實驗名稱：微波的傳輸特性和基本測量―、實驗目的要求學會使用基本微波器件。了解微波振蕩源的基本工作特性和微波的傳輸特性。掌握頻率、功率以及駐波比等基本量的測量.二、實驗原理：1?微波的傳輸特性.在微波波段，為了避免導線輻射損耗和趨膚效應等的影響，一般采用波導作為微波傳輸線?微波在波導種傳輸具有橫電波（TE波），.橫磁波（TM波）和橫電波與橫磁波的混合波三種形式.矩形波導是較常用的傳輸線之一,它能傳輸各種波型的橫電波（TE波），橫磁波（TM波）?微波實驗中使用的標準矩形波導管,通常采用的傳輸波型是TE-1o波.波尋中存在入射波和反射波，描述波尋管中匹配和反射程度的物理量是駐波比或反射系數(shù)?依據(jù)終端負載的不同?波導管具有三種工作狀態(tài)：（1） 當終端接“匹配負載”時?反射波不存在，波導中呈行波狀態(tài)；（2） ，當終端接”短路片”?開路或接純電抗性負載時，終端全反射，波導中呈純駐波狀態(tài)；（3） 一般情況下，終端是部分反射，波導中傳輸?shù)募炔皇切胁ǎ蚕率羌凂v波，而是呈行駐波狀態(tài).2?微波頻率的測量?微波的頻率是表征微波倌號的一個重要物理量?頻率的測量通常采用數(shù)字式頻率計或吸收式頻率計進行測量.下面主要介紹較常用的吸收式頻率計計的工作原理?當調(diào)節(jié)頻率計，使其目身空腔的固有頻率與微波信號頻率相同時，則產(chǎn)生諧振，此時通過連接在微波通路上的微安表或功率計可觀察到信號幅度明顯減小的現(xiàn)象?注意，應以減幅最大的位置作為判斷畫頻率測量值的依據(jù).3?微波功率的測量?微波功率是表征微波信號強弱的一個物理量?通常采用替代或比較的萬法進行測量.也就是將微波功率借助于能量轉換器轉換成易于測量的低頻或直流物理量.來實現(xiàn)微波功率的測量.實驗室中通常采用吸收式微瓦功率計（如GX2A）.在功率計探頭表面。用兩種不同金屬噴鍍在薄膜基體上形成熱電堆，放在同軸線的電場中間.它既是終端吸收的負載，又是熱電轉換元件.在未輸入微波功率時?熱電堆節(jié)點之間沒有有溫差，因而沒有輸出；當輸入微波功率時，熱電元件吸收微波功率使熱電堆的熱節(jié)點溫度升高?.這就與冷節(jié)點產(chǎn)生溫差而引起溫差電動勢(微弱的直流電勢)，且該元件產(chǎn)生的直流電勢是與輸入微波功率成正比例的.熱電堆輸出的微弱直流訊號再輸入到一只高靈敏度的直流放大器作功翠直讀指示.4、波導波長和駐波比的測量.關于駐波比，定義為波導中駐波極大值點與駐波極小值點的電場之比.即_ Ep胡 #p=〒—, (& 1)也mill其中Ema和Emin分別表示波導中駐波極大值點與駐波極小值點的電場強度.實臉中通常采用測量線來測定波導波長和駐波比，其結構如圖8.11所示.圈駐波梶竄線結構示意圏使用駐波測量線進行測量時.要考慮探針在開槽波導管內(nèi)有適當?shù)拇┥於龋结槾┥於纫话闳〔▽д厡挾鹊?%?10%?實驗前應注意駐波測量線的調(diào)諧?使其既有最佳靈敏度，又使探針對微波通路的影響降至最低.一股是將測量線終端短接.形成純駐波場.移動探針置于波腹點.調(diào)節(jié)測量線，使得波腹點位置的檢波電流最大，反復進行多次.(1)駐波比的測量?由于終端負載不同，駐波比P也有大中小之分，因此，駐波比測量的首要問題是，根據(jù)駐波極值點所對應的檢波電流0粗略估計駐波比P的大小?在此基礎上，再作進一步的精確測定.實驗中微波信號比較弱，可認為檢波晶體(微波二極管)符合平方律檢波，即I-V2.若不然，需進行修正.依據(jù)公式

