電波實驗講義提綱

1、電 波 測 量(WAVE TEST)實驗講義西安電子科技大學理學院電波研究所電磁波綜合測量實驗室主講：郭宏福目 錄 TOC o h z HYPERLINK l _Toc60654228 目 錄 PAGEREF _Toc60654228 h HYPERLINK l _Toc60654229 教學大綱 PAGEREF _Toc60654229 h HYPERLINK l _Toc60654230 教學目的: PAGEREF _Toc60654230 h HYPERLINK l _Toc60654231 教學方式: PAGEREF _Toc60654231 h HYPERLINK l _Toc606

2、54232 教材名稱: PAGEREF _Toc60654232 h HYPERLINK l _Toc60654233 參考書: PAGEREF _Toc60654233 h HYPERLINK l _Toc60654234 數(shù)字萬用表的使用指南 PAGEREF _Toc60654234 h HYPERLINK l _Toc60654235 數(shù)字示波器使用指南 PAGEREF _Toc60654235 h HYPERLINK l _Toc60654236 信號源使用指南 PAGEREF _Toc60654236 h HYPERLINK l _Toc60654237 實驗說明 PAGEREF _

3、Toc60654237 h HYPERLINK l _Toc60654238 實驗內容 PAGEREF _Toc60654238 h HYPERLINK l _Toc60654239 1.1 電波參數(shù)的測量 PAGEREF _Toc60654239 h HYPERLINK l _Toc60654240 1.2 電波基本傳輸特性測試 PAGEREF _Toc60654240 h HYPERLINK l _Toc60654241 1.3 電波天線特性測試(方向與方向圖) PAGEREF _Toc60654241 h HYPERLINK l _Toc60654242 1.4 電波信號頻譜分析 PAG

4、EREF _Toc60654242 h HYPERLINK l _Toc60654243 1.5 電波輻射場的場強測量 PAGEREF _Toc60654243 h HYPERLINK l _Toc60654244 1.6 電波散射特性測量 PAGEREF _Toc60654244 h HYPERLINK l _Toc60654245 1.7 電波傳輸特性測試 PAGEREF _Toc60654245 h HYPERLINK l _Toc60654246 1.8 電波通信系統(tǒng)原理演示實驗 PAGEREF _Toc60654246 h HYPERLINK l _Toc60654247 1.9 電

5、波測量的數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析 PAGEREF _Toc60654247 h HYPERLINK l _Toc60654248 1.10 電波噪聲系數(shù)測量 PAGEREF _Toc60654248 h HYPERLINK l _Toc60654249 第一章 電波信號基本參數(shù)的測量 PAGEREF _Toc60654249 h HYPERLINK l _Toc60654250 第一節(jié) 微波頻率測量 PAGEREF _Toc60654250 h HYPERLINK l _Toc60654251 一、諧振式頻率計 PAGEREF _Toc60654251 h HYPERLINK l _Toc60654

6、252 二、外差式頻率計 PAGEREF _Toc60654252 h HYPERLINK l _Toc60654253 三、數(shù)字式頻率計 PAGEREF _Toc60654253 h HYPERLINK l _Toc60654254 第二節(jié) 駐波比測量 PAGEREF _Toc60654254 h HYPERLINK l _Toc60654255 一、探針檢波器的晶體定標及直接法測量駐波比 PAGEREF _Toc60654255 h HYPERLINK l _Toc60654256 二、直接法測量駐波比中的測量線調整方法： PAGEREF _Toc60654256 h HYPERLINK

7、l _Toc60654257 第三節(jié) 微波小功率測量原理 PAGEREF _Toc60654257 h HYPERLINK l _Toc60654258 電波功率測量基礎 PAGEREF _Toc60654258 h HYPERLINK l _Toc60654259 微波基本器件 PAGEREF _Toc60654259 h HYPERLINK l _Toc60654260 微波固態(tài)器件 PAGEREF _Toc60654260 h HYPERLINK l _Toc60654261 實驗1-1：利用直讀頻率計測量電波信號的頻率，波長. PAGEREF _Toc60654261 h HYPERL

