场与波实验报告

《场与波实验报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《场与波实验报告（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、实验1.微波频率与波长测量实验实验项目微波频率与波长测量实验实验目的1. 掌握微波频率与波长的测量方法2. 掌握微波实验仪器的应用实验仪器设备信号源、隔离器、同轴/波导转换器、EH阻抗调配器、定向耦合器、 可变衰减器、TC26A测量线、可变短路器。实验原理本实验采用两种方法测量波长。一是采用测量线法测量波长。波长是指在波导管中传播的合成波的两个相邻波峰或波谷之间 的距离。它在数值上等于相邻两个驻波极值点（波腹或波节）距离的 两倍。由于场强在极大值点附近变化缓慢，峰顶位置不易确定，而且 探针位于波节点处对场分布的影响最小，所以实际采用测定驻波极小 点的位置来求出波导波长。为提高测量精度，通常采用

2、交叉读数法确 定波节点的位置，即在波节点附近找出指示器上输出幅度相等的两点 的坐标dl和d2,取这两点坐标的平均值D1作为波节点的坐标。如下图 所示，公式为：D1= (d1+d2) /2；D2= (d3+d4) /2入/2二D1-D2；二是利用可变短路器的测量方法。首先找出第一个最小点D1时，将选频放大器的增益放大，来回转 动可变短路器，记下最小点时在可变短路器上的刻度位置，然后改变 短路器，找出另一个相邻的最小点D2,再记下可变短路器上的刻度位 置，两个刻度数据之差即为1/2入g。实验内容1、按下图接好实验系统2、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。3、

3、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。来回移动测量线的探针，观传输 在终端短路情况下全反射的驻波分布情况。4、用“平均法”找出两个相邻的最小点位置D1和D2,即：移动探针 在驻波最小点左右找出两个具有相同幅度（由选频放大器读出）的位 置dl和d2,然后取其平均值、即为所需的最小点位置）1，用相同的方 法找出相邻的最小点D2。一般情况下，dl与d2位置在测量线上通过标 尺读出。5、求出最小点位置D1和D2，公式为：D1=（d1+d2）/2；D2= （d3+d4） /2；相邻两个最小点的距离即为半个波导波长：入/2二D1-D2；6. 用可变短路器

4、找出最小点位置D1和D2,首先找出第一个最小点D1 时，将选频放大器的增益放大，来回转动可变短路器，记下最小点时 在可变短路器上的刻度位置，然后改变短路器，找出另一个相邻的最 小点D2,再记下可变短路器上的刻度位置，两个刻度数据之差即为 入 g/2。实验数据记录及处理1、平均法测量波长位置/mmdld2d3d4124.6122.1104.5102.1D1(124.6+122.1)/2=123.35D2(104.5+102.1) /2=103.3入(123.35103.3)*2=40lmm2、利用可变短路器测量波长位置/mmA1A24.84624. 510入(24.5104.846)*2=39.

5、328结果讨论1、 观察测量线的两种方法求得的波长实验结果虽然不一致，但相差不大，都在误差允许范围内。其中误差产生原因，主要是读数不准确，移动测量线时表头指针晃动，重复实验时发现两次读数也不尽相同，这可能与仪器仪表构造有关 既有系统误差也有偶然误差。2、通过实验可以得出波长应在39.328mm或40.1mm附近，与实验讲义中波长结果39.70mm相符。心得体会因为这是第一个实验，所以用时较长，参照实验讲义，首先了解 了整体框架，然后在进行实验过程中，发现选频放大器的表头探针变 化不明显，经老师提点才知道衰减器已将信号全部衰减，调整后才顺 利读出数据。再有一个问题是，测量最小点 D1 和 D2

6、位置时，为 防止指针偏转过小或过大，需要根据实际情况调整选频放大器的增 益，但记录结果时必须在同一增益下。通过此实验了解了测量波长的两种方法，学习了各个仪器的使用 方法，虽然需要我们调节的地方很少，但也在理解实验原理的基础上 完成实验。实验2. 电压驻波比与相位常数测量实验实验项目电压驻波比与相位常数测量实验实验目的1. 掌握驻波测量线的正确使用方法2. 掌握中电压驻波系数的测量原理和方法实验仪器准备信号源、隔离器、同轴/波导转换器、EH阻抗调配器、定向定向耦合 器、可变衰减器、TC26A测量线、匹配负载和遮挡片、YS3892选频放大器实验原理驻波测量是微波测量中最基本和重要内容之一，通过驻波

7、的测量 可以测出阻抗、波长、相位等其它参量。本实验电压驻波比的测量方 法利用调制的频率法。 在测量时，通常测量电压驻波系数，即波导中电场最大值与最小值之比，即.,；。本实验只测中驻波比（1.5S5） 测量中驻波比时，只须测一个驻波波腹和一个驻波波节，即直接读出Imax, Imin,利用公式,即可计算出电压驻波比 S。实验内容a、按图接好实验系统;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；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。来回移动测量线的探针， 观传输在终端短路情况下全反射的驻波分布情况；d、移动探针，找出

8、驻波最小点以及最大点位置，记录数据;maxmaxS = = a e、利用公式计算得出驻波比L，以及相位常2tt数爲实验数据记录及处理结果在放大倍数30dB下测定ImaxIminS二sqrt(lmax/lmin)170mA42mA2.012取入=39.8mmB=2*pi/ 入二0.1578mmA-1结果讨论经过计算，发现驻波比的值是在中驻波比的可变范围内的，说明 此种可调制的频率法是较为准确的。但选频放大器的表头指针晃动， 读数不准确，还是会对结果产生一定的误差。计算相位常数的时候采用了上个实验的波长平均值，直接带入公式得出结果。心得体会在做这次测量驻波比的实验时，犯的愚蠢错误是先接上短路器，