求出P的粗略值后，再按依照駐波比的三種情況，進一步精確測定P值.a）大駐波比（p>6）,的測量.在大駐波比的三種情況下，檢波電流Imax與Imin相差太大，在波節(jié)點上檢波電流極微，在波腹上二極管檢波特性遠離平方律，故不能用（8.1.2）式計算駐波比P,可采用“二倍極小功率法”.如圖8.1.2所示，8.1.2二倍極小功率法利用駐波測量線測量極小點兩旁功率為其二倍的點坐標，進而求出d,則b）中駐波比（1.5WPW6）的測量?中駐波比的情況可直接根據(jù)式（8.1.2）計算,F=rmiF=rmi(8?1-4)c）小駐波比（1.005WPW1.5）的測量.在小駐波比情況下，駐波極大值點與極小值點的檢波電流相差細微，因此采用測量多個相鄰波腹與波節(jié)點的檢波電流值，進而取平均的方法.砧+庖皿點+Etrfml "T法.砧+庖皿點+Etrfml "T- +尢■:fjffn土V』護+二土(S.L5)（2）波導波長的測量.波導波長在數(shù)值上為相鄰兩個駐波極值點（波腹或波節(jié)）距離的兩倍.由于場強在極大值點附近變化緩慢，峰頂位置不易確定，買際采用測定駐波極小點的位置來求出波導波長.考慮到駐波極小點附近變化平緩，因而測量值不

夠準確.為此，測量時通常不采取直接測量駐波極小點位置的方式，而是通過平均值間接測量?亦即測極小點附近兩點（此兩點在指示器上的輸出幅度相等）的坐標，然后取這兩點坐標的平均值，即得極小點坐標.如圖8.1.3所示，圖&】山駐皺極小點的測定兩個相鄰極小點的距離為半個波導波長久g,測量計算公式為工;并+￡=2一'CS.1.6)人=（工；+空;）CS.1.6)其中（x'l,x〃l）、（x'2,x〃2）分別為極小值點兩旁輸出幅度相等得兩點坐標.三、實驗儀器：實驗裝置如圖8.1.4所示.其中微波振蕩源為反射速調(diào)管振蕩器或固態(tài)源，整個微波測量線路由3cm波段波導元件組成.其主要元件為隔離器.衰減器.頻率計.檢流計（示波器）、微瓦功率計和駐波測量線等.

四、實驗內(nèi)容和步驟：?熟悉有關儀器的基本原理和使用方法，連接好儀器。打開標準信號發(fā)生器的電源，電流調(diào)零，輸出功率調(diào)到中檔，輸出頻率調(diào)到10GHZ。信號工作方式置于“內(nèi)方波”，重復頻率用“X10檔”1KHZ左右。將選頻放大器衰減檔置于40dB檔位，輸入阻抗置200Q，通頻帶置于32HZ。將選頻放大器接到晶體檢波器輸出端，緩慢旋轉頻率計在10GHZ左右，當輸出幅度降低到最低時候的頻率，就測得信號源的輸出頻率。將選頻放大器接到TC26測量線上，測量端口接上可變短路器，緩慢移動測量探針，測出兩個相鄰極小點附近輻度相等的兩點坐標，用平均值方法，計算波導波長九二（d+d）-（d+d）（也可用可變短路器直接測），測二組。g 3 4 1 2線路同步驟5。用短路器測駐波比，測三組，（一般在1.5WpW6）。用匹配負載換下短路器，測小駐波比，測三組。標準信號源仍開機不