微波實驗指導(dǎo)補(bǔ)充2009

1、PAGE 說 明由于實驗儀器設(shè)備進(jìn)行更新，目前用新的實驗儀器設(shè)備進(jìn)行微波技術(shù)實驗，有些實驗內(nèi)容和操作步驟有所變動，因此，根據(jù)實驗室現(xiàn)有的設(shè)備情況，為同學(xué)們編寫這份“微波技術(shù)實驗指導(dǎo)補(bǔ)充材料”，作為原實驗指導(dǎo)書的補(bǔ)充。預(yù)習(xí)時，應(yīng)將兩者結(jié)合起來，充分做好每一個實驗的準(zhǔn)備工作。 微波實驗室 曹紅燕 2009.8實驗一 微波技術(shù)計算機(jī)輔助分析和計算要求同學(xué)們根據(jù)所學(xué)的微波技術(shù)三大理論，各組自選一個課題，自選一種計算機(jī)語言進(jìn)行微波技術(shù)計算機(jī)輔助分析和計算。實驗報告中，必須有以下內(nèi)容：實驗?zāi)康模瑑?nèi)容，原理(包括公式)，軟、硬件要求；軟件流程圖，源程序，執(zhí)行程序，使用說明；心得體會，特色及有待改進(jìn)的問題。注

2、意事項：正確應(yīng)用微波技術(shù)的有關(guān)原理和公式，要求計算結(jié)果及圖形顯示正確無誤，可結(jié)合例題、作業(yè)，同組成員分別自查，組與組之間互查。實驗報告、源程序和執(zhí)行程序以電子版形式上交任課老師。(注意：原實驗指導(dǎo)書中的“實驗一 速調(diào)管的振蕩特性”因儀器廢型而不做。)實驗二 測量線及其使用需要注意的事項與記錄的內(nèi)容： 第 組 學(xué)號： 姓名： 同組人姓名： 實驗儀器設(shè)備:儀 器 名 稱型 號 規(guī) 格生產(chǎn)串號或設(shè)備編號 1. 微波信號源 DH 1121 A型 3cm 固態(tài)信號源 2. 隔離器 3. 可變衰減器 4. 波長計5. 波導(dǎo)測量線DH 364 A00型 6. 被測負(fù)載終端短路的可變衰減器,衰減刻度為30格

3、7. 短路片 8. 選頻放大器 實驗系統(tǒng)方框圖：參考原指導(dǎo)書。注意，應(yīng)在“可變衰減器”與“波導(dǎo)測量線”之間加“波長計”。實驗內(nèi)容及步驟：1. 測量波導(dǎo)波長和節(jié)點位置1). 測信號源的工作頻率: 置“方波”工作狀態(tài)，移動測量線探頭至波腹點處不動，調(diào)可變衰減器使選頻放大器的指示接近滿量程；旋波長計調(diào)諧機(jī)構(gòu)使選頻放大器的指示最小，讀得波長計指示刻度： ， 查表得信號源的工作頻率： MHz測完頻率后應(yīng)旋波長計調(diào)諧機(jī)構(gòu)使其失諧(選頻放大器指示恢復(fù)最大)。2). 終端短路，置“方波”工作狀態(tài)，用兩點法測量兩個波節(jié)點的位置、，確定等效終端,求，并由求：=或=(mm) MHz (a=22.86mm)2. 作檢

4、波晶體的定標(biāo)曲線定波腹點位置：參考：= mm，實際： mm (以指示最大點為準(zhǔn))，調(diào)節(jié)衰減量，使 （i）100 l (mm) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 100注意：定標(biāo)曲線的有關(guān)數(shù)據(jù)測完后，測試系統(tǒng)中可調(diào)節(jié)裝置的位置不得隨意變動！3.端接負(fù)載，測量 和及 (查圓圖得要求圖示) =或 =(+)/2=(mm) 查E定標(biāo)曲線 查E定標(biāo)曲線 查圓圖得 4.經(jīng)老師檢查無誤并同意后，方可關(guān)機(jī)離開。實驗三 阻抗測量與阻抗匹配需要注意的事項與記錄的內(nèi)容： 第 組 學(xué)號： 姓名： 同組人姓名： 實驗儀器設(shè)備：儀 器 名 稱型 號 規(guī) 格生 產(chǎn) 串 號 1. 微波信號源 DH 1121

