調(diào)整?！瞝〕基座〔即噴漆的大圓盤〕的安裝：〔參看圖A。將40.5的孔向上，將四個支腳按圖安置在基座上。固定臂的安裝：將包裝箱中的固定臂取出，將固定臂頭部的4個M5〔即噴漆的大圓盤〕四個沉孔擰入固定臂上并將指針擺正。活動臂的安裝：將噴漆的大圓盤上的兩個M3螺釘〔參看圖B〕松開后，將活動臂上的三個M4螺釘擰緊，再把兩個M3螺釘擰緊，使活動臂能自由旋轉(zhuǎn)。擰緊塑料頭螺釘即可使活動臂固緊，松開塑料頭螺釘即可使活動臂自由旋轉(zhuǎn)。鋁制支柱的安裝：包裝箱內(nèi)有四根不同長度的鋁制支柱，將其中最長的一根旋入固定臂螺孔中。次長的一根旋入活動臂〔即可水平搖擺的臂〕螺孔中。次短的一根在做麥克爾遜干預試驗時再旋入基座的螺孔中，試驗完成后隨時取下。最短的一根旋入讀數(shù)機構(gòu)中的滑行螺母上的螺孔中。放射和接收喇叭天線的安裝：４放射喇叭天線可通過上面的Ф10鋼柱插入旋在固定臂上的鋁制支柱的Φ10孔中，并使喇叭天線口對正工作平臺中心〔既刻有00～1800～00的圓盤〕然后將鋁制支柱上的撥棍螺釘擰緊。接收喇叭天線可用4個M4×8的螺釘將檢波器固定在一個可繞天線軸線旋轉(zhuǎn)的波導段上?？勺兯p器應接在放射喇叭天線端短波導段后面，連接好后通過波導段上的Φ10鋼柱插入活動臂上鋁制支柱的Φ10微安表用它支架上的塑料頭螺釘裝在活動臂M4螺孔中，視頻電纜的兩端分別接在檢波器插座上，和微安表反面的接線柱上。整機機械調(diào)整：首先旋轉(zhuǎn)工作平臺使00刻線與固定臂上指針對正，再轉(zhuǎn)動活動臂使活動臂上的指針對正在工作平臺1800〔即鎖緊?！裁總€法蘭上都有刻線〕成始終線。這可以細繩為準繩，通過水平轉(zhuǎn)動兩個天線的角度來實現(xiàn)。然后，用一塊反射板〔本儀器所帶的成套件〕或一塊大三角板垂直放在工作平臺上，并使垂足通過工作平臺中心。此時，看細線是否正與反射板或三角板垂直平臺平面的一邊正好靠上〔允許誤差上2m活動臂，使細線正與垂邊靠上，然后調(diào)整活動臂上的指針位置，使其正指1800。2．成套件的安裝與說明：模擬晶體的調(diào)整：出廠前初步做過調(diào)整，但由于運輸振動鋁制球會串動。所以用戶在使用前需要調(diào)整。晶格常數(shù)設(shè)計為4Cm，成套件中備有一叉形〔梳形〕模片，利用模片分別上下一層層撥動鋁球，使球進入叉槽中，即可調(diào)好。其它成套件的安裝調(diào)整工作可在做各項試驗時，用戶依據(jù)后面所述的使用方法進展?？勺兯p器用來轉(zhuǎn)變微波信號幅度的大小，衰減器的測微頭指示越大，對微波信號的衰減也越大。其衰減量與測微頭刻度的關(guān)系見所附校正曲線?？勺兯p器型號為DH135A02。晶體檢波器可將微波信號變成直流信號或低頻信號〔當微波信號幅度用低頻信號調(diào)制時DH20A000。當以上這些元件連接時，各波導端應對齊。假設(shè)連接不正確，則信號傳輸可能受破壞。五、使用方法：本節(jié)以六個波動試驗來說明本儀器的使用方法，用戶可依據(jù)狀況再增加適當?shù)母郊龈嗟脑囼灐?必需配用DH1121B9370MHz才能完本錢節(jié)所介紹的六個波動試驗。