9、原理上驻波比无穷大，我们的实验结果也远远超过中驻波比的（1.5,5） 范围，更换器材后才得以顺利进行实验，在移动探针找波腹点和波节 点时，由于表头指针的晃动还有探针的不易控制，给操作带来一些困 难，幸好和同组同学配合默契，一人移动探针，一人看表头指针，很 快得出了结果，这说明实验中合作是很重要的。这次实验让我明白理论结合实际的重要性，当实验中遇到问题 时，应该从理论角度出发寻找答案，将所学知识用于分析实际问题中。 同时学习到了测量驻波系数的方法。实验3. 功率与衰减测量实验实验项目功率与衰减测量实验实验目的1. 熟悉微波功率测量的原理2. 掌握利用微波功率计测量微波功率的方法3. 熟悉可变衰减

10、器的工作原理4. 掌握可变衰减器的使用方法及其应用实验仪器准备YS1123信号源、隔离器、同轴/波导转换器、PX16频率计、可变衰减 器、被测件、GX2C-1功率计实验原理 根据所学知识，我们知道，在传输线的工作中，某一指定器件的介入 损失一般会随着信号源和负载的阻抗而改变，对于部件的衰减，在两 个方向都匹配的传输线中的插入时的介质损失，称为插入损耗。这样 的衰减和介入损失，包含被测件中有耗材料吸收功率而引起的损耗和 在其两端失配而反射功率所引起的损耗。衰减的定义为P.A = 10 log处妇，此式中，P1是在线路中未加入指定器件 时负载所吸收的功率，P2是在信号源和负载之间加入指定器件时负

11、载所吸收的功率。衰减的测量方法很多，在这里使用功率比法测量衰 减。实验内容1. 按下图接好测量系统2. 先不接可变衰减器，用小功率计测出（A）点的输入功率P1。3. 接入被测件，测出被测件的输出功率（B）点的功率P2。虫=10 log必4. 利用公式计算被测件的衰减量为实验数据记录及处理P1P2衰减长度（mm）0246810功 率9.99w7.02w6.95w6.17w1.51w0.18w5.03mw衰减量1.53231.57582.09288.205917.442932.9800结果讨论整体上来看数据，趋势是P2的功率越来越小，而计算的衰减量则原来越大，这是正确的。但是在衰减数为0的时候，测

12、得的P2的功率与P1的功率也有一定差值，并不是完全一致，原因可能是功率测量计 固定不够稳，在缝隙连接处仍然有一部分功率损失。还可以看出，当 衰减长度为10时，功率已几乎完全衰减。心得体会开始测量功率的时候，示数一直在不断变化，不能稳定下来，着 实迷惑了一阵，后来请助教帮忙，调整方波/等幅后示数才稳定，这 说明我们对仪器的了解还是不够。在测量功率衰减时，因为要测量六 个位置的P2,从理论上讲应该是随着衰减数的增减，P2的功率是应 该越来越小衰减量越来越大的。但是我们在测量时发现在衰减数为2 的时候功率比为 0 的时候大，我们在调整了功率计的位置以及将它固 定更牢后，误差终于减小，恢复正常。在实验

13、过程中我们发现，轻微 摇晃功率计，示数也会发生变化，或者只是等一会儿，示数也有小幅 变化，这说明测量线系统本身有一些导致误差的因素存在，所以考虑 可以在以后多做几组实验，即调整信号源的频率或者更换测量线系 统，分别测量这几种衰减数下的衰减量，比较实验数据，来具体考察 影响实验数据的因素。实验 4. 定向耦合器和隔离器测量实验实验项目 定向耦合器和隔离器测量实验 实验目的1. 研究定向耦合器的特性及其应用2. 掌握定向耦合器的耦合度C的测量方法实验仪器准备YS1123信号源、隔离器、同轴/波导转换器、GX2C-1功率计 实验原理根据所学知识，我们知道，定向耦合器的主线是一段传输线，带着可 “取样

14、”的功率辅线也是一段传输线，它在向前方向上带着功率“试 样”，在辅线输出端的对面末端接有终端，用以吸收在反向或在不需 方向上行进的功率，并防止其被反射至输出端，其表示法如下图所示。 定向耦合器有三个技术指标：耦合度C、方向性D和驻波S,耦合 度是主线输入端的输入功率和辅线输出端的输出功率之比，由于功率 流入主线的输入端，当然这是前行方向波的耦合，常用正的分贝数表 c-ioiogA示耦合度C。其计算公式即为：匕方向性是定向耦合器对于主线中两个方向上行动的波的鉴别力的量 度，当把一定量的功率顺序地输入主线的每一端时，在辅线输出端所 测得两输出功率之比，称为定向耦合器的方向性，方向性D用E的 分贝表

15、示。计算公式为：定向耦合器的主线驻波比的测量在辅线上必须接有 S1.15 的匹配 负载。我们这次实验主要是利用功率计算测出它的耦合度C。实验内容1. 测量连接如下图所示2调整YS1123信号源的输出频率和输出电平。3. 由于定向耦合器的主线损耗很小，可以认定为Pi。将辅线上的功 率读数和主线上的功率读数计算一下，利用公式，即可算出耦合耦合度 C - 1 Olog(d)度C的值。7实验数据记录及处理Pi(w)Pa(mw)C(dB)9.9935524.49结果讨论通过计算得出C为24.49dB，较为准确。通过上个实验的经验， 考虑实验误差来源于功率计放置不稳定，接口没有与传输线的接口完 全吻合。从而使读出的功率值有一定的误差。