8、INK l _Toc60654262 實驗1-2：晶體檢波器的定標 PAGEREF _Toc60654262 h HYPERLINK l _Toc60654263 實驗1-3：利用測量線測量駐波比 PAGEREF _Toc60654263 h HYPERLINK l _Toc60654264 實驗1-4：電波信號的功率測量 PAGEREF _Toc60654264 h HYPERLINK l _Toc60654265 實驗1-5：微波雙端口參數(shù)測量 PAGEREF _Toc60654265 h HYPERLINK l _Toc60654266 實驗1-6：微波數(shù)字頻率計的使用 PAGEREF

9、_Toc60654266 h HYPERLINK l _Toc60654267 第二章 電波基本傳輸特性測試 PAGEREF _Toc60654267 h HYPERLINK l _Toc60654268 實驗2預習：電波傳輸特性的基本概念 PAGEREF _Toc60654268 h HYPERLINK l _Toc60654269 電波傳播基本理論1 PAGEREF _Toc60654269 h HYPERLINK l _Toc60654270 電波傳播基本理論2 PAGEREF _Toc60654270 h HYPERLINK l _Toc60654271 SMITH圖 PAGEREF

10、_Toc60654271 h HYPERLINK l _Toc60654272 實驗2預習：微波分光儀的原理 PAGEREF _Toc60654272 h HYPERLINK l _Toc60654273 實驗2-1：電波反射特性測試 PAGEREF _Toc60654273 h HYPERLINK l _Toc60654274 實驗2-2：電波單縫衍射特性測試 PAGEREF _Toc60654274 h HYPERLINK l _Toc60654275 實驗2-3：電波雙縫干涉特性測試 PAGEREF _Toc60654275 h HYPERLINK l _Toc60654276 實驗2-

11、4：電波邁科爾遜干涉特性測試 PAGEREF _Toc60654276 h HYPERLINK l _Toc60654277 實驗2-5：電波偏振特性測試 PAGEREF _Toc60654277 h HYPERLINK l _Toc60654278 實驗2-6：電波布拉格衍射特性測試 PAGEREF _Toc60654278 h HYPERLINK l _Toc60654279 實驗2演示實驗：傳輸線理論基礎知識演示1 PAGEREF _Toc60654279 h HYPERLINK l _Toc60654280 實驗2演示實驗：傳輸線理論基礎知識演示2 PAGEREF _Toc606542

12、80 h HYPERLINK l _Toc60654281 實驗2演示實驗：RF2000實驗演示 PAGEREF _Toc60654281 h HYPERLINK l _Toc60654282 實驗2-7：傳輸線理論 PAGEREF _Toc60654282 h HYPERLINK l _Toc60654283 實驗2-8：傳輸線匹配理論 PAGEREF _Toc60654283 h HYPERLINK l _Toc60654284 實驗2-9：功率衰減器 PAGEREF _Toc60654284 h HYPERLINK l _Toc60654285 實驗2-10：功率分接器: PAGEREF

13、 _Toc60654285 h HYPERLINK l _Toc60654286 實驗2-11：方向耦合器 PAGEREF _Toc60654286 h HYPERLINK l _Toc60654287 實驗2-12：濾波器 PAGEREF _Toc60654287 h HYPERLINK l _Toc60654288 第三章 電波天線特性測試 PAGEREF _Toc60654288 h HYPERLINK l _Toc60654289 天線基礎知識 PAGEREF _Toc60654289 h HYPERLINK l _Toc60654290 天線理論1 PAGEREF _Toc60654

14、290 h HYPERLINK l _Toc60654291 天線理論2 PAGEREF _Toc60654291 h HYPERLINK l _Toc60654292 天線測量方法 PAGEREF _Toc60654292 h HYPERLINK l _Toc60654293 實驗3預習1：天線方向圖及天線增益分析 PAGEREF _Toc60654293 h HYPERLINK l _Toc60654294 實驗3預習2：喇叭天線，螺旋天線，陣子天線方向圖及天線相對增益分析 PAGEREF _Toc60654294 h HYPERLINK l _Toc60654295 實驗3-1：天線方向