〔固態(tài)信號發(fā)生器的振蕩器/隔離單元應用固定于接收喇叭天線的短波導段上〕５反射試驗：電磁波在傳播過程中如遇到障礙物，必定要發(fā)生反射，本處以一塊大的金屬板作為障礙物來爭論當電磁波以某一入射角投射到此金屬板上所遵循的反射定律，即反射線在入射線和通過入射點的法線所打算的平面上，反射線和入射線分居在法線兩側(cè)，反射角等于入射角。圖二反射試驗儀器的布置試驗儀器布置如圖二儀器連接時，請按以下步驟操作：⑴開啟DH1121B⑵將兩喇叭口面相互對正，使它們的軸線處于同一條直線上。此時兩喇叭位置的指針應01800刻度處。⑶將支座放在工作平臺上，并利用平臺上的定位銷和刻線對正支座，拉起平臺上四個壓緊螺釘旋轉(zhuǎn)一個角度后放下，將支座壓緊。⑷將反射全屬板放到支座上時，應使金屬板平面與支座下面的小圓盤上的900-900這對刻00刻度就與金屬板的法線方向全都。⑸轉(zhuǎn)動小平臺，將固定臂指針調(diào)到300-650角度之間任意一點，這時固定臂指針所對應刻度盤上指示的刻度就是入射角的讀數(shù)〔300至650叭有可能直接接收入射波，影響試驗效果〕⑹然后轉(zhuǎn)動活動臂，當表頭顯示出的最大指示時，固定臂指針所對應刻度盤上指示的刻度就是反射角的讀數(shù)。做此項試驗時應留意系統(tǒng)的調(diào)整和四周環(huán)境的影響，使試驗到達最正確效果。應使表頭指〔可通過調(diào)整衰減器或晶體檢波器來調(diào)整表頭指示的大小〕６單縫衍射試驗φφα圖三 單縫衍射試驗如圖三，當一平面波入射到一寬度和波長可比較的狹縫時，就要發(fā)生衍射的現(xiàn)象。在縫后面消滅的衍射波強度并不是均勻的，中心最強，同時也最寬。在中心的兩側(cè)衍射波強度迅速減小，直至消滅衍射波強度的最小值，即一級微小，此時衍射角為φSin1 ，其中λ是波長，a是狹縫寬度。兩者取同一長度單位，然后，隨著衍射角增大，衍射波強度又漸漸3 增大，直至消滅一級極大值，角度為：φSin12 試驗儀器布置如圖四圖四單縫衍射試驗的儀器布置儀器連接時，請按以下步驟操作：⑴開啟DH1121B⑵調(diào)整DH926B７支座下面的小圓盤上的9-90刻線全都。⑶轉(zhuǎn)動小平臺使固定臂的指針在小平臺的1800刻度處，此時小平臺的0面的法線方向。⑷調(diào)整信號電平使表頭指示接近滿刻度。然后從衍射角00開頭，在單縫的兩側(cè)使衍射角每轉(zhuǎn)變10 讀取一次表頭讀數(shù)，并記錄下來。⑸畫出單縫衍射強度與衍射角的關(guān)系曲線，并依據(jù)微波波長和縫寬算出一級微小和一級極大的衍射角，并與試驗曲線上求得的一級微小和極大的衍射角進展比較。試驗曲線的中心較平，甚至還有稍許的凹陷，這可能是由于衍射板還不夠大之故。雙縫干預試驗aφaφba圖五雙縫干預試驗如圖五，當一平面波垂直入射到一金屬板的兩條狹線上，則每一條狹鍵就是次級波波源。生干預現(xiàn)象。固然，光通過每個縫也有衍射現(xiàn)象。因此試驗將是衍射和干預兩者結(jié)合的結(jié)果。為了只a接近λλ=32mm。a=40mm，這時單縫的一級微小接近530。因此取較大的b，則干預強度受單縫衍射的影響小，當bSin1K

