微波測量系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和調(diào)整

微波測量系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和調(diào)整微波測量系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和調(diào)整

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、進(jìn)一步了解波導(dǎo)測量系統(tǒng)，熟悉基本微波測量元件正確的使用。

2、掌握用頻率計(jì)校準(zhǔn)頻率的方法。

3、掌握用駐波測量線測量矩形波導(dǎo)波長λg的方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理

1、測量系統(tǒng)的連接與調(diào)整

進(jìn)行微波測量，正確連接與調(diào)整圖1~2所示微波測量系統(tǒng)。信號(hào)源在左側(cè)，待測

元件接在右側(cè)，便于操作，連接系統(tǒng)要平穩(wěn)，各元件接頭要對(duì)準(zhǔn)，晶體檢波器輸出引

線應(yīng)遠(yuǎn)離電源和輸入電路，以免干擾。如果系統(tǒng)連接不當(dāng)，將會(huì)影響測量精度，產(chǎn)生

誤差。系統(tǒng)調(diào)整主要包括信號(hào)源和測量線調(diào)整，以及晶體檢波器的校準(zhǔn)。圖1-2微波測量裝置方框圖

2、駐波測量線的調(diào)整

圖2－1所示是三厘米波導(dǎo)測量線。它由開槽傳輸線，探針和傳動(dòng)裝置三部分組

成，當(dāng)探針經(jīng)過窄槽插入波導(dǎo)內(nèi)并與電場平行，其感應(yīng)一個(gè)電動(dòng)勢經(jīng)同軸探針座送到

晶體檢波器，被檢波后從測量放大器電表讀出。

當(dāng)探針座沿波導(dǎo)移動(dòng)時(shí)，放大器讀數(shù)就間接地表示了波導(dǎo)內(nèi)電場大小的分布，找

出電場的最大值與最小值及其位置，就能求出駐波大小及相位。圖2-1Tc-26波導(dǎo)測量線剖面結(jié)構(gòu)原理圖

當(dāng)探針插入波導(dǎo)時(shí)，在波導(dǎo)中的等效導(dǎo)納會(huì)引起不均勻性，相當(dāng)在線上并聯(lián)一個(gè)

導(dǎo)納，如圖2－2所示。當(dāng)終端接在任意阻抗時(shí)，由于Gu的分流作用，駐波腹點(diǎn)和電

場強(qiáng)度都要比真實(shí)值要小，而Bu的存在將是駐波腹點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的位置發(fā)生偏移。

當(dāng)測量線終端短路時(shí)，駐波節(jié)點(diǎn)處的輸入導(dǎo)納Yin——>∞，駐波最大A及最小

點(diǎn)B位于Gin≈0的圓上，如探針放在駐波的波節(jié)上B上，由于此點(diǎn)處于輸入導(dǎo)納

Yin——>∞，故Yu的影響很小，駐波節(jié)點(diǎn)的位置不會(huì)發(fā)生偏移。如果探針放在駐波

的波腹點(diǎn)，由于此點(diǎn)的輸入導(dǎo)納Yin——>0，故Yu對(duì)駐波腹點(diǎn)的影響就特別明顯，

探針里容性電納將使駐波向負(fù)載方向偏移，如圖2－3所示。圖2－3探針電納對(duì)駐波分布圖形的影響

所以探針引入的不均勻性，將導(dǎo)致場的圖形畸變，使測得駐波波腹值下降而波節(jié)

點(diǎn)略有增高，造成測量誤差，欲使探針導(dǎo)納影響變小，探針愈淺愈好，但這時(shí)在探針

上感應(yīng)電動(dòng)勢也變小。通常是在指示儀表上有足夠指示下，盡量減少探針深度。

調(diào)節(jié)方法是將探針深入適當(dāng)深度，測量系統(tǒng)終端短路，將探針移至二波節(jié)點(diǎn)之正

中位置，調(diào)節(jié)晶體座的調(diào)諧活塞，直至輸出指示最大。

當(dāng)信號(hào)源頻率或探針深度改變時(shí)，由于將探針等效導(dǎo)納也隨之改變，所以必須重

新對(duì)探針進(jìn)行調(diào)整。

3、頻率計(jì)