15、圖的理論分析及測量原理分析 PAGEREF _Toc60654295 h HYPERLINK l _Toc60654296 實驗3-2：喇叭天線X，Y坐標的方向圖及天線相對增益測量 PAGEREF _Toc60654296 h HYPERLINK l _Toc60654297 實驗3-3：螺旋天線X，Y坐標的方向圖及天線相對增益測量 PAGEREF _Toc60654297 h HYPERLINK l _Toc60654298 實驗3-4：陣子天線X，Y坐標的方向圖及天線相對增益測量 PAGEREF _Toc60654298 h HYPERLINK l _Toc60654299 實驗中的思考問

16、題： PAGEREF _Toc60654299 h HYPERLINK l _Toc60654300 第四章 電波信號頻譜分析 PAGEREF _Toc60654300 h HYPERLINK l _Toc60654301 信號分析理論 PAGEREF _Toc60654301 h HYPERLINK l _Toc60654302 頻譜分析基礎 PAGEREF _Toc60654302 h HYPERLINK l _Toc60654303 信號頻譜分析儀 PAGEREF _Toc60654303 h HYPERLINK l _Toc60654304 網(wǎng)絡分析基礎 PAGEREF _Toc606

17、54304 h HYPERLINK l _Toc60654305 網(wǎng)絡分析儀 PAGEREF _Toc60654305 h HYPERLINK l _Toc60654306 HM5011頻譜儀說明書 PAGEREF _Toc60654306 h HYPERLINK l _Toc60654307 DS7710網(wǎng)絡分析儀說明書 PAGEREF _Toc60654307 h HYPERLINK l _Toc60654308 實驗4之一：電波信號（AM，F(xiàn)M）的頻譜測量 PAGEREF _Toc60654308 h HYPERLINK l _Toc60654309 實驗4-預習：信號的時域與頻域分析

18、PAGEREF _Toc60654309 h HYPERLINK l _Toc60654310 實驗4-預習：微波函數(shù)信號源 PAGEREF _Toc60654310 h HYPERLINK l _Toc60654311 實驗4-預習：頻譜分析儀 PAGEREF _Toc60654311 h HYPERLINK l _Toc60654312 實驗4-1：頻譜分析儀的使用 PAGEREF _Toc60654312 h HYPERLINK l _Toc60654313 實驗4-2：正弦信號的時域與頻域表述 PAGEREF _Toc60654313 h HYPERLINK l _Toc6065431

19、4 實驗4-3：AM信號的產(chǎn)生原理與信號測量 PAGEREF _Toc60654314 h HYPERLINK l _Toc60654315 實驗4-4：FM信號的產(chǎn)生原理與信號測量 PAGEREF _Toc60654315 h HYPERLINK l _Toc60654316 實驗4-5：正弦信號，方波信號，三角信號的頻譜測量 PAGEREF _Toc60654316 h HYPERLINK l _Toc60654317 實驗4-6：AM信號的頻譜測量 PAGEREF _Toc60654317 h HYPERLINK l _Toc60654318 實驗4-7：FM信號的頻譜測量 PAGERE

20、F _Toc60654318 h HYPERLINK l _Toc60654319 實驗4-8：電視信號和GSM信號的頻譜測量 PAGEREF _Toc60654319 h HYPERLINK l _Toc60654320 實驗中的思考問題： PAGEREF _Toc60654320 h HYPERLINK l _Toc60654321 實驗4之二：電波網(wǎng)絡的頻譜特性測量(傳遞特性) PAGEREF _Toc60654321 h HYPERLINK l _Toc60654322 實驗4-預習：網(wǎng)絡分析基礎 PAGEREF _Toc60654322 h HYPERLINK l _Toc60654

21、323 實驗4-預習：網(wǎng)絡分析儀 PAGEREF _Toc60654323 h HYPERLINK l _Toc60654324 實驗4-9：網(wǎng)絡分析儀的使用 PAGEREF _Toc60654324 h HYPERLINK l _Toc60654325 實驗4-10：電阻，電容，電感的網(wǎng)絡特性 PAGEREF _Toc60654325 h HYPERLINK l _Toc60654326 實驗4-11：濾波器的網(wǎng)絡特性測量 PAGEREF _Toc60654326 h HYPERLINK l _Toc60654327 實驗4-12：放大器的網(wǎng)絡特性測量 PAGEREF _Toc6065432

