实验1微波测试系统的认识与调试

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1、实验一微波调试系统的认识与调试【实验目的】1.了解微波测试系统.2.熟悉和掌握微波测试系统中各种常用设备的结构原理和使用方法；【实验内容】1.观看按图1－1和图1－2装置的微波测试系统。了解微波测量的几种方法。2.观看常用微波元件的形状、结构，并了解其作用、主要特性及使用方法。【实验原理】一、微波测试系统微波测试系统通常有同轴和波导两种系统。同轴系统频带宽，一般用在较低的微波频段（2cm波段以下）；波导系统（常用举行波导）损耗低、功率容量大，一般用在较高频段（厘米波直至毫米波段）。微波测试系统通常由三部分组成，如图1－2所示。图1－2微波测试系统（1）微波发送部分（等效电

2、源部分），主要包括微波信号源、衰减器、隔离器、有的还附加了功率、频率监测单元。信号源是微波测试系统的心脏。测量技术要求具有足够的功率电平和一定频率的微波信号，同时要求一定的功率和频率稳定度。功率和频率监测单元是由定向耦合器取出一小部分能量，经过检测指示来观察源的稳定情况，以便及时调整。为了减小负载对信号源的影响，电路中采用了隔离器。（2）测量装置部分（测量电路部分），主要包括驻波测量线、调配元件、待测元件、辅助器件（如短路器、匹配负载等）以及电磁能量检测器（晶体检波器、功率计探头等）。（3）指示器部分（测量接收器），指示器是显示测量信号特性的仪器，如直流微安表、选频放大器

3、（或测量放大器）、示波器、功率计、数字频率计等。当对微波信号的功率和频率稳定度要求不太高时，测量系统就可简化如图1－3所示，微波信号源直接与测量装置连接，其工作频率可由波长计测得。图1－3微波测试系统简化框图二、主要微波测量线和频率计的原理结构和使用方法（4）驻波（开槽）测量线【仪器简介】驻波测量线用于微波波段测量电压驻波比、波长及阻抗等参量。主要组成部分有：开槽传输线段（按开槽线段截面形状可分为同轴测量线和波导测量线）、探头装置（包括探针、检波晶体和调谐器）以及传动机构和位置测量装置。探针有传动机构带动，沿开槽线的槽缝平稳移动，检取开槽线中的高频能量，经晶体检波后送至指

4、示器。此指示器的读数与对应位置处的电场或功率成正比（视晶体检波律而言）。随探针沿槽缝移动，可测得电场幅值沿线分布，从而确定系统的驻波、阻抗等参量。测量线结构简单，用途广泛，是微波测量中最基本的仪器之一。因受开槽传输线段工作频率的限制，目前国内同轴测量线的最高工作频率达18GHz，波导测量线可以工作到110GHz。实验室现有开槽测量线1台，型号HD-LIT2。其工作频率8.2GHz~12.4GHz。其工作原理示意图如下图示。当测量线接入测试系统时，在它的波导中就建立起驻波电磁场。而驻波电场在波导宽边正中央最大，沿轴向成周期函数分布。在矩形波导的宽边中央于轴向方向开一条狭槽，

5、并且深入一根金属探针，则探针与传输波导电力线平行耦合的结果，必然得到感应电压，它的大小正比于该处的场强，交流电流在同轴线组成的探针电路内，由微波二极管检波后把信号加到外接指示器，回到同轴线外导体成一闭合回路。因此指示器的读书可以简接表示场强的大小。【使用方法】①按下图接好测试系统，（工作时）必须预热15~30分钟，如使用固定衰减器做隔离衰减时，衰减量应在10dB以上，信号源的驻波比应≤1.2以保证信号源的稳定度。②指示器可以用测量放大器或选频放大器，按照信号源是否方波调制而定。如果使用百分表测量，而受外接器件的碰撞，则在测量线前信号源端加接延伸空波导。③信号源调节稳定后，

6、将测量线检波头的探针穿伸尽可能小，在灵敏度不够的情况下，增加探针的传输度，以减少探针分流电导引起的测量误差为前提。④调节检波头活塞，以改变活塞位置，找一个最佳的谐振点，使输出信号最大。调谐时要注意移动检波座的探针在驻波腹点附近，因位于节点时输出灵敏度太低。（2）频率计（波长表）【仪器简介】频率计是利用谐振腔来测量信号频率的器件。一般频率计是用同轴或圆波导做谐振腔的。圆柱体谐振腔相当于一段两端短路的圆波导，在谐振腔中根据激励的方式和空腔的几何尺寸不同，可以激励起不同的波型。在设计频率计时，谐振腔中只允许存在一种波型。圆柱形谐振腔由于具有较高的品质因数，且结构坚固并易于加工等

7、优点，因而得到广泛的应用。谐振腔的长度可以由活塞来调节，腔底由耦合孔与主波导相连，把波导中能量耦合进来。图PX16频率计结构示意图实验室现有PX16空腔频率计1台，采用的是工作于T111波型，其工作频率8.2GHz~12.4GHz，它是由位于波导宽边上方的圆柱谐振腔构成，圆柱腔底部有一小孔，结构如下图所示。移动短路活塞，使腔长正好等于信号频率T111波型的半波长整数倍（即l=n.λg/2）,腔内振荡达到最强，称为谐振。其谐振曲线与低频LC回路谐振曲线一样。这时腔内抖动电磁场无论在腔的横向还是纵向均处于纯驻波状态。当谐振腔失谐时