5、A型 3cm 固態(tài)信號源 2. 隔離器 3. 可變衰減器4. 波長計 5. 波導(dǎo)測量線 6. 被測負(fù)載終端短路的可變衰減器,衰減刻度為 格 7. 短路片 8.單螺調(diào)配器 鍍 L0= mm 9.選頻放大器 實驗系統(tǒng)方框圖: 選頻放大器微波信號源 隔離器 可變衰減器 波長計 測量線 短路片 被測負(fù)載 單螺調(diào)配器 被測負(fù)載 實驗內(nèi)容及步驟：1. 阻抗測量: 要求f為9350MHz左右,以終端短路的可變衰減器作為被測阻抗的模擬負(fù)載,將其衰減刻度放在適當(dāng)?shù)奈恢?使駐波系數(shù)在1.61.9之間,測量該狀態(tài)的阻抗。1). 調(diào)整系統(tǒng)使正常工作。2). 測量信號源的工作頻率：波長計指示刻度: ，查表得信號源的工作

6、頻率: MHz3). 測量線終端接短路片，用兩點法測量兩個波節(jié)點的位置，求得并確定等效終端=或。 =或 (mm)4). 調(diào)可變衰減器使衰減最大，測量線終端換接負(fù)載，調(diào)節(jié)并測和及:(1).移動測量線探針至,調(diào)整衰減量使為滿量程,再移動探針至, 在選頻放大器讀 值(無駐波比標(biāo)刻度的可查實驗講義p48)，若 值不符合要求，調(diào)整負(fù)載的可變衰減器的衰減刻度后，再重復(fù)以上過程，直至 值為1.61.9，記錄最后結(jié)果：負(fù)載的可變衰減器的衰減刻度 值( 注意,此后應(yīng)保持被測負(fù)載的狀態(tài)不變! ) (2).測定左邊第一個波節(jié)點的位置和及：=或 (mm) (mm) (mm)=(+)/2 (mm)= (mm) 查圓圖得

7、 2. 用單螺調(diào)配器進(jìn)行阻抗匹配，要求最終匹配到駐波系數(shù) 1.05。1).在圓圖中,由點(A)找到點(B)，得其電刻度為。2).在導(dǎo)納圓圖中, 點(B)沿 圓順時針轉(zhuǎn)至與匹配圓(g=1)交于C (應(yīng)為呈電感性的點,即),讀C點的電刻度,從點(B)沿圓順時針轉(zhuǎn)至點(C)的電刻度為 (要求圖示)， 計算螺釘離負(fù)載的理論距離及其在單螺調(diào)配器上的實際位置L的刻度，其中為單螺調(diào)配器終端與右刻度60的距離, =55(鍍銀)或=54(鍍銅)。 (mm) (取n= ) (mm)3). 將單螺調(diào)配器上的螺釘旋出波導(dǎo)使h 0, 移動螺釘置于L刻度處。4). 調(diào)可變衰減器使衰減最大，將單螺調(diào)配器接于測量線與被測負(fù)載

