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1、三厘米微波测量实验参考书 一、实验仪器介绍 二、实验系统的安装和调试 三、测量方法一、实验仪器介绍（一） YS1123标准信号发生器YS1123信号发生器采用砷化镓体效应二极管作为振荡器，YS1123的外形图如图一所示。图一YS1123信号发生器外形图其技术指标如下：1、 频率范围：7.5GHz12.4GHz显示误差：1.5%（输出功率为不大于5mW时）。频率稳定度：510-4/15分钟（在等幅状态下，仪器预热30分钟后）。2、 输出功率：毫瓦输出：在电压驻波比不大于1.7的50负载时不小于5mW。微瓦输出：-10dBm-100dBm（在电压驻波比不大于1.7的50负载时）。a、 衰减读数误差
2、1.5dB。b、 剩余信号不大于-100dBm。3、 寄生频偏：不大于510-6，谐波含量不大于-20dB。4、 仪器的工作方式：等幅：连续波输出。内方波调制（ ）a、 重复频率范围：404000Hz；精度：1%1Hzb、 分辨率：100Hz时，1Hz；100Hz时，10Hzc、 前后沿均不大于0.5S内脉冲调制（ ）a、 重复频率范围和分辨率：同内方波调制b、 脉冲宽度范围：130S；精度：1%1Sc、 前后沿均不大于0.2S 延迟时间范围：3300S；精度：1%1S 外整步可接受重复频率为40Hz10kHz的正或负极性，幅度为418V的脉冲信号（其输出高频调制脉冲宽度、延迟与内调制时相同）
3、。 外调制可接受重复频率为40Hz10kHz，宽度为0.5S300S，幅度为418V的正或负极性的脉冲信号。 整步脉冲输出，无论内或外调制、内方波调制时（负载阻抗不小于10k，负载电容不小于20PF），仪器均能给出前沿优于0.5S及不小于2V的整步脉冲信号输出。（二） GX2C-1功率计GX2C-1功率计是微波功率测量仪器。它是由GX2C-1功率指示器和YS11801功率传感器所组成。并可由用户选购RS232接口或GPIB接口。可供工厂和实验室使用。GX2C-1功率计的外形图如图二所示。 图二 GX2C-1功率计外形图其技术指标如下：1、 频率范围：50MHz12.4GHz2、 功率测量范围：
4、0.1uW100mW3、 测量精度: 工作误差8%4、 电压驻波比： S1.45、 可承受平均功率为：1分钟的超额功率试验。6、 功率基准：50MHz；1.00mW1.5%7、 噪声漂移: 在任一分钟间隔内(0.1uW+1字)8、 记录器输出： 01V电压，输出阻抗1K。9、 显示方式： W方式，dBm方式及dB方式。（三） YS3892选频放大器 YS3892选频放大器是一种能检测微弱信号的精密测量放大器。它与信号源和测量线配套使用，可以测量驻波比等。本仪器是微波测量系统中不可或缺的设备。YS3892选频放大器外形图如图三所示。图三YS3892选频放大器外形图其技术指标如下：1、 工作频率：
5、1000Hz，可调范围不小于40Hz。2、 通频带： 16Hz40Hz连续可调。3、 灵敏度： 在阻抗为200k，电表满度偏转的情况下，16Hz通带时，不低于0.5微伏。4、 表头刻度： 刻度 01000mV；分贝 010dB；驻波比14，310 非线性误差：小于满度的5%。5、 放大器量程： 060dB，每10dB0.5dB步进 05dB0.2dB 05dB连续可调。6、 输入阻抗：200k。（四） BD20A三厘米波导系统BD20A三厘米波导系统包括同轴/波导转换器、E-H阻抗调配器、定向耦合器、可变衰减器、匹配负载、PX16直读式频率计、可变短路器和晶体检波器等十几种产品，该系统的外形图
6、如图四所示BD20A三厘米波导系统（图）图四 BD20A三厘米波导系统外形图其主要波导器件的技术指标如下：1、 定向耦合器中心频率耦合度：22dB2dB方向性：15dB电压驻波系数：主、副线均1.252、 可变衰减器最大衰减：30dB起始衰减：0.5 dB定标误差：5%（0.5 dB）电压驻波系数：1.23、 晶体检波器可调电压驻波系数：1.054、 E-H阻抗调配器 可调电压驻波系数范围：201.055、 匹配负载 电压驻波系数：1.056、 可变短路器行程：35mm定位精度：0.01mm7、 PX16直读式频率计频率测量范围：8.2GHz12.4GHz定标误差: 0.3%（五） TC26A