實(shí)驗(yàn)中常采用吸收式頻率計(jì)，當(dāng)失諧，能量通過波導(dǎo)管，負(fù)載指示有一個(gè)固定值，

當(dāng)調(diào)到諧振點(diǎn)時(shí)，能量被反射，指示器讀數(shù)下降到最小，根據(jù)頻率計(jì)諧振裝置的刻度，

即可直接讀出相應(yīng)的頻率，見圖2－4。

自由波長λo和波導(dǎo)波長λg的換算方法：

λo=C/F

式中C為自由空間波傳播速度，約3×1010cm/s

矩形波導(dǎo)中的H10波滿足公式：

λg=λo/√（1-（λo/2a）^2）

式中，a為矩形波導(dǎo)寬邊尺寸，對(duì)三厘米波導(dǎo)a=22.86mm.。4、交叉讀數(shù)法確定波節(jié)的位置

測量波節(jié)點(diǎn)附近兩邊指示電表讀數(shù)相等的兩點(diǎn)d11和d12，d21和d22，然后取平

均值確定波節(jié)d01和d02的位置，如圖2－5所示。

d01=1/2（d11+d12）d02=1/2（d21+d22）

波導(dǎo)波長：λg=2*│d01—d02│

為了提高測量精度，多測幾個(gè)波節(jié)點(diǎn)，求得多個(gè)波導(dǎo)波長，然后求平均值。圖2—5交叉讀數(shù)法測量節(jié)點(diǎn)位置

三、實(shí)驗(yàn)裝置圖2-6測試裝置圖

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、觀察了解頻率計(jì)，駐波測量線的結(jié)構(gòu)形式。

2、用頻率計(jì)測信號(hào)源的震蕩頻率。

3、用駐波測量線測量場的分布圖形。

4、用駐波測量線測量波導(dǎo)的波長。

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1、觀察了解頻率計(jì)，測量線的結(jié)構(gòu)形式，讀數(shù)方法。

2、按圖2~6檢查整個(gè)系統(tǒng)。

3、按信號(hào)源調(diào)整方法進(jìn)行調(diào)整，先選取信號(hào)源工作頻率，調(diào)整波形類型、功率，然

后開啟電源預(yù)熱。

①功率計(jì)：選擇合適的探頭和量程，把探頭連到功率計(jì)上。開啟電源預(yù)熱五分鐘

探頭連到信號(hào)源上，輸出功率。

②信號(hào)源輸出功率滿足要求，經(jīng)同軸連到測量系統(tǒng)上。

③用頻率計(jì)校準(zhǔn)頻率，晶體檢波器輸出接到放大器輸入，調(diào)諧晶體檢波器，使電

表輸出最大。緩慢調(diào)節(jié)頻率計(jì)，使電表指示變小，當(dāng)指示最小點(diǎn)時(shí)，這時(shí)頻率

計(jì)指示頻率，就是信號(hào)源輸出信號(hào)頻率，校準(zhǔn)后頻率不符合實(shí)驗(yàn)要求，改變信

號(hào)源輸出，重新進(jìn)行校準(zhǔn)，直到達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求頻率。

④調(diào)整測量線，將測量線探針插入深度適當(dāng)（約1.0mm）調(diào)節(jié)調(diào)諧回路，使測量

放大器指示最大。

⑤把探針座移到右邊，用交叉讀數(shù)法，確定波接點(diǎn)的位置，然后計(jì)算波導(dǎo)波長λ

g。畫出相應(yīng)表格

六、實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備

1、熟悉測量線、頻率計(jì)的工作原理和使用方法。

2、復(fù)習(xí)信號(hào)發(fā)生器，測量放大器正確使用，考慮好實(shí)驗(yàn)步驟及畫好以下記錄表格。

七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、由頻率計(jì)測得信號(hào)頻率，計(jì)算波導(dǎo)波長，并與實(shí)測的波導(dǎo)波長λg相比較，計(jì)算

相對(duì)誤差。

2、如何正確調(diào)諧探針電路？注意什么事項(xiàng)。八、思考題

1、