ab，式中K=l、2、……。干預減弱的角度為：2K1 Sin1 2

abK=l、2、……。 試驗步驟同2.單縫試驗，僅將小平臺上的單縫衍射板用雙縫衍射板代替，調(diào)整過程也相８同。由于衍射板橫向尺寸小，所以當b取得較大時，為了避開接收喇叭直接收到放射喇叭的放射波或通過板的邊緣過來的波，活動臂的轉(zhuǎn)動角度應小些。邁克爾遜干預試驗A(固定反射板)放射喇叭接收喇叭 B(可移反射板)圖六:邁克爾遜干預試驗邁克爾遜干預試驗的根本原理見圖六，在平面波前進的方向上放置成450的半透射板。由于該板的作用，將入射波分成兩束波，一束向ABA、B處全反射板的作用，兩列波就再次回到半透射板并到達接收喇叭處。于是接收喇叭收到兩束同頻率，振動方向全都的兩個波。假設(shè)這兩個波的位相差為2π的整數(shù)倍。則干預加強；當位相差為πA處放一固定板，讓B處的反射板移動，當表頭指示從一次微小變到又一次微小時，則Bλ／2距離就可求得平面波的波長。圖七：邁克爾遜干預試驗的儀器布置９試驗儀器布置如圖七；儀器連接時，請按以下步驟操作：⑴開啟DH1121B900450；⑶將讀數(shù)機構(gòu)通過它本身上帶有的兩個螺釘旋入底座上，使其固定在底座上；⑷在讀數(shù)機構(gòu)和平臺上分別插上全反射板使固定反射板的法線與承受喇叭的軸線全都；可動移全反射板的法錢與放射喇叭軸線全都。試驗時將可移反射板移到讀數(shù)機構(gòu)的一端，在此四周測出一個微小的位置，然后旋轉(zhuǎn)讀數(shù)機構(gòu)上的手柄使反射板移動，從表頭上測出〔n＋1〕個微小值，并同時從讀數(shù)機構(gòu)上得到2L相應的位移讀數(shù)，從而求得可移反射板的移動距離L。 則波長 n偏振試驗：EE在垂直于傳播方向的平面內(nèi)沿著一條固定的直線變化，這樣的橫電磁波叫線極化波。在光學中也叫偏振波。電磁場沿某一方向的能量有COS2的關(guān)系。這就是光學中的馬呂斯〔MaltiS〕定律：IICos2，式中IφII0 0圖八 偏振試驗的儀器布置試驗儀器布置如圖八⑴開啟DH1121B⑵將兩喇叭口面相互平行，并與地面垂直，其軸線在一條直線上，由于接收喇叭是和一段旋轉(zhuǎn)短波導連在一起的；在旋轉(zhuǎn)短波導的軸承環(huán)的900范圍內(nèi)，每隔50有一刻度，所以接收喇叭的轉(zhuǎn)角可以從今處讀到。因此轉(zhuǎn)動接收喇叭，就可以得到轉(zhuǎn)角與微安表頭指示的一組數(shù)據(jù)，并可與馬呂斯定律進展比較。做試驗時為了避開小平臺的影響，可以松開平臺中心三個十字槽螺釘，把工作臺取下。做試驗時還要盡量削減四周環(huán)境的影響。１０布拉格衍射試驗任何的真實晶體，都具有自然外形和各向異性的性質(zhì)，這和晶體的離子、原子或分子在空間按確定的幾何規(guī)律排列親熱相關(guān)。晶體內(nèi)的離子、原子或分子占據(jù)著點陣的構(gòu)造，兩相鄰結(jié)點的距離叫晶體的晶格常數(shù)。10-8厘米的數(shù)量級。X射線的波長與晶體的常數(shù)屬于同一數(shù)量級。實際上晶體是起著衍射光柵的作用。因此可以利用X射線在晶體點陣上的衍射現(xiàn)象來爭論晶體點陣的間距和相互位置的排列，以到達對晶體構(gòu)造的了解。圖九 布拉格衍射試驗的儀器布置本試驗是仿照X射線入射真實晶體發(fā)生衍射的根本原理，人為的制做了一個方形點陣的模擬晶體，以微波代替X射線，使微波向模擬晶體入射，觀看從不同晶面上點陣的反射波產(chǎn)生干預應符合的條件。這個條件就是布拉格方程，它是這樣說的，當波長為λ的平面波射到間距為a的晶面上，入射角為θ，當滿足條件n=2aCOθ時n為整數(shù)，發(fā)生衍射。衍射線在所考慮的晶面反射線方向。在一般的布拉格衍射試驗中承受入射線與晶面的夾角〔即通稱的掠射角〕α，這時布拉格方程為nλ=2asinα我們這里承受入射線與靠面法線的夾角〔即通稱的入射角00刻度全都時，入射線與反射線的方向在度盤上有一樣的示數(shù)，不簡潔搞錯，操作便利。試驗儀器布置如圖九。試驗中除了兩喇叭的調(diào)整同反射試驗一樣外，要留意的是模擬晶體球應用模片調(diào)得上下左右成為一方形點陣，模擬晶體架上的中心孔插在支架上與度盤中心全都的一個銷了上。當把模擬晶體架放到小平臺上時，應使模擬晶體架下面小圓盤的某一條與所爭論晶面法線全都的刻線與度盤上的00刻線全都。為了避開兩喇叭之間波的直接入射，入射角取值范圍最好在300700之間。１１無損介質(zhì)介電常數(shù)試驗本試驗需承受DH926AD型數(shù)據(jù)采集儀，請參見系統(tǒng)選件說明。利用相干波的原理，把具有厚度為W的待測介電常數(shù)的介質(zhì)板樣品放在固定全反射板或〔注：需緊貼固定全反射板或可移動全反射板，由于待測介電常數(shù)的DH926AD距離L后，DH926ADL的值引起的相位變化得出待測介質(zhì)板的介電常數(shù)值1L/W2。圓極化波的產(chǎn)生/檢測本試驗需承受DH30003型柵網(wǎng)組件，請參見系統(tǒng)選件說明。波的極化是用以描述電場強度空間矢量在某點位置上隨時間變化的規(guī)律。無論是線極化波、圓極化波或橢圓極化波都可由同頻率正交場的兩個線極化組成。假設(shè)他們同相〔或反相、等幅〔或幅度不等〕其合成場的波認為線極化波；假設(shè)它們相位相位差為90°，即△φ=±90°，幅度相等，合成場波為右旋或左旋圓極化波；假設(shè)它們相位差為0〈△φ9°，幅度相等〔或幅度不等9.圓極化波左旋/右旋本試驗需承受DH30002型極化天線組件，請參見系統(tǒng)選件說明。9370MHz90o，適當調(diào)整介質(zhì)圓波導的角度使兩個重量的幅度相等時則可得到圓極化波。rTE10的模轉(zhuǎn)換為元波導中的TE11模。在裝有介質(zhì)片的圓波導段內(nèi)入射波分解成EtEnEt和EnrVn>Vt=VC/

