微波與射頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)--1

1、 蔣鴻雁 電磁輻射作業(yè)場所微波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GB 10436-89（300MHz300GHz）以脈沖調(diào)制的微波簡稱為脈沖波，不用脈沖調(diào)制的連續(xù)振蕩的微波簡稱連續(xù)波。2 類別類別 時間時間一日一日8小時小時小于或大于小于或大于8小時小時連續(xù)波連續(xù)波平均功率密度平均功率密度5050W/cm2日劑量不超過日劑量不超過400400Wh/cm2脈沖波脈沖波(固定輻射固定輻射)；平均功率密度平均功率密度2525W/cm2日劑量不超過日劑量不超過200200Wh/cm2肢體局部輻射肢體局部輻射( (不區(qū)分連續(xù)波和脈沖波不區(qū)分連續(xù)波和脈沖波) 500500W/cm2日劑量不超過日劑量不超過40004000Wh

2、/cm2短時間暴露短時間暴露最高功率密度的限制最高功率密度的限制當(dāng)需要在大于當(dāng)需要在大于1mW/cm2輻射強(qiáng)度的環(huán)境中工作時，除按日劑量容許輻射強(qiáng)度的環(huán)境中工作時，除按日劑量容許強(qiáng)度計(jì)算暴露時間外，還需使用個人防護(hù)，但操作位最大輻射強(qiáng)度強(qiáng)度計(jì)算暴露時間外，還需使用個人防護(hù)，但操作位最大輻射強(qiáng)度不得大于不得大于5mW/cm2。電磁輻射（EMF）已經(jīng)證實(shí)：高強(qiáng)度微波電磁輻射通過“致 熱效應(yīng)”引起機(jī)體的健康危害尚待證實(shí)：長期低強(qiáng)度微波電磁輻射是否 對人體產(chǎn)生傷害電磁輻射源：移動通訊設(shè)備（終端、基站） 家用電器 廣播電視 。3微波實(shí)驗(yàn)微波測量的意義 微波理論 設(shè)計(jì)仿真 優(yōu)化 設(shè)計(jì)指標(biāo) 仿真 制作 測量

3、4微波實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容熟悉所用的儀器：微波三厘米波導(dǎo)系統(tǒng)、信號源、示波器、選頻放大器、微瓦功率計(jì)；實(shí)驗(yàn)時實(shí)驗(yàn)時必須必須注意注意信號源開啟后不要關(guān)閉，實(shí)驗(yàn)信號源開啟后不要關(guān)閉，實(shí)驗(yàn)完成完成后后再再關(guān)閉；關(guān)閉；眼睛不要直接看眼睛不要直接看與信號源與信號源連接的波導(dǎo)連接的波導(dǎo)腔體腔體。5微波實(shí)驗(yàn)三厘米波導(dǎo)測量線 檢測三厘米波段的波導(dǎo)中的駐波分布波導(dǎo)波長電壓駐波系數(shù)（波導(dǎo)元件、波導(dǎo)系統(tǒng)的）輸入阻抗（波導(dǎo)元件、波導(dǎo)系統(tǒng)的）相移（波導(dǎo)元件、波導(dǎo)系統(tǒng)）6微波實(shí)驗(yàn)三厘米波導(dǎo)測量線主要技術(shù)指標(biāo)(1) 工作頻率范圍：8.212. 4 GHz(2) 合成電壓駐波系數(shù)：1.03(3) 探針插入波導(dǎo)深度：1.5 mm(4)

4、 探頭行程：95 mm7微波實(shí)驗(yàn)三厘米波導(dǎo)測量線儀器的工作原理和結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)：開槽波導(dǎo)+不調(diào)諧（可調(diào)諧）探頭+滑架。調(diào)諧探頭取樣開槽波導(dǎo)中的場，探頭上接的檢波器的輸出送到顯示裝置，顯示沿波導(dǎo)軸線的電磁場變化信息。測量線開槽位于波導(dǎo)寬邊的正中央，平行于波導(dǎo)軸線，不切割高頻電流，對波導(dǎo)內(nèi)的電磁場分布影響很小。 8微波實(shí)驗(yàn)儀器的認(rèn)識與操作首先熟悉這些儀器設(shè)備波導(dǎo)測量線標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器（通過測量信號發(fā)生器的工作模區(qū)熟悉信號發(fā)生器和微瓦功率計(jì)）微瓦功率計(jì)選頻放大器9微波實(shí)驗(yàn)儀器的認(rèn)識與操作將三厘米波導(dǎo)測量線的終端接短路板，測量線的輸出接到示波器或選頻放大器，滑動探針，觀察指示器上信號的變化10一、認(rèn)識各種矩