8、之間 (注意,應(yīng)保持被測負(fù)載的狀態(tài)不變!)。5). 慢慢加大螺釘旋入深度h，并隨時調(diào)節(jié)可變衰減器的衰減量、移動測量線探針，監(jiān)視 的變化，直至 1.05。若達(dá)不到要求，應(yīng)檢查d、L的計算是否有誤。調(diào)配成功后，記下h和 值。螺釘實際位置(mm)螺釘旋入深度h (mm)調(diào)配后的 值注意：，請保持測試系統(tǒng)及被測負(fù)載的狀態(tài)不變，接著作實驗四。實驗四 金屬銷釘電納的測量(保持實驗三的測試系統(tǒng)及被測負(fù)載的狀態(tài)不變，緊接著實驗三之后做)儀器名稱、型號、規(guī)格、生產(chǎn)串號同實驗三實驗系統(tǒng)方框圖： 選頻放大器微波信號源 隔離器 可變衰減器 波長計 測量線 單螺調(diào)配器 短路片 失配負(fù)載實驗內(nèi)容: 1).測量銷釘電納b與

9、銷釘插入深度h的關(guān)系曲線; 2)利用銷釘?shù)膆-jb曲線，將系統(tǒng)的失配負(fù)載進(jìn)行調(diào)配，使 1.05.實驗步驟：1.測量銷釘電納b與銷釘插入深度h的關(guān)系曲線:1). 記下實驗三所測得f及： 工作頻率f為9350MHz左右，= mm。2). 調(diào)節(jié)可變衰減器使其衰減最大，單螺調(diào)配器終端換接短路片，注意保持原實驗三負(fù)載的狀態(tài)不變。3). 計算銷釘位置 (為波腹點位置) mm (其中取n= )其中，為單螺調(diào)配器終端與右刻度60的距離, =55(鍍銀)或=54(鍍銅)。旋出銷釘使h=0，置銷釘于刻度4).檢查銷釘是否旋出使h=0，調(diào)可變衰減器的衰減使波腹點接近滿量程，然后用測量線測量一個波節(jié)點的位置 (兩點法

10、) 以作為下面測繪hjb曲線參考點 。 (mm)5). 測繪hjb曲線：(1). 確定銷釘置于單螺調(diào)配器刻度處（波腹點）無誤后，再緩慢旋入銷釘，每旋入1mm，就移動測量線探針用兩點法測 右邊的第一個波節(jié)點 ，記錄于下表。(2).由求：在導(dǎo)納圓圖的單位圓上從波腹線(左實軸)順時針轉(zhuǎn)電刻度讀。(3).以上數(shù)據(jù)記入下表，在坐標(biāo)紙上繪制hjb曲線。h-jb曲線測定后，請保持測試系統(tǒng)及被測負(fù)載的狀態(tài)不變，繼續(xù)下面的實驗。 參考點= mm h (mm) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 節(jié) 點 li=(li左+li右)/2(mm)(mm) 0 0 0 02. 利用銷釘?shù)膆-jb曲線，將系統(tǒng)的失配負(fù)載

11、進(jìn)行調(diào)配，使 1.05.。1).將實驗三的負(fù)載的有關(guān)數(shù)據(jù)填入下表(注意,應(yīng)保持負(fù)載的狀態(tài)不變!)：負(fù)載的可變衰減器的衰減刻度 值（指調(diào)配前） (mm) (取n= ) (mm)2). 用單螺調(diào)配器進(jìn)行阻抗匹配，要求最終匹配到駐波系數(shù) 1.05。(1). 調(diào)可變衰減器使其衰減最大，單螺調(diào)配器終端換接負(fù)載(注意,應(yīng)保持負(fù)載的狀態(tài)不變!)。(2). 由銷釘?shù)膆-jb曲線及值，求得螺釘?shù)牟迦肷疃取?3). 以d、作為初略匹配參數(shù)，后進(jìn)行精細(xì)地調(diào)配：旋出銷釘使h=0，根據(jù)L、放置銷釘及確定插入深度。 然后進(jìn)行精細(xì)調(diào)配，先固定插入深度，略調(diào)銷釘位置L，使 下降到最??； 再固定銷釘位置L， 略調(diào)插入深度 ，使