，當介質(zhì)片的長度L取得適宜時，使En波的相位超前Et90?，這就實現(xiàn)了圓極化波相位條件的要求；為使En與Et的幅度相等，可使介質(zhì)片的

Y2軸之間夾角為α45?，假設(shè)介質(zhì)片的損耗略去不計，則有Etm=Enm=1/2極化波幅度相等條件的要求〔有時需稍偏離45?以實現(xiàn)幅度相位的要求。

Erm，實現(xiàn)了圓為了確定圓極化波右旋、左旋的特性把

轉(zhuǎn)到

方向符合右手螺旋規(guī)章的波，定為右旋圓極化波；把

轉(zhuǎn)到

方向符合左手螺旋規(guī)章的波，定為左旋圓極化波。１２10.圓極化波反射/折射本試驗需承受DH30002型極化天線組件，請參見系統(tǒng)選件說明。承受DH30002型極化天線組件可以證明右旋圓極化波經(jīng)過反射后成為左旋圓極化波，而折射進入另一媒質(zhì)時仍為右旋圓極化波。輻射的右旋圓極化波必需用右旋圓極化天線接收。假設(shè)用左旋圓極化波天線時，接收信號為零。反之亦然。六、試驗系統(tǒng)選件說明本試驗系統(tǒng)所需選件介紹如下：*選件一：*選件一：DH1121BDH926B三厘米固態(tài)振蕩器發(fā)出的信號具有單一的波長〔出廠時信號調(diào)在=32.02mm上，這種微波信號就相當于光學試驗中要求的單色光束。*選件二：DH30002型極化天線組件，可擴展微波試驗內(nèi)容，可進展電磁波反射與折射、園極化波反射與折射、電磁波極化等參量的爭論，該組件可與DH926B*選件三：DH30003可用于多種微波試驗，可與DH926B*選件四：DH926AD型數(shù)據(jù)采集儀，是專為協(xié)作DH926B型微波分光儀使用的計算機采集測試儀器。數(shù)據(jù)采集儀依據(jù)微波、電磁場檢波原理，承受微電流放大系統(tǒng)，檢波信號經(jīng)過全波整流電路后輸出直流信號送A/D?？梢灾苯油ㄟ^計算機完成上述介紹的試驗操作自本廠發(fā)貨之日起十八個月內(nèi)，凡用戶遵守運輸、貯存和使用規(guī)章而質(zhì)量低于技術(shù)條件規(guī)定的產(chǎn)品，制造廠應負責免費修理或更換。１３八、附錄：六個試驗的典型數(shù)據(jù)1.入射試驗：入射角〔度〕3035404550556065反射角 左側(cè)29.635.641.244.150.054.657.662.8〔度〕 右側(cè)32.036.042.043.450.054.058.063.0邁克爾遜于涉試驗λ=32mm〔m〕71.61,55.28,38.59,23,7.68, ∴n=42 2 L 71.617.6831.965mmn 4I理論值試驗值010203040506070809010096.9883.37558.6841.322511.73010098907759.540.52281.50θ〔度〕布拉格衍射試驗θ〔度〕3031323334353637383940I