北邮-电磁场和电磁波实验报告-用谐振腔微扰法测量介电常数-实验报告

《北邮-电磁场和电磁波实验报告-用谐振腔微扰法测量介电常数-实验报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、北京邮电大学电子工程学院实验中心V电磁场与微波测量实验〉实验报告实验名称：用谐振腔微扰法测量介电常数班级：XXX学院：XXX组内成员：姓名：XXX班内序号：7学号：XXX姓名：XXX班内序号：8学号：XXX姓名：XXX班内序号：9学号：XXX报告撰写人：XXX目录一、实验目的3二、实验原理3三、实验装置4四、实验内容5五、实验数据及分析5六、思考题6实验目的1.了解谐振腔的基本知识。2.学习用谐振腔法测量介质特性的原理和方法二、实验原理木实验是釆用反射式矩形谐振腔來测量微波介质特性的。反射式谐振腔

2、是把一段标准矩形波导管的一端加上带有耦合孔的金属板，另一端加上封闭的金属板，构成谐振腔，具有储能、选频等特性。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。谐振腔的有载品质因数QL由下式确定：Q=__rI/i-aI式中：fo为腔的谐振频率，fl,f2分別为半功率点频率。谐振腔的Q值越高，谐振曲线越窄，因此Q值的高低除了表示谐振腔效率的高低之外，还表示频率选择性的好坏。如果在矩形谐振腔内插入一样品棒，样品在腔中电场作用下就会极化，并在极化的过程中产

3、生能量损失，因此，谐振腔的谐振频率和品质因数将会变化。B.T图1反射式谐振腔谐振曲线图2微找法TElOn模式矩形腔示意图电介质在交变电场下，其介电常数£为复数，£和介电损耗正切tan§可由下列关系式表示：f•“tan^=—8=8-J£S其中：「和£〃分别表示£的实部和虚部。选择TElOn,（n为奇数）的谐振腔，将样品置于谐振腔内微波电场最强而磁场最弱处，即x=a/2,z='/2处，且样品棒的轴向与y轴平行，如图2所示。假设：1.样品棒的横向尺寸d（圆形的直径或正方形的边长）与棒长九相比小得多（--

4、般d/h

5、5—测量线6—测量线晶体7—选频放大器8—环形器9—反射式谐振腔10—隔离器11—晶体检波器1.微波信号源需工作在最佳等幅、扫描状态。2.晶体检波器接头最好是满足平方律检波的，这时检波电流表示相对功率(l-P)o3.检波指示器用来测量反射式谐振腔的输出功率，量程0〜100UAo4.微波的频率用波长表测量刻度，通过查表确定微波信号的频率。5.用晶体检波器测量微波信号时，为获得最高的检波效率，它都装有一可调短路活塞，调节夷位置，可使检波管处于微波的波腹。改变微波频率时，也应改变晶体检波器短路活塞位置，

6、使检波管一直处于微波波腹的位置。实验内容2L20—1.按图接好各部件。注意：反射式谐振腔前必须加上带耦合孔的耦合片，接入隔离器及环形器时要注意其方向。2.3.4.开启微波信号源，选择“等幅”方式，预热30分钟。测量谐振腔的长度，根据公式计算它的谐振频率，一定要保证n为奇数。将检波晶体的输出接到电流表上，用电流表测量微波的大小，在计算的谐振频率附近微调微波频率，使谐振腔共振，用直读频率计测量共振频率。5.6.7.8.测量空腔的有载品质因数，注意：fl,f2与fO的差别很小，约0.003GHZo加载样

7、品，重新寻找其谐振频率，测量其品质因数。测量介质棒及谐振腔的体积。计算介质棒的介电常数和介电损耗角正切。五、实验数据及分析样品谐振腔的长L=66mm,宽W=22.86mm,i^H=10.16mm,对于TElOn模式整理得计算得n二3时，频率f应该在9.46GHz左右。经过测量的谐振频率A)=9260M//Z,半功率点频率办=9256MHz,左=9262MHz。样品插入后谐振频率£=9240MHz,半功率点频率尸=9236MHz,=9242MHz。fs由样品谐振腔的长L=66mm,宽Vl/=22.8

8、6mm,高H=10.16mm可得Vo=LWH=15329.00mm3由样品半径r=0.7mm,高H=10.16mm可得14=nr2H=15.64mm3=_2©-1)冬a丄“占冬根据人,Qlvo可得P=2.058,=3.436x10"4六.思考题1.如何判断谐振腔是否谐振？谐振腔发生谐振时，可以用示波器观察出能量被吸收，示波器电压值下降。2.本实验中，谐振腔谐振时，为什么“必须是奇数”？因为样甜应该置于谐振腔内微波电场最强而磁场最弱处，而谐振腔的开孔位于中央处，只有n为奇数才能满足条