《电磁场微波技术与天线》实验指导书（已处理）

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1、自编教材《电磁场微波技术与天线》实验指导书长沙学院电子与通信工程系二0一一年九月实验一谐振腔法测量微波频率（3学时）一、实验目的1、熟悉和了解微波测试系统的基本组成和工作原理。2、掌握微波测试系统各组件的调整和使用方法。3、掌握谐振腔法测频率的原理。二、实验框图及器材1、实验框图图一谐振腔法测频率框图2、实验仪器微波信号源一台3cm测量线一台隔离器一个定标衰减器一个波长计一个检波指示器一台晶体检波器一个选频放大器一台各种负载三、实验原理谐振条件：谐振腔发生谐振时，腔长必须是半个波导波长的整数倍，此时，电磁波在腔内连续反射，产生驻波。旋转波长表的测微头，当

2、波长表与被测频率谐振时，将出现吸收峰。反映在检波指示器上的指示是一跌落点，参见图二此时，读出波长表测微头的读数，再从波长表频率与刻度曲线上查出对应的频率。检波指示器指示I谐振点对应波长表测微头的读数图二波长表的谐振点曲线四、实验内容及步骤1、按图一所示的框图连接微波实验系统。2、将检波器及检波指示器接到被测件位置上。3、用波长表测出微波信号源的频率。1、实验目的与任务；说明用测频率的；功率的测量图三功率测量微波系统框图2、实验仪器微波信号源一台3cm测量线一台隔离器一个定标衰减器一个波长计一个检波指示器一台晶体检波器一个选频放大器一台波导开关一个功率计一

3、台功率头一个各种负载三、实验原理在波导管中传输的微波通过衰减器时，可以衰减部分传输功率，沿着宽边改变衰减器的移动吸收片可改变衰减量的大小。衰减器起调节系统中微波功率以及去耦合的作用。波导开关旋至检波器通路，当检波器工作在平方率检波时，电表上的读数I与微波功率成正比：电流表的指示I∝P，即表示为相对功率。波导开关旋至功率计通路，用功率计可测得绝对功率值。注意：开机前将系统中的全部仪器必须可靠接地，否则，功率头极易烧毁。四、实验内容及步骤1、按图三所示的框图连接微波实验系统。2、将波导开关旋至检波器通路，通过检波器进行相对功率测量。3、波导开关旋至功率计通路

4、，用功率计可测得绝对功率值。五、实验报告及要求1、实验目的与任务；说明测率的；驻波测量图四驻波测量框图2、实验仪器微波信号源一台3cm测量线一台隔离器一个可变衰减器一个波长计一个选频放大器一台波导开关一个各种负载失配、匹配和半匹配负载三、实验原理探测微波传输系统中电磁场分布情况，测量驻波比、阻抗、调匹配等，是微波测量的重要工作，测量所用基本仪器是驻波测量线。驻波测量线是测量微波传输系统中电场的强弱和分布的精密仪器。由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。在波导的宽边中央开有一个狭槽，金属探针经狭槽伸入波导中。探头的移动靠滑架上的传动装置，探头的输出送到显示装置

5、，就可以显示沿波导轴线的电磁场变化信息。四、实验内容及步骤1、按图四所示的框图连接成微波实验系统。2、调整微波信号源，使其工作在方波调制状态。3、左右移动波导测量线探针使选频放大器有指示值。4、用选频放大器测出波导测量线位于相邻波腹和波节点上的I和Imin。5、在相邻波腹和波节点间，移动波导测量线探针，记录波导测量线中的相对位置，画出其驻波分布图。如图五IIIminL图五驻波分布图其中：I：为选频放大器的指示值L：为驻波在波导测量线中的相对位置五、实验报告及要求1、实验目的与任务；说明测驻波测量的；描写电磁场的基本方程是：，，⑴和，，。⑵方程组⑴称为we

6、ll方程组，方程组⑵描述了介质的性质对场的影响。对于空气和导体的界面，由上述关系可以得到边界条件左侧均为空气中场量，，⑶，。方程组⑶表明，在导体附近电场必须垂直于导体表面，而磁场则应平行于导体表面。（2）、矩形波导中波的传播在微波波段，随着工作频率的升高，导线的趋肤效应和辐射效应增大，使得普通的双导线不能完全传输微波能量，而必须改用微波传输线。常用的微波传输线有平行双线、同轴线、带状线、微带线、金属波导管及介质波导等多种形式的传输线，本实验用的是矩形波导管，波导是指能够引导电磁波沿一定方向传输能量的传输线。根据电磁场的普遍规律――well方程组或由它导出

7、的波动方程以及具体波导的边界条件，可以严格求解出只有两大类波能够在矩形波导中传播：①横电波又称为磁波，简写为TE波或H波，磁场可以有纵向和横向的分量，但电场只有横向分量。②横磁波又称为电波，简写为TM波或E波，电场可以有纵向和横向的分量，但磁场只有横向分量。在实际应用中，一般让波导中存在一种波型，而且只传输一种波型，我们实验用的TE10波就是矩形波导中常用的一种波型。1．TE10型波在一个均匀、无限长和无耗的矩形波导中，从电磁场基本方程组⑴和⑵出发，可以解得沿z方向传播的TE10型波的各个场分量为，，，，，⑷其中：ω为电磁波的角频率，，是微波频率；a为波

8、导截面宽边的长度；β为微波沿传输方向的相位常数β2π/λg；λg为波导波长，图1