22、7 h HYPERLINK l _Toc60654328 實驗4-13：混頻器的網(wǎng)絡特性測量 PAGEREF _Toc60654328 h HYPERLINK l _Toc60654329 第五章 電波輻射場的場強測量 PAGEREF _Toc60654329 h HYPERLINK l _Toc60654330 電磁波輻射測量 PAGEREF _Toc60654330 h HYPERLINK l _Toc60654331 電波信號的場強測量 PAGEREF _Toc60654331 h HYPERLINK l _Toc60654332 場強儀說明書 PAGEREF _Toc60654332

23、h HYPERLINK l _Toc60654333 實驗5-預習：電磁波輻射 PAGEREF _Toc60654333 h HYPERLINK l _Toc60654334 實驗5-預習：輻射測量基礎 PAGEREF _Toc60654334 h HYPERLINK l _Toc60654335 實驗5-預習：場強測量基礎 PAGEREF _Toc60654335 h HYPERLINK l _Toc60654336 實驗5-預習：輻射測量儀 PAGEREF _Toc60654336 h HYPERLINK l _Toc60654337 實驗5-預習：場強儀 PAGEREF _Toc6065

24、4337 h HYPERLINK l _Toc60654338 實驗51：場強儀的使用 PAGEREF _Toc60654338 h HYPERLINK l _Toc60654339 實驗52：FM廣播的頻道與場強分布測量 PAGEREF _Toc60654339 h HYPERLINK l _Toc60654340 實驗53：電視廣播的頻道與場強分布測量 PAGEREF _Toc60654340 h HYPERLINK l _Toc60654341 實驗54：AM廣播的頻道與場強分布測量 PAGEREF _Toc60654341 h HYPERLINK l _Toc60654342 實驗55

25、：無線通信的頻道與場強分布測量 PAGEREF _Toc60654342 h HYPERLINK l _Toc60654343 實驗中的思考問題： PAGEREF _Toc60654343 h HYPERLINK l _Toc60654344 實驗56：工業(yè)設備電磁輻射測量 PAGEREF _Toc60654344 h HYPERLINK l _Toc60654345 第六章 電波散射特性的測量 PAGEREF _Toc60654345 h HYPERLINK l _Toc60654346 實驗6-1：金屬物體的電磁波反射與散射特性測量 PAGEREF _Toc60654346 h HYPER

26、LINK l _Toc60654347 實驗6-2：非金屬物體的電磁波反射與散射特性測量 PAGEREF _Toc60654347 h HYPERLINK l _Toc60654348 第七章 電波傳輸特性的測量 PAGEREF _Toc60654348 h HYPERLINK l _Toc60654349 實驗7-1：雨霧與沙塵對傳輸特性的影響 PAGEREF _Toc60654349 h HYPERLINK l _Toc60654350 實驗7-2：地面反射對傳輸特性的影響 PAGEREF _Toc60654350 h HYPERLINK l _Toc60654351 Ground Ref

27、lection Model PAGEREF _Toc60654351 h HYPERLINK l _Toc60654352 第八章 電波通信系統(tǒng)原理實驗 PAGEREF _Toc60654352 h HYPERLINK l _Toc60654353 通信原理 PAGEREF _Toc60654353 h HYPERLINK l _Toc60654354 無線通信系統(tǒng)演示 PAGEREF _Toc60654354 h HYPERLINK l _Toc60654355 實驗8預習：通信系統(tǒng)原理 PAGEREF _Toc60654355 h HYPERLINK l _Toc60654356 實驗8預

28、習：通信系統(tǒng)的基本組件 PAGEREF _Toc60654356 h HYPERLINK l _Toc60654357 實驗81：無線通信系統(tǒng)演示實驗（軟件仿真演示） PAGEREF _Toc60654357 h HYPERLINK l _Toc60654358 實驗82：電波通信系統(tǒng)傳輸原理演示實驗 PAGEREF _Toc60654358 h HYPERLINK l _Toc60654359 實驗83：通信系統(tǒng)傳輸信道中多路徑對通信效果的影響實驗 PAGEREF _Toc60654359 h HYPERLINK l _Toc60654360 實驗84：通信系統(tǒng)傳輸信道中介質的變化對通信效果

