微波的波导传输与基本测量

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1、微波的波导传输与基本测量一、实验目的要求1.了解波导系统的几种工作状态,掌握波导元件的使用方法。2.掌握用驻波测量线测量驻比及波导波长的方法。3.掌握微波频率和功率的测量方法。二、实验仪器三、实验内容1.微波是一种频率很高的电磁波,按目前的划分,频率在300兆赫至300千兆赫之间属于微波波段。对应的波长为1米到1毫米。一般将它再细分为三个小的波段,即:分米波段、厘米波段、毫米波段,本实验中将使用厘米波段微波,波长为3厘米。波长在1毫米以下至红外线之间的电磁波称为“亚毫米波”,这是一个正在开发的波段。测量原理图如下:2

2、.微波沿普通的双股导线传输时,会大量地向周围空间辐射,同时由于电流的趋肤效应,导线的热损耗也急剧增大,这些都使微波能量无法有效地传输,因此,一般不用双导线来传送微波。常用的微波传输线为同轴线、波导管、带状线等,本实验采用波导管传输线,以下简称波导.波导是截面为矩形或圆形的金属管,如图1所示。电磁场在金属管内传播,损耗很小。矩形波导圆波导3.测量原理本实验的线路如图10所示,波长计除了外接的一个外,在实验所用FL__2A型号源中也附有一个,可选择使用。4.驻波测量包括两部分内容,即(1)测定电场波腹和波节处的场强

3、Emax和Emin,利用它们可以计算出驻波比等。(2)测定波节之间<或波腹之间>的距离,求得波导波长,为求得测量结果准确,常采用下述测量及计算方法:1、小驻波比(1.005

4、1‘和D1“<如图12>则有:D1min=(D1'+D1")/2同样,D2min=(D2'+D2")/2由此可得波导波长λg=2(D2min-D1min)。实验二反射式速调管工作特性的研究一、实验目的要求1、熟悉微波信号源及仪表、波导元件的正确使用方法。2、熟悉反射式速调管的工作原理,并测定XFL—2A信号源中反射式速调管的工作特性曲线。3、根据速调管的工作特性曲线,提出使用该管的设想。二、实验仪器三、实验内容本实验将采用两种方法对速调管的特性进行观察研究。第一种方法是逐点描述法(即静态法),方法是逐点改变反射极电压

5、,测量在不同反射极电压时振荡器的输出功率和振荡频率,这样就可以绘制出速调管的工作特性曲线,即P…Ur曲线和f…Ur曲线。这是一个比较精确的方法,但由于本实验所用的XFL—2A型信号源中反射极电压调节范围较窄,用这种方法只能观察到两个振荡模,因而只适用于研究最佳振荡模的特性,实验线路见图13(用虚线连接的仪器在第二种方法时才用)。在对系统调匹配,并适当调节可变衰减器使示数合适后,即可进行测量。第二种方法是所谓动态观察法,采用这种方法可以直接在示波器上显示各个振荡模的形状,进行测量分析,十分直观方便。这时需将一个调制信号

6、加到速调管反射极上,实验中是采用音讯一甲型音频信号发生器做调制信号源,它的输出电压较高,因而可以使速调管的反射极电压有比较大的变动,观察到较多的振荡模。音讯—甲只有正弦信号输出,在示波器使用内部扫描时基时,观察到的振荡模形状是失真的。为了避免失真可用音讯—甲的信号输出作为示波器的扫描时基。如果采用锯齿信号作为调制电压,则可以对速调管的工作特性进行更好的观察。在观察振荡模时,如果调节波长计<串在线路中的吸收式波长计>旋钮至适当位置,可以观察到“吸收谷”的存在,如图14所示,这是由于当腔体的固有频率与波导中的微波信号频率

7、一样时,腔体会通过耦合孔吸收一部分微波功率,因而经过频率计传输出去的微波信号功率就减小了,形成“谷”点,利用这种现象可以测定各个振荡模的中心频率和电子调谐范围。这从图14中可以很清楚地看出来,当吸收谷移到A点时频率计指示值即为振荡模中心频率,而B、C两点之间的频率差即为电子调谐范围。

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