12、 進(jìn)一步變小。如此反復(fù)，直至 3 時，需要采用“二倍最小值法”（“三分貝法”）測。其步驟為：置測量線探針于電壓波節(jié)點處(用兩點法確定)，調(diào)整衰減量使(平方檢波率)的指示為某一整數(shù)（如40），保持衰減量不動。再緩慢移動測量線探針（謹(jǐn)防指針打表?。?，使指示為2，記下此時測量線的、(圖d)。測后隨即加大衰減量以保護(hù)儀表。計算w和，并列表紀(jì)錄。wz2 (8)圖d “二倍最小值法”測量大、中駐波比2 w=|此外，還可用“功率衰減法”測，此法適用于任意駐波比的測量，能克服“直讀法”、 “等指示度法”測 的缺點，但需用精密可變衰減器。改變測量系統(tǒng)中精密可變衰減器的衰減量，使探針位于波腹點和波節(jié)點時指示電表的

13、讀數(shù)相同，則可用下式計算： (9)式中，Amax和Amin分別為探針位于波腹點和波節(jié)點時精密衰減器的衰減量讀數(shù)，單位為dB。三、實驗儀器及裝置圖請根據(jù)實驗中實際使用的測試系統(tǒng)，自己畫系統(tǒng)方框圖并列表記錄所用儀器的名稱、型號規(guī)格及編號，寫入實驗報告。四、實驗內(nèi)容及步驟1測試系統(tǒng)調(diào)整調(diào)整系統(tǒng)使之正常工作(包括測量、記錄信號源的頻率、調(diào)諧測量線等)。波長計刻度: 頻率: MHz測量線終端接短路片，用兩點法測量波導(dǎo)波長 , 選定等效終端 , 列表記錄：(或)mm測量線終端換接短路活塞。測量線探針準(zhǔn)確置于位置不動，短路話塞由”0”刻度開始緩慢向后移動，直至測量線上位置又出現(xiàn)駐波節(jié)點，按交叉讀數(shù)法(即兩點

14、法)確定此時短路話塞位置的刻度，即為(終端短路的等效位置)。列表記錄： (mm)1.4測量短路活塞的：因受現(xiàn)有短路活塞的長度所限，可用以下方法(圖e)，短路活塞置(如l3 =0 )刻度，移動測量線探針使選頻放大器指示為10mA時，測量線探針不動。將短路活塞緩慢向后移動，待選頻放大器指示各越過一個、后，又指示為10mA時，讀短路活塞的刻度，則。g2 /2100g2 /2圖e 測量短路活塞的用可變短路器(短路活塞)形成開路負(fù)載：為終端開路的等效位置 (當(dāng)短路活塞旋至?xí)r，測量線上位置為駐波波腹點)。列表記錄測量數(shù)據(jù)及計算結(jié)果： =mm2。用三點法測量雙端口網(wǎng)絡(luò)的散射參量測量線與短路活塞中間接入待測元

15、件 ( “滑動單螺釘”, 即單螺調(diào)配器后接可變衰減器，記錄單螺位置L= 、插入深度h = mm、衰減器衰減刻度a = 格,確認(rèn)無誤并始終保持其狀態(tài)不變)。2.2待測元件終端短路： 短路活塞置于 (= mm)位置，用兩點法測出測量線 (= mm) 左邊第一個波節(jié)點位置； 測出“滑動單螺釘”輸入端駐波比 (若 3, 采用“二倍最小值法”測, 并列表紀(jì)錄測量及計算數(shù)據(jù))。按公式(a-5)、(a-6)計算, 以上數(shù)據(jù)記錄于下表： 2.3待測元件終端開路：短路活塞置于(= mm位置， 用兩點法測出(= mm)左邊第一個波節(jié)點位置；測“滑動單螺釘”輸入端駐波比(若 3, 采用“二倍最小值法”測, 并列表紀(jì)錄測量及計算數(shù)據(jù))。按公式(a-5)、(a-6)計算 , 以上數(shù)據(jù)記錄于下表：2w=| 2.4 取下短路活塞 , 待測元件終端接匹配負(fù)載，用兩點法測出(= mm) 左邊第一個波節(jié)點位置；測“滑