实验一 晶体检波及驻波比测量

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1、微波工程基础实验实验一驻波比测量与检波晶体二极管检波律测定一、实验目的与意义1、熟悉测量线的使用方法；2、驻波测量是微波测量中最基本和最重要的内容之一，几乎在所有的微波测量中都涉及驻波比测量的，因此必须熟练掌握测量中小驻波、大中驻波的常用方法。二、实验原理与方法1、驻波比定义：一个微波元件插入均匀波导以后，即会产生反射波，不同性能的元件引起反射波的大小和相位都不相同，它与入射波合成后产生的驻波状态也不相同。在驻波分布图形上有驻图1.驻波的形成波波腹和驻波波节，波腹点的电场最大值为Emax，波节点的电场最小值为Emin。电压驻波比是传输线中电场最

2、大值与最小值之比，表示为（1）传输线上波的传播状态也可用反射系数表示，即（2）（2）式中：为双口网络的反射角；d为双口网络输入端到左侧第一个驻波节点的距离；是相位常数，其中是波导波长。驻波比与反射系数之间的关系式为（3）19微波工程基础实验（4）用测量线测量驻波系数的方法有很多，如下表所示：测量方法应用范围1．直接法中小驻波系数<62．等指示度法大中驻波系数>53．功率衰减法任意驻波系数（与晶体检波律无关）4．节点偏移法任意驻波系数（无耗四端网络）5．滑动小反射负载法小驻波比本实验中只介绍最基本的直接法和等指示度法。2、检波晶体二极管特性的测定

3、与定标要准确测得待测件的驻波比，首先要正确调整和使用信号源和测量线（信号源在实验时已由指导教师调好），其次要了解测量线探头中所使用的检波晶体二极管的检波特性。由测量线结构可知，是开槽线使探针拾取探针所在位置的电场，感应出与场强成正比的电动势加到探头内的检波晶体上，晶体检波后的检波电流接到适当的仪表上，指示出沿线分布的驻波大小。一般来说，晶体二极管是非线性元件，通常加在检波二极管上的电压u正比于探针所在位置的场强E，而检波电流i与检波电压u的一般关系式为(5)式中c为常数，n为检波律，u为检波电压。晶体管的检波律n随检波电压u而改变，通常在低电压

4、范围n近似等于2（平方律），在高电压范围n近似等于1（直线律）。n的数值可以由定标曲线求出，如图二（a）所示。*晶体定标曲线的测量方法是：将测量线输出端短路，根据传输线内的驻波分布规律测出。当输出端短路时，波导内电场驻波的分布纵向分布如图二（b）所示，其表示式为(6)相对值为(7)式中Em为驻波波腹点的电场强度，d是以波节为零点向最大值Em19微波工程基础实验方向的距离。由于晶体二极管检波电压正比于探针所在位置的电场强度，所以（7）式也可以表示为电压的相对值即(8)将电压相对值代入（5）式得(9)式中是电流相对读数，是探针位置的相对场强（即相对

5、电压）。根据（9）式能够直接用实验的方法测出定标曲线。*测量定标曲线的步骤如下：(1)在调整好的测量线上用交叉读数法测量波导波长。当测量线终端短路时，传输线上形成驻波，移动测量线探针，测出两个相邻驻波最小点之间的距离，就可得到波导波长。因此，如图三所示，在波节点两侧取等指示度的探头位置读数D1、D2，由对称性可得：D1、D2间的驻波波节点的位置为Dmin1,(10)最好在Dmin1的两侧多取几次等指示度的探针位置读数，求得该节点的平均值，而后将探头移到与Dmin1相邻的另一节点附近，求得等指示度位置D3、D4，则(11)对Dmin2求多次平均为

6、。由此求波导波长（12）19微波工程基础实验（2）作晶体定标曲线①.参考图二，在波节和波腹点之间大约取10点，从波节Dmin开始，将探针逐次移到这些点D1，D2，……DK……D10等位置上，并记录相应的电流读数i1,i2,……ik……i10。（注意：开始DK之前，应将探针置于波腹点，调整电表的XF-01分贝档或微波衰减器，使电表指示接近满度100%，并记下检波电流的腹值imax）。分别求出各点位置与波节点的距离由于探针影响，驻波分布并不是以波节点为中心对称变化，在准确度要求高的情况，应从节点开始，向另一方向将探针移到指示度仍等于i1,i2……i

7、K……i10的位置，并记录相应的探头位置数据。这些对称点距波节点距离为，然后取两边距离的平均值，即（13）取D为最后数据（见图四）。②.将D代入式（7），求出各点的相对场强。并由测量值求得相对电流指示(14)③.以为横轴，以为纵轴，将上列数据标在方格坐标纸上，并连成平滑曲线，这就是晶体二极管的定标曲线（见图五）。（纵轴也可以直接用电流表读数表示）。作出定标曲线以后就可以用它求出相对场强。例如在开槽线内移动探针获得最大点指示80%，最小点指示54%，由图五查得相对场强19微波工程基础实验，于是电压驻波比。不少场合，为了方便起见，常常要知道晶体的检

8、波律n，这时可以利用如下方法求得。将（9）式两边取对数得（15）如果把（15）式右边的看成变量，则检波律n是该直线的斜率。因此，将实验中测得的电表相对