29、的影響實驗 PAGEREF _Toc60654360 h HYPERLINK l _Toc60654361 實驗85：現(xiàn)代電波通信基本組件實驗 PAGEREF _Toc60654361 h HYPERLINK l _Toc60654362 第九章 電波測量的數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析 PAGEREF _Toc60654362 h HYPERLINK l _Toc60654363 實驗91：電波測量實驗數(shù)據(jù)的誤差分析 PAGEREF _Toc60654363 h HYPERLINK l _Toc60654364 誤差分析 PAGEREF _Toc60654364 h HYPERLINK l _Toc60

30、654365 實驗92：電波測量實驗數(shù)據(jù)的時域數(shù)據(jù)處理方法實驗 PAGEREF _Toc60654365 h HYPERLINK l _Toc60654366 相關分析 PAGEREF _Toc60654366 h HYPERLINK l _Toc60654367 平滑處理 PAGEREF _Toc60654367 h HYPERLINK l _Toc60654368 實驗93：電波測量實驗數(shù)據(jù)的頻域數(shù)據(jù)處理方法實驗 PAGEREF _Toc60654368 h HYPERLINK l _Toc60654369 數(shù)字濾波 PAGEREF _Toc60654369 h HYPERLINK l _

31、Toc60654370 功率譜分析 PAGEREF _Toc60654370 h HYPERLINK l _Toc60654371 第十章 電波噪聲系數(shù)的測量 PAGEREF _Toc60654371 h HYPERLINK l _Toc60654372 電波噪聲系數(shù)的測量 PAGEREF _Toc60654372 h HYPERLINK l _Toc60654373 實驗10：電波傳輸與信號中噪聲系數(shù)的測量 PAGEREF _Toc60654373 h 教學大綱開課單位: 電波研究所電波測量實驗室任課老師: 郭宏福課程學分:3課程類別:碩士,本科授課方式:實驗適用專業(yè):無線電物理專業(yè)(碩士)

32、,電子信息科學(本科)課程時數(shù):碩士 60學時,本科46學時課程性質:限選考試方式:實驗教學目的:根據(jù)無線電物理專業(yè)的碩士生和電子信息科學的本科生的專業(yè)特點，以電波傳播，通信系統(tǒng)為主線，讓他們學習掌握無線電電波有關的基本參數(shù)的測量的基本原理. 并且讓碩士生在原理實驗的基礎上進行應用實驗。把理論知識和實驗充分結合。教學方式:實行開發(fā)式實驗教學第一步:教師提出實驗任務第二步:學生根據(jù)測試原理,提出實驗方案交教師審查第三步:學生根據(jù)實驗方案進行實驗第四步:學生根據(jù)實驗結果,寫出實驗報告教材名稱:電波測量 自編講義儀器說明書參考書:近代微波測量技術 董樹義 電子工業(yè)出版社微波技術電波傳播天線測量原理通

33、信原理無線通信系統(tǒng)原理信號處理技術數(shù)字萬用表的使用指南數(shù)字示波器使用指南信號源使用指南實驗說明每實驗為8學時，每次4學時, 兩次完成。本科實驗共46學時,選56個實驗。碩士實驗共60學時,選78個實驗。計劃共開出12個以上實驗，其它為選作。蘭色為可開出的實驗。實驗分為基本測量實驗和應用型測量實驗，學生可根據(jù)自己的基礎知識選擇自己喜歡的實驗內容。部分碩士生可選擇開發(fā)型的實驗，自己根據(jù)現(xiàn)有儀器設計。實驗內容1.1 HYPERLINK l _第一章_電波信號基本參數(shù)的測量_1電波參數(shù)的測量實驗1-預習：微波測量中的基本參數(shù).實驗1-預習：微波測量中的基本元件.實驗1-預習：微波測量中的基本設備：頻率