5、形波導(dǎo)一、認(rèn)識各種矩形波導(dǎo)矩形波導(dǎo)定義 通常將由金屬材料制成的、矩形截面的、內(nèi)充空氣的規(guī)則金屬波導(dǎo)稱為矩形波導(dǎo)，它是微波技術(shù)中的最常用的傳輸系統(tǒng)之一。特點(diǎn) 在規(guī)則波導(dǎo)中導(dǎo)行波的傳播速度要比在無界空間媒質(zhì)中的傳播速度快。11二、三厘米波導(dǎo)系統(tǒng)的組成元器件三厘米波導(dǎo)系統(tǒng)的組成元器件波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換接頭：駐波比小于等于1.05，匹配負(fù)載駐波比小于等于1.05隔離器：微波信號只能從一個方向向另一個方向進(jìn)行傳輸，不能反方向流動。可變衰減器，最大衰減量小于30dB（在8.2 GHz 、10 GHz 、12.4GHz時）PX16頻率計(jì)，頻率范圍：8.212.4GHz三厘米測量線 頻率范圍：8.212.4GHz，

6、波導(dǎo)的截面尺寸為22.86*10.16mm，法蘭為平面型，用螺釘連接12【實(shí)驗(yàn)器材】信號源衰減器頻率計(jì)三厘米波導(dǎo)測量線示波器選頻放大器功率計(jì)短路板可調(diào)短路器匹配負(fù)載13實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率頻率（波長）的測量是微波的基本測量之一。14vvTfrrcv 實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率波長測量是長度的測量，而頻率是時間的測量對于穩(wěn)定情況，電磁波的頻率是常數(shù)，而波長與相速有關(guān)，即與電磁波傳播的媒質(zhì)、傳播的波形、傳輸系統(tǒng)的尺寸等有關(guān)，波長的測量則受到機(jī)械量具精度的限制。頻率是反映電磁波特性的物理量（它與傳播條件無關(guān)

7、），且頻率的測量可以得到較高精確度，在微波波段可以達(dá)到 Hz以上。151010實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率16實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率圓柱形諧振式波長計(jì)通常為“吸收式”的，即圓柱腔通過波導(dǎo)寬邊小孔饋電，當(dāng)信號頻率遠(yuǎn)離空腔諧振點(diǎn)時，沒有能量被吸收，而當(dāng)波長計(jì)調(diào)諧到與信號頻率諧振時，諧振腔吸收能量，波導(dǎo)輸出能量相應(yīng)減少，晶體檢波器的輸出指示為最小，其電路結(jié)構(gòu)與諧振曲線如圖：17實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率18實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率用頻率計(jì)測量信號源的

8、工作頻率有時PX16頻率計(jì)對于較小的信號其吸收情況很不明顯，這時可以適當(dāng)加大信號源的輸出功率。19實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率20實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率【實(shí)驗(yàn)步驟】將衰減器調(diào)節(jié)到衰減比較大的位置；打開信號源，調(diào)制方式置于方波調(diào)制方式；將三厘米波導(dǎo)測量線的檢波輸出接到示波器，調(diào)節(jié)衰減器，使示波器上有適當(dāng)?shù)姆讲ㄐ盘?；緩慢調(diào)節(jié)頻率計(jì)，仔細(xì)觀察示波器上的方波的變化。當(dāng)方波信號突然變小，此時，頻率計(jì)上的讀數(shù)就是微波信號源的工作頻率，記錄頻率計(jì)的讀數(shù)，隨即失諧頻率計(jì)。21實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率用頻

9、率計(jì)測量信號源的工作頻率22頻率計(jì)的讀數(shù)：9.154GHz實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率三厘米波導(dǎo)檢波輸出換接選頻放大器：緩慢調(diào)節(jié)頻率計(jì)，觀察選頻放大器的輸出，當(dāng)輸出突然變小，此時頻率計(jì)上的讀數(shù)就是微波信號源的工作頻率，記錄頻率計(jì)的讀數(shù)，隨即失諧頻率計(jì)。三厘米波導(dǎo)檢波輸出換接選功率計(jì)：將功率計(jì)與三厘米波導(dǎo)相連，調(diào)節(jié)衰減器，使功率計(jì)上有適當(dāng)?shù)妮敵?，緩慢調(diào)節(jié)頻率計(jì)，觀察功率計(jì)的輸出，當(dāng)輸出突然變小，此時頻率計(jì)上的讀數(shù)就是微波信號源的工作頻率，記錄頻率計(jì)的讀數(shù)，隨即失諧頻率計(jì)。23實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率將以上測量結(jié)果填寫進(jìn)下面表格（可以自制表格）：24指示器輸出指示器輸出頻率計(jì)未諧振頻率計(jì)未諧振時時讀數(shù)讀數(shù)頻率計(jì)諧振頻率計(jì)諧振時時讀數(shù)讀數(shù)信號源的頻率信號源的頻率示波器選頻放大器功率計(jì)有趣的實(shí)驗(yàn)測微波爐工作時泄漏的微波功率測量微波爐工作時泄漏的微波功率。因?yàn)槲⒉t的工作頻率是2.4GHz，如使用1G頻譜分析儀，則需要用到頻率擴(kuò)展器。頻率擴(kuò)展器的原理：25實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、畫出三厘米波導(dǎo)測量線波導(dǎo)內(nèi)場的分布；2、測量并給出信號發(fā)生器的工作模區(qū)；3、使用頻譜分析儀測量微波爐工作時泄露的微波信號;4、記錄用頻率計(jì)測量信號源的工作頻率。26查閱資料：國內(nèi)三家移動營運(yùn)商3G、