实验二、晶体检波器校准与驻波比测量实验概念.docx

实验二、晶体检波器校准与驻波比测量班级：核32 姓名：杨新宇学号：2013011806 同组成员：杨宗谕第一部分：晶体检波器校准一、实验目的（1）掌握测量线的使用方法.（2）掌握晶体检波器定标和求检波率的方法二、实验原理1、驻波测量线的调整驻波测量线是微波系统的一种常用测量仪器，它在微波测量中用途很广，如测驻波、阻抗、相位和波导波长等。测量线通常由一段开槽传输线、探头（耦合探针、探针的调谐腔体和输出指示）、传动装置三部分组成。由于耦合探针深入传输线而引入不均匀性，其作用相当于在线上并联一个导纳，从而影响系统的工作状态。为了减小影响，测量前必须仔细调整测量线。实验中测量线的调整一般包括选择合适的探针伸度、调谐探头和测定晶体检波特性。探针电路的调谐方法：先使探针的插入深度适当，通常取1.0~1.5mm。然后测量线终端接匹配负载，移动探针至测量线中间位置，调节探头活塞，直到输出指示输出值为最大。在之后的测量试验中，请不要再改变探针及探头活塞位置。2、导波波长测量测量波长常见的方法有谐振法和驻波分布法。前者用谐振式频率计测量，后者用驻波测量线测量，当测量线终端短路时，传输线上形成纯驻波，移动测量线探针，测出两个相邻驻波最小点之间的距离即可求得导波波长。此外，也可将精密可调短路器接在测量线的输出端，置测量线探针于某一波节点位置不变，移动可调短路器活塞，则探针检测值随之由最小逐渐增至最大，然后又减至最小值，即为相邻的又一个驻波节点，短路器移动的活塞距离等于半个导波波长。在传输横电磁波的同轴系统中，按上述方法测出的导波波长就是电磁波在自由空间传播的工作波长，即=。而在波导系统中测量线测出的是导波波长，导波波长和工作波长之间的关系式为： (2-1)其中=C/f0，a=22.86mm。为了提高测量精度，通常采用交叉读数法测量导波波长如图2.1 所示。交叉读数法的测量方法是在波节点附近两旁找出电表读数相等的两个对应位置d11、d12；d21、d22，然后分别取其平均值确定波节点的位置。具体操作步骤是：（1）用数字频率计测量信号频率，并配合信号源上的频率调谐旋钮调整信号源的工作频率，使信号源的工作频率在8.2~12.5GHz 范围（BJ100 波导工作带宽）内，建议为9300MHz。（2）测量线终端接短路板，使系统处于短路状态。（3）按交叉读数法测量导波波长：请测量三遍，求平均值。d01=(d11+d12)/2d02=(d21+d22)/2则得：=2×|d02-d01|3、晶体检波器特性的测定在微波测量系统中，送至指示器的微波能量通常是经过晶体二极管检波后的直流或低频电流，指示电表的读数是检波电流的有效值。晶体二极管是非线性元件，其检波电流与两端电压之间的关系为： (2-2)式中n表示晶体管的检波规律：如n=1，I∝|U|，称线性检波；当n=2，Ｉ∝|U|2，成平方律检波。因此，二极管的检波特性随其端电压大小而变化，当端电压较小时，呈现出平方律；端电压较大时，呈现线性规律。测量线探针在波导中感应的电动势（即晶体二极管两端的电压U）与探针所在处的电场E成正比，因而，检波电流和波导中的场强E 同样满足关系式 (2-3)故要从检波电流读数值决定电场强度的相对值，就必须确定晶体检波律n。当n=2 时，该检波电流读数即为相对功率指示值。实验室常用的晶体检波器定标方法——驻波法。（1）第一种方法：测量指示器读数与相对场强的关系曲线当测量线短路时，沿线各点电场分布为 (2-4a)相对场强 (2-4b)将式(2-4b)代入式(2-3)得 (2-5)式中，Em为驻波波腹点电场强度，为波导波长，d为测量线探针与驻波节点的距离，是探针位置的相对场强。按│E/ Em│和Ｉ随d 的变化规律,即可得出图2.2 曲线。在/4范围内移动探针，使其偏离驻波节点不同位置d，各点读取指示电表读数Ｉ，即能做出Ｉ～│sin2πd/关系曲线，也就是晶体二极管定标曲线。如图2.3 所示。对式(2-5)两边取对数，并令=1，得到 logＩ=nlog│sin2πd/│根据上式，曲线的斜率即为晶体检波律n。(2) 第二种方法：测量线终端短路，测出半峰值读数间的距离W，如图2.4 所示。 (2-6)根据测定的晶体检波律，即能得到晶体平方律检波的工作范围。实验中大多数微波测试系统属于小信号工作状态，因此，晶体检波律基本为平方律，如果不是精密测量，通常可取n=2。4、实验线路图三、实验内容及步骤1、测量准备工作(1) 参照图2.5 连接各微波元件,测量线终端接匹配