34、計、測量線，功率計，檢波器.實驗1-預習：微波測量系統(tǒng)的基本結構. HYPERLINK l _實驗1-1：利用直讀頻率計測量電波信號的頻率，波長. 實驗1-1：利用直讀頻率計和測量線分別測量電波信號的頻率，波長. HYPERLINK l _實驗1-2：晶體檢波器的定標 實驗1-2：晶體檢波器的定標 HYPERLINK l _實驗1-3：利用測量線測量駐波比 實驗1-3：利用測量線測量駐波比 HYPERLINK l _實驗1-4：電波信號的功率測量 實驗1-4：電波信號的功率測量實驗1-5：兩端微波器件參數(shù)測量實驗1-6：微波數(shù)字頻率計的使用1.2 HYPERLINK l _第二章_電波基本傳輸

35、特性測試 電波基本傳輸特性測試實驗2預習：電波傳輸特性的基本概念實驗2-演示實驗：傳輸線理論演示實驗2-1：電波反射特性測試實驗2-2：電波單縫衍射特性測試實驗2-3：電波雙縫干涉特性測試實驗2-4：電波邁科爾遜干涉特性測試實驗2-5：電波偏振特性測試實驗2-6：電波布拉格衍射特性測試實驗2演示實驗：傳輸線理論基礎知識演示實驗2-7：傳輸線理論實驗2-8：傳輸線匹配理論實驗2-9：功率衰減器實驗2-10：功率分接器:實驗2-11：方向耦合器實驗2-12：濾波器1.3 HYPERLINK l _第三章_電波天線特性測試 電波天線特性測試(方向與方向圖)實驗3預習1：天線方向圖及天線增益分析實驗3

36、預習2：喇叭天線，螺旋天線，陣子天線方向圖及天線相對增益分析實驗3-1：天線方向圖理論分析和測量原理的分析實驗3-2：喇叭天線X，Y坐標的方向圖及天線相對增益測量實驗3-3：螺旋天線X，Y坐標的方向圖及天線相對增益測量實驗3-4：陣子天線X，Y坐標的方向圖及天線相對增益測量1.4 HYPERLINK l _信號頻譜分析與測量 電波信號頻譜分析HYPERLINK l _實驗10：電波信號（AM，F(xiàn)M）的頻譜測量實驗4：電波信號（AM，F(xiàn)M）的頻譜測量實驗4-預習：信號的時域與頻域分析實驗4-預習：微波函數(shù)信號源實驗4-預習：頻譜分析儀實驗4-1：頻譜分析儀的使用實驗4-2：正弦信號的時域與頻域表

37、述實驗4-3：AM信號的產(chǎn)生原理與時域測量實驗4-4：FM信號的產(chǎn)生原理與時域測量實驗4-5：正弦，方波，三角波信號的頻譜測量實驗4-6：AM信號的頻譜測量實驗4-7：FM信號的頻譜測量實驗4-8：電視信號和GSM信號的頻譜測量HYPERLINK l _實驗11：電波網(wǎng)絡的頻譜特性測量(傳遞特性)實驗4之二：電波網(wǎng)絡的頻譜特性測量(傳遞特性)實驗4-預習：網(wǎng)絡分析基礎實驗4-預習：網(wǎng)絡分析儀實驗4-9：網(wǎng)絡分析儀的使用實驗4-10：電阻，電容，電感的網(wǎng)絡特性實驗4-11：晶體濾波器的傳輸特性測量實驗4-12：放大器的網(wǎng)絡特性測量實驗4-13：混頻器的網(wǎng)絡特性測量1.5 HYPERLINK l

38、_第五章_電波輻射場的場強測量電波輻射場的場強測量實驗5-預習：電磁波輻射實驗5-預習：輻射測量基礎實驗5-預習：場強測量基礎實驗5-預習：輻射測量儀實驗5-預習：場強儀實驗51：場強儀的使用實驗52：FM信號的頻道與場強分布測量實驗53：AM信號的頻道與場強分布測量實驗54：電視信號的頻道與場強分布測量實驗55：無線通信信號的頻道與場強分布測量實驗53：工業(yè)電波輻射測量1.6 HYPERLINK l _第六章_電波散射特性的測量 電波散射特性測量實驗6：電波散射特性的測量實驗6-1：金屬物體的電磁波散射特性測量實驗6-2：非金屬物體的電磁波散射特性測量1.7 HYPERLINK l _第七章

