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微波基础 什么是微波 微波的特点 微波的应用 微波基础－何为微波 微波基础－微波的特点 波长极短，它与所使用的元件、设备的尺寸可比拟。比地球上一般物体的几何尺寸小得多或在同一数量级上。 微波的频率很高，在不太大的相对带宽下可用带宽很宽，所以信息容量大。并且在微波波段的电波能穿透电离层。 微波的振荡周期极短，与电子在电真空器件中的渡越时间相似。所以低频的电子器件在微波段都不能使用。 似光性，微波介于一般无线电波与光波之间，它不仅具有无线电波的性质，还具有光波的性质，以光速直线传播，有反射、衍射、干涉等现象。 微波基础－微波的应用 微波应用始于２０世纪三十年代，开始主要是通信和雷达。微波通信特点是信息容量大，抗干扰能力强。 利用被测物体的介电常数、导磁系数、电阻率与周围物质的差异而产生的反射信号，可制成探地雷达、汽车雷达等。 人们利用微波的热效能和生物效能，还与别的产业相结合，形成一些新的边缘学科，如：微波气象学、微波射电天文学、微波波谱学、微波生物学等等。 微波实验的目的要求 目的： 学习微波基本知识和掌握微波基本测量技术；学习用微波作为观测手段研究物理现象。 要求： 在微波知识方面要求掌握（1）速调管的原理、结构、工作特性和微波信号源的使用方法；（2）波导管的工作状态；（3）谐振腔的振荡模式、谐振曲线方程；（4）三种基本测量——驻波、功率和频率的测量。 在科学研究手段方面要求（1）了解观测的物理现象和测定的物理参数；（2）掌握测量原理、实验条件和测量方法；（3）分析实验结果并做必要的讨论。 潍坊学院 物 理 实 验 中 心 * * 微 波 实 验 MICROWAVE EXPERIMENTS 物理与光电实验中心 　　　　　　　　　仲明礼 微波是无线电波中波长最短的电磁波，它包括从１ｍ～０.１ｍｍ的波长范围，其频率范围从３００ＭＨｚ～３０００ＧＨｚ。划分为四个波段，如下表所示： 超级高频 ３００～３０００ １ｍｍ～０.１ｍｍ 亚毫米波 极高频ＥＨＦ ３０～３００ １０ｍｍ～１ｍｍ 毫米波 特高频ＳＨＦ ３～３０ １０ｃｍ～１ｃｍ 厘米波 超高频ＵＨＦ ０.３～３ 1ｍ～１０ｃｍ 分米波 频段名称 频率范围（ＧＨｚ） 波长范围 波段名称 微波器件 　　　微波器件的种类很多，这里介绍一些实验室通常用到的器件，它都适用于三公分系统。 　微波振荡器是产生微波的装置。由于微波波长很短，频率很高（300MHz～300GHz），要求振荡回路具有非常微小的电感与电容，故不能用普通电子管与晶体管构成微波振荡器。构成微波振荡器的器件有速调管、磁控管或某些固体元件。下面只介绍速调管 （一）反射式速调管 　　反射式速调管是一种微波电子管，利用速度调制方法改变在交变电磁场中电子流的运动速度，从而将直流能量转换为微波能量。它的振荡频率能在一定的范围内改变，且容易调谐，并能做脉冲和频率调制。反射速调管的结构如图： 　反射式速调管的结构原理图　　　　　　　　　　　　反射式速调管K-27的结构和管座图 　　阴极发射电子经直流加速电压加速，以初速度v。通过谐振腔栅网间隙驰向反射极。因反射极对阴极为负电压，所以使电子减速，最后将发射电子折返穿过谐振腔栅网。由于热扰动等原因，谐振腔栅网存在一高频交变场,初速为v。的电子穿过栅网时将因受高频电场作用而加速或减速，如图所示。 当高频电场为正时，穿过栅网的 电子① 受到加速；高频场为负时， 穿过栅网电子③ 受到减速；而高 频场为零时，穿过栅网的电子② 速度不变，这就是速度调制。当电子群回到谐振腔栅网间隙的时候，遇到腔内减速高频场就可把能量交给高频场，从而使速调管维持振荡。当群聚中心电子从穿出栅 网到返回栅网的渡越时间满足式τ0＝(ｎ＋３／４)Ｔ　(ｎ＝０，１，２，３，···)时,发生最强的振荡，式中Ｔ为高频振荡周期，ｎ为振荡模式，受反射级电压大小控制。 （二）微波检波二极管 　　微波系统中常用硅材料的二极管对输出信号进行检波，将微波二极管（检波晶体）插入波导宽壁中，使它对波导两宽壁间的感应电压（与该处电场强度成正比）进行检波。 其伏安特性中电流与电压的关系 式中：　　－比例常数　　　－二极管的检波率 检波二极管的伏安曲线可分二段来考虑 (a)小信号段：曲线呈非线性n=2（称：平方律检波） (b)大信号段：曲线近似直线n=1（称：线性检波） （三）矩