7、三厘米波导测量线TC26A三厘米波导测量线，改变了以往的调谐状况，采用了先进的不调谐探头。同轴检波管经过加工后，其内导体作为探针直接伸入到开槽波导中，因此，探针与检波晶体之间的长度最短，从而可以不经调谐达到电抗小，效率高，输出响应平坦。三厘米波导测量线的外形图如图五所示。 图五 TC26A三厘米测量线外形其主要技术指标如下：1、 工作频率范围：8.2GHz12.4GHz2、 合成电压驻波系数：1.033、 探针插入波导深度：1.5mm4、 探头行程：95mm（六） TS7三厘米波导精密衰减器其主要技术指标如下：1、 频率范围：8.4GHz12.4GHz2、 衰减范围：050dB3、 测量精度：
8、0.2dB（附角度衰减对照表）4、 电压驻波系数：1.255、 起始衰减：1 dB二、实验系统的安装和调试三厘米波导实验系统的连接图如图六所示。PX16频率计YS3892选频放大器晶体检波器90弯波导三厘米信号源GX2C-1功率计YS3892选频放大器直波导隔离器匹配负载三厘米测量线可变衰减器定向耦合器E、H阻抗调配器同轴/波导转换器信号源可变短路器被测器件图六 实验系统的连接图（一） 安装注意事项1、 每一部件连接时必须接触可靠，不能有松动情况，信号源与功率计的外壳均要保持同电位。2、 TS7精密衰减器与TC26A测量线的波导端口要保持平稳，可通过TS7精密衰减器与TC26A测量线机座上的平
9、衡调节螺钉来调到一致。3、 TS7精密衰减器与TC26A测量线的平稳调好后，其余波导接口均向其保持一致，用波导支架来固定高低。4、 为了直接观察PX16频率计的读数的方便，所以在其前面加了一个直波导和一个90弯波导，PX16频率计的频率读数是观察两根红条间与竖线重合的标尺读数。在测量频率时，要在频率点附近仔细寻找吸收点。有时PX16频率计对于较小的信号其吸收情况不很明显，这时可适当加大信号源的输出功率。（二） 三厘米波导系统的调试1、 将YS1123标准信号发生器（下称信号源）调到所需要的输出频率，在测量线的输出端用功率计监视信号源的输出功率，一般约5mW。2、 仔细调节E、H阻抗调配器，使指
10、示功率达到最大。3、 将信号源的工作方式置于“方波”，重复频率置于1000Hz，YS3892选频放大器的放大选择置于50dB档，TC26A测量线的输出端接上短路片（测量线附件）。然后来回移动测量线探头的位置，观察选频放大器的指示情况。一旦选频放大器有指示，则再微调信号源的重复频率或在选频放大器上进行频率微调，使选频放大器的指示为最大。4、 在完成信号源的重复频率和选频放大器频率保持一致的调节后，将选频放大器接到晶体检波器的输出端，调节晶体检波器上三个调谐螺钉，使之指示最大。然后用PX16频率计就可测出信号源的输出频率。5、 TC26A三厘米测量线的测量端口接上匹配负载，适当减小信号源的输出功率
11、，以保证在平方律检波的正确测量。仔细调节E、H阻抗调配器，使之驻波系数最小，一般在1.03左右，这样整个三厘米波导系统就调试好了。 三、测量方法（七） 频率和波长的测量1、 电磁波的频率和波长可由它在媒质中的传播速度联系起来。这关系是： 式中： 是频率， 是波长，而V是电磁波的传播速度。电磁波在空气中的传播速度近似地等于自由空间内的速度。 通常取 V=31010厘米/秒 沿Z轴方向传播TE10波的各个分量为 其中，相位常数 波导波长 临界波长 所以为了使波导内只传播TE10波，波导截面尺寸应满足 一般取 目前，我国通常取 其主模频率范围为8.2012.50GHz，截止频率为6.557GHz 。
12、2、 实验系统的连接如图二所示，是用吸收式频率计作频率测量的实验。GX2C-1功率计信号源YS3892选频放大器晶体检波器PX16频率计隔离器定向耦合器E、H阻抗调配器同轴/波导转换器图 二测量方法：系统中的PX16频率计为吸收式频率计，其结构如图三所示。当传输线中相当一部分功率进入频率计谐振腔内，而另一部分从耦合元件处反射回去，在谐振时，腔中场很强，反射回去也强。使之频率计的输出在谐振时明显减小，如图四所示。 I 图 三 吸收式频率计结构 图 四 例如，将信号源的频率调节到10GHz左右。如果用GX2C-1功率计来测的话，信号源的工作状态为“等幅”或“方波”都可以。如果用YS3892选频放大
13、器或示波器来测量的话，信号源需要放在内方波，并且方波的重复频率必须是1000Hz左右。当有指示时，慢慢旋动频率计在10GHz附近转动。当转动到输出幅度明显降低，在降低到最低的频率时，就是所测信号源的频率。由于频率计的测量精度是小于0.3%，所以这种测量的精度是很高的。3、 用测量线来测量波长和频率（1） 实验连接如图五所示YS1123信号源隔离器可变短路器TC26A测量线可变衰减器定向耦合器同轴/波导转换器E、H阻抗调配器图 五（2） 测试方法a、 按图五接好实验系统b、 打开信号源，调节输出电平及频率、方波内调制、重复频率为1000Hz左右。c、 移动测量线探针，同时适当调整放大器的增益避免在最大输出位置时使选频放大器的表头指针打表。来回移动测量