39、_電波傳輸特性的測量 電波傳輸特性測試實驗7：電波傳輸中介質對傳輸特性的影響實驗7-1：雨霧與沙塵對傳輸特性的影響實驗7-2：地面反射對傳輸特性的影響1.8 HYPERLINK l _第八章_電波通信系統(tǒng)原理實驗 電波通信系統(tǒng)原理演示實驗實驗8預習：通信系統(tǒng)原理實驗8預習：通信系統(tǒng)的基本組件實驗81：無線通信系統(tǒng)原理演示實驗實驗82：電波通信系統(tǒng)原理實驗實驗83：通信系統(tǒng)傳輸信道中多路徑對通信效果的影響實驗實驗84：通信系統(tǒng)傳輸信道中介質的變化對通信效果的影響實驗實驗85：現(xiàn)代電波通信基本組件實驗1.9 HYPERLINK l _第九章_電波測量的數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析電波測量的數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析

40、實驗91：電波測量實驗數(shù)據(jù)的誤差分析實驗92：電波測量實驗數(shù)據(jù)的時域數(shù)據(jù)處理方法實驗實驗93：電波測量實驗數(shù)據(jù)的頻域數(shù)據(jù)處理方法實驗1.10 HYPERLINK l _第十章_電波噪聲系數(shù)的測量電波噪聲系數(shù)測量實驗10：電波傳輸與信號中噪聲系數(shù)的測量電波信號基本參數(shù)的測量電磁波信號的基本參數(shù)通常有下列幾種：幅度、頻率、波長、相位、功率等。對實際信號的基本特征的表示上通常把信號在傳輸線上的特征參數(shù)也歸為信號表示的基本參數(shù)，例如：駐波比，阻抗特性，端口參數(shù)等。本章根據(jù)電磁波信號的基本特征，介紹了對電磁波信號基本參數(shù)的基本測量方法。主要的實驗有：電磁波信號的頻率和波長的測量；電磁波信號的功率測量；電

41、磁波信號的駐波比測量；微波波導的端口參數(shù)測量等實驗。第一節(jié) 微波頻率測量一、諧振式頻率計二、外差式頻率計三、數(shù)字式頻率計第二節(jié) 駐波比測量一、探針檢波器的晶體定標及直接法測量駐波比二、直接法測量駐波比中的測量線調整方法：第三節(jié) 微波小功率測量原理電波功率測量基礎微波基本器件微波固態(tài)器件實驗1-預習：微波測量中的基本參數(shù).實驗1-預習：微波測量中的基本元件.實驗1-預習：微波測量中的基本設備：頻率計、測量線，功率計，檢波器.實驗1-預習：微波測量系統(tǒng)的基本結構.實驗1-1：利用直讀頻率計測量電波信號的頻率，波長.實驗目的和要求：1，利用諧振式直讀頻率計，測量信號源的頻率，波長。2，掌握信號源，隔

42、離器，頻率計，衰減器，匹配器的結構和應用實驗儀器：信號源，隔離器，頻率計，衰減器，匹配器，測量線，數(shù)字電表實驗方法與原理框圖：利用如圖的測量電路，采用直讀式頻率計，測量信號源的頻率。實驗步驟：按圖連接電路。調節(jié)頻率計使檢波器輸出電流較大。調節(jié)腔體兩邊的衰減器，使波導終端的檢波器具有正常的檢波電流入輸出。測量頻率時，調節(jié)頻率計的調諧機構，將腔體調諧到諧振，即f。f，這時腔中場很強，腔內損耗功率很大，使得到達檢波器的微波功率明顯下降。接在波導末端的檢波電流I。達到最小值。這時讀出對應于Io的最小值時調諧機構的讀數(shù)，就是所測量的頻率。實驗中的思考問題：頻率與波長有什么區(qū)別？為什么通常測量信號的頻率？

43、諧振式頻率計的工作原理是什么？吸收式頻率測量中為什么最低點的頻率表示的是信號源的頻率？實驗1-2：晶體檢波器的定標實驗目的和要求：1熟悉測量線的使用方法。2掌握校準晶體檢波器特性的方法實驗儀器：信號源，隔離器，頻率計，衰減器，匹配器，測量線，數(shù)字電表實驗方法與原理框圖：在微波測量系統(tǒng)中，送至指示器的微波能量通常是經(jīng)過晶體二極管檢波后的直流或低頻電流指示電表的讀數(shù)是檢波電流的有效值。晶體二極管是非線性元件，其檢波電流與兩端電壓之間的關系為：IK Un式中n表征晶體管的檢波規(guī)律：如n1，I正比于U，稱線性檢波；當n2，I正比于U的平方，稱平方律檢波。然而二極管的檢波特性隨其端電壓大小而變化，當端電

