晶体检波率校准与驻波比

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1、中国石油大学近代物理实验报告班级：材料物理11-1姓名：仲星屹同组者：张新伟教师：晶体检波率校准与驻波比【实验目的】1．了解波导驻波测量线的基本结构和原理，并学会正确使用测量线。2．掌握晶体检波律校准及波导波长测量的基本原理和方法。3．掌握测量驻波比的基本实验方法与技术。【实验原理】1.晶体检波律的测定1.1测量检波电流与相对场强关系曲线法若忽略波导的损耗（一般波导管损耗很小）和探针负载的影响，则当终端短路时波导中驻波场的分布可表示为         （1）式中Em为波腹处的场强，d是离开驻波波节的距离，λg为波导波长。在近似条件下，晶体二极管的端电压U正比于探

2、针所在位置的电场强度E，所以图1 检波电流与相对场强的关系曲线             （2）         （3）实际上也可作出与的关系曲线，由I便可查出相应的电场强度E。计算驻波比时，即直接用两个E值相除，而不必求出n，使用更为方便。1.2测量半高点法图3半高点法确定晶体检波律校正晶体检波器的另一种方法是，利用半高点之间的距离确定晶体检波律。如图3所示，检波律为8 （4）式中Δd为驻波曲线上I=Im/2两点的距离，Im为波腹的检波电流。2.波导波长的测量图2用“交叉读数法”确定驻波节点位置“交叉读数法”确定驻波波节点的位置。如图2示，测量波节点附近两边指示

3、器读数同为某一电平M的两点探针位置，再取这两点位置坐标的平均值作为波节点的坐标，则相邻两波节点的位置分别为从而，测量线中的波导波长为（6）                      （7）无槽波导中的波导波长λg也可直接测量。在测量线的输出端接精密可调短路器（可变电抗器），用测量线确定某一驻波节点位置，探针置于该位置上不变；然后向信号源方向或其反方向移动可调短路活塞，使探针检测到相邻的另一个驻波节点。这时，短路活塞移动的距离便等于半个波导波长。 实验中，通过测出波导波长λg，可计算出自由空间波长λ、频率f、相速度和群速度u，他们之间关系为            

4、              （8）               （9）          （10）             （11）3.驻波比的测量微波驻波比S是指在传输线中所形成的驻波电场极大值与极小值之比，即8（12）3.1直接法测量驻波比直接法测量的适用范围是驻波比S<6的中小驻波比，若晶体检波律为n，则驻波比为（13）若检波晶体工作在平方检波律情况下，式中n＝2。为测量准确起见，可多测几个驻波极大值和极小值，则计算驻波比的公式为（14）3.2等指示度法测量驻波比当驻波比大于6时，（23）3.3功率衰减法测量驻波比驻波比S很大时，如S≥100，（25）【实

5、验器材】反射式速调管微波信号源（反射式速调管电源和速调管座）、隔离器、谐振腔波长表、可变衰减器、波导测量线、环形器、谐振腔、单螺钉调配器、匹配负载、短路片、晶体检波器、检波指示器，双踪示波器、选频放大器、数字万用表等。【基础性实验内容】1.波导波长的测量1.1测量线的输出端口接可变电抗器，采用“交叉读数法”测量波导测量线中的波导波长。1.2使用可变电抗器采用“交叉读数法”直接测量波导波长。1.3比较分析上述两种方法测出的波导波长的差别，解释产生差别的可能原因。2.晶体检波律的测定2.1测量线的输出端口接短路片或可变电抗器，在波节和波腹点之间合理取10个点左右，从

6、波节开始，依次移动探针位置，记录位置读数和相应的检波电流读数，做出检波电流与相对场强的关系曲线，计算晶体检波律。为了减小因探针影响驻波分布而产生的误差，可采用8以波节点为中心的对称测量法。2.2采用半高点法测定晶体检波律。2.3根据晶体检波律的测量值，分析讨论晶体检波律是否符合平方律。3.驻波比的测量3.1测量线的输出端口接匹配负载，用直接法测量驻波比。3.2测量线的输出端口接单螺钉调配器和匹配负载，调节单螺钉插入伸度和沿槽位置使驻波比在10左右，采用等指示度法（二倍最小功率法）测量驻波比。在不改变测量线终端待测负载状态的条件下，再用功率衰减法测量驻波比。3.3

7、测量线的输出端口接短路片或可变电抗器，分别采用功率衰减法和等指示度法测量驻波比。3.4分析讨论上述驻波比的测量结果。【注意事项】1．微波信号源的工作方式选择“等幅”时，测量线的晶体检波器输出应用检流计作为指示器；若工作方式选择“方波”时，应用选频放大器作为指示器。2．为了提高测量精确度，须用“交叉读数法”测量驻波节点的位置。3．测量过程中，移动测量线探针和可变电抗器短路活塞的位置时，应注意避免空程误差。4．校准晶体二极管的检波律时，测量线终端接短路片，调节衰减器，要使在驻波腹点时探针检波输出指示读数接近满度。5．为了提高测量的精确度，同时又能满足灵敏度的要求，测

8、量线的探针深度一般调节在