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微波技术与天线实验

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微波技术与天线实验

实验一微波测量仪器及其调整

实验目的

(1)熟悉基本微波测量仪器;

(2)了解各种常用微波器件;

(3)学会微波测量线的调整;

(4)学会测量微波波导波长和信号源频率.

一,基本微波测量仪器

微波测量技术是通信系统测试的重要分支之一,也是⑺可变短路器⑻匹配负

载

⑼吸收式衰减器⑽定向耦合器⑾隔离器

三,微波测量线的调整

1.微波测量系统组成

见图1-1.

2.测量线的调整

⑴将信号源设置在内调制状态,选择工作频率在10GHz,将衰减器调整到合适位

置.

⑵开槽测量线是指在波导宽边中央开一条狭窄的槽缝,在其中放一个可以沿槽

移动的

探针与波导中的电场耦合,并经检波二级管输出低频1kHz信号送入选频放大器

输出指示.

~测量线

图1-1微波测量系统

信号源

衰减器

或隔离器

定向耦合器

波长/频率计选频放大器

终端负载

2

为了保证输出有两处可以调整:探针深度调整和耦合输出匹配调整(教材P46),

探针深度既

不能太深,影响波导内场分布,也不能太浅,否则耦合输出太弱.

⑶反复调整输出衰减器,探针位置,探针耦合匹配,选频放大器灵敏度使测量线

工作

在最佳状态.

四,用测量线测波导波长和信号源频率

测量线的基本测量原理是基于无耗均匀传输线理论,当负载与测量线匹配时测量

线内是

行波,此时能量被负载完全吸收;当负载为短路或开路时,传输线上为纯驻波,能

量全部反

射.因此通过测量线上驻波比,然后换算出反射系数模值,再利用驻波最小点位置

lmin1便

得到微波信号特性和网络特性等.

1.波导波长的测量

按图1-1所示连接微波测量线系统,将系统调整到最佳工作状态,终端接上短路

片,从

负载端开始,旋转测量线上的探针位置,使选频放大器指示最小,此时即为测量线

等短路面,

记录此时的探针位置,记作zmin0;继续旋转探针位置,可得到一组指示最小点位

置z1,z2,

z3,z4,根据相邻波节点的距离是波导波长的1/2,故可由下式计算出波导波长:

+

+

+

=0min1

0min20min30min4

g2342

1

zz

zzzzzz

λ(1-1)

由教材P48,工作波长与波导波长有如下关系:

2

c

2

g

cg

λλ

λλ

λ

+

=(1-2)

式中,cλ为截止波长.一般波导工作在主模状态,其截止波长为:a2c=λ.对本实

验中波

导型号BJ-100,故宽边长度为mm86.22=a,代入上式算得工作波长,于是信号源工

作频

率由下式求得

λ

8103×

=f(1-3)

2.用吸收式频率计测量信号源工作频率

通过定向耦合器将一部分微波能量分配至频率测量支路,吸收式频率计连在定向

耦合器

和检波器之间,当吸收式频率计失谐时,微波能量几乎全部通过频率计,因此调整

检波器使

选频放大器输出最大,慢慢调节吸收频率计,当调至频率计谐振状态时,一部分微

波能量被

频率计吸收,此时选频放大器输出最小,读得吸收式频率计上指示的频率即为信

号源工作

频率,这就是用吸收式频率计测量信号源工作频率的原理.

将测量结果与用波导波长换算的结果进行比较.

五,数据记录

=0minz

测量次数1z2z3z4z

1

2

3

3

测量频率1f2f3f

(GHz)

六,实验报告要求

(1)实验目的;

(2)实验原理;

(3)实验数据及处理:

计算出波导波长及工作频率,并与吸收式频率计的测量值进行比较,说明误差可

能的原

因.

思考:测量线为什么在波导中心线开缝

(4)实验体会和建议.