44、壓較小時，呈現(xiàn)出平方律；端電壓較大時，呈現(xiàn)線性規(guī)律。圖212示出晶體二極管的典型檢波曲線，由圖可見，在UU1范圍內近似線性UU2時呈平方律；處在U2UU1的范圍內，檢波律n不是整數(shù)。因此，加在晶體管兩端的電壓變化幅度較大時小就不是常數(shù)，所以在精密測量中必須對晶體檢波津進行定標。測量線探針在波導中感應的電動勢(即晶體二極管兩端的電壓U)與探針所在處的電場E成正比，因而，檢波電流和波導中的場強E同樣滿足關系式IK En故要從檢波電流讀數(shù)值決定電場強度的相對值，就必須確定晶體檢波律n。當n2時檢波電流讀數(shù)即為相對功率指示值。實驗呈常用的晶體定標方法：(1)第一種方法：測量指示器讀數(shù)與相對場強的關系曲

45、線。當測量線終端短路時，沿線各點電場分布為：EEM sin（2/g）*d）E/Em sin（2/g）*d）所以 IK EnK sin（2/g）*d）向移動，以免引起回差。2用交叉讀數(shù)法測純駐波節(jié)點時，微波衰減器衰減量須置于最小值，以提高指示器靈敏度。但在移動測量線時必須同時加大衰減量或降低指示器靈敏度，以防晶體燒毀或指示電表過載而損壞。3當微波信號源工作頻率改變時，測量線必須重新調整。實驗1-3：利用測量線測量駐波比掌握信號源，隔離器，頻率計，衰減器，測量線，匹配器的結構實驗目的和要求：1，利用測量線，測量待測負載時的駐波比。2，學會測量線的結構和調整方法。實驗方法與原理框圖：利用如圖的測量電

46、路，采用測量線，直接法測量駐波比。 實驗儀器：信號源，隔離器，頻率計，衰減器，匹配器，測量線，數(shù)字電表實驗中的思考問題：什么是駐波比?如何測量？ 實驗1-4：電波信號的功率測量掌握信號源，隔離器，功率計，衰減器的結構及使用方法.實驗目的和要求：1，利用功率計，測量信號源的輻射或耦合功率。2，掌握信號源，隔離器，功率計，衰減器的結構及使用方法實驗方法與原理框圖：1，利用如圖的測量電路，采用功率計測量輻射功率。隔離器接收天線輻射天線衰減器信號源功率計功率傳感器衰減器調節(jié)衰減器，讀取功率計讀數(shù)衰減器功率計讀數(shù)衰減與功率計讀數(shù)的關系 2，利用如圖的測量電路，采用定向耦合器，功率計測量信號源的功率改變負

47、載，讀取功率計讀數(shù)負載功率計讀數(shù)負載與功率計讀數(shù)的關系實驗儀器：信號源，隔離器，衰減器，功率計實驗中的思考問題：實驗1-5：微波雙端口參數(shù)測量實驗1-6：微波數(shù)字頻率計的使用第二章 電波基本傳輸特性測試本章的主要實驗內容：本章根據(jù)電波傳播的基本理論，實驗主要有兩個部分的內容：一部分是驗證電波傳播基本理論的實驗，另一部分是電波傳播設備中使用的基本部件的特性測量實驗。主要的實驗有：電波傳播中電波反射與折射理論的驗證實驗；電波傳播中單縫與雙縫的干涉理論的驗證實驗；電波傳播中電波邁科爾遜干涉理論的驗證實驗；電波傳播中電波偏振理論的驗證實驗；電波傳播中電波布拉格衍射理論的驗證實驗；電波傳播中傳輸線理論的

48、驗證實驗；電波傳播設備中阻抗匹配理論的驗證實驗；電波傳播設備中功率衰減器，分接器，耦合器，濾波器，放