测量线的调整和晶体检波器的校准.doc

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1、测量线的调整和晶体检波器的校准一、目的与要求1.学会正确调整和使用测量线；掌握晶体定标和测量驻波比的直接方法。2.熟练掌握用交叉读数法测量波导波长；明确探针调谐的目的和方法。二、实验原理1.驻波测量线驻波测量线是微波系统的一种常见测量仪器，它可以探测微波传输系统中电磁场分布情况，测量驻波比、阻抗、调匹配等。测量线由开槽波导、不调谐探头和滑架组成。开槽波导中的场由不调谐探头取样，探头的移动靠滑架上的传动装置，探头的输出送到显示装置，就可以显示沿波导轴线的电磁场变化信息，测量线外形如图1图1:DH364A00型3cm测量线外形测量线波导是一段精密加工的开槽直波导,此槽位于波导宽边

2、的正中央，平行于波导轴线，不切割高频电流，因此对波导内的电磁场分布影响很小。此外，槽端还有阶梯匹配段，两端法兰具有尺寸精确的定位和连接孔，从而保证开槽波导有很低的剩余驻波系数。　　不调谐探头由检波二极管、吸收环、盘形电阻、弹簧、接头和外壳组成，安放在滑架的探头插孔中。不调谐探头的输出为ＢＮＣ接头，检波二极管是经过加工改造的同轴检波管，其内导体作为探针伸入到开槽波导中，因此，探针与检波晶体之间的长度最短，从而可以不经调谐，而达到电抗小、效率高，输出响应平坦。滑架是用来安装开槽波导和不调谐探头的，不调谐探头放入滑架的探头插孔中，并由锁紧螺钉固紧。探针插入波导中的深度为1.5mm，

3、约为波导窄边尺寸的15％。在分析驻波测量线时，为了方便起见通常把探针等效成一导纳Yu与传输线并联。如图2所示，其中Gu为探针等效电导，反映探针吸取功率的大小，Bu为探针等效电纳，表示探针在波导中产生反射的影响。当终端接任意阻抗时，由于Gu的分流作用，驻波腹点的电图2探针等效电路场强度要比真实值小，而Bu的存在将使驻波腹点和节点的位置发生偏移。当测量线终端短路时，如果探针放在驻波的波节点B上，由于此点处的输入导纳yin→∞故Yu的影响很小，驻波节点的位置不会发生偏移。如果探针放在驻波的波腹点，由于此点上的输入导纳yin→0，故Yu对驻波腹点的影响就特别明显，探针呈容性电纳时将使

4、驻波腹点向负载方向偏移，如图图3探针电纳对驻波分布图形的影响2所示。所以探针引入的不均匀性，将导致场的图形畸变，使测得的驻波波腹值下降而波节点略有增高，造成测量误差。欲使探针导纳影响变小，探针愈浅愈好，但这时在探针上的感应电动势也变小了。通常我们选用的原则是在指示仪表上有足够指示下，尽量减小探针深度，一般采用的深度应小于波导高度的10％～15％。2、波长的测量：测量波长的常见方法有谐振腔法和驻波法。谐振腔法：用谐振式波长计进行测量，谐振式波长计的结构如图4.图4谐振式频率计结构原理图1.谐振腔腔体2.耦合孔3.矩形波导4.可调短路活塞5.计数器6.刻度7.刻度套筒电磁波通过耦

5、合孔从波导进入频率计的空腔中，当频率计的腔体失谐时，腔里的电磁场极为微弱，此时，它基本上不影响波导中波的传输。当电磁波的频率满足空腔的谐振条件时，发生谐振，反映到波导中的阻抗发生剧烈变化，相应地，通过波导中的电磁波信号强度将减弱，输出幅度将出现明显的跌落，从刻度套筒可读出输入微波谐振时的刻度，通过查表可得知输入微波谐振频率，从而计算出微波的波长。驻波法：驻波法是用驻波测量线进行测量。当测量线终端短路时，传输线上形成纯驻波，移动测量线探针，测出两个相邻驻波的最小点之间的距离，即可求得波导波长。在传输横电磁波的同轴系统中，按上测出的波导波长就是工作波长；但是在波导系统中，测量线测

6、出的波长是波导波长，它是入射波与反射波迭加而成的合成波，由于波导中的电磁波以光速按“之”字形进行传播，所以它要大于在自由空间传播的波长，二者之间的关系是：1式中的为矩形波导中传播的色散波的“临界波长”，只有当自由空间的工作波长λ小于临界波长时，电磁波才能在矩形波导中得到传播。对于波导传播的TEmn波或TMmn波的临界波长公式为2式中的a,b为波导截面的尺寸。对于实验中常用的TE10波，，λg与λ之间的关系为3测出波导波长后由上式可计算出工作波长。为了提高测量的精度，通常采用交叉读数法确定波节点位置，并测出几个波导波长求其平均值。所谓交叉读数法，是指在波节点附近两旁找出指示电表

7、读数相等的两个对应位置d11、d12、d21、d22……然后分别以其平均值确定波节点的位置，如图5所示。则4图5交叉读数法测量驻波的节点位置3、晶体检波器的特性测定在微波测量系统中，送至指示器的微波能量通常是经过晶体二极管检波后的直流或低频电流，指示电表的读数是检波电流的有效值。晶体二极管为非线性元件，其检波电流与两端电压之间的关系为图6晶体二极管的检波特性，式中，n表征晶体管的检波规律：如n=1，则I与U成正比，称为线性检波；当n=2时，I与U2成正比，称为平方检波。晶体二极管的检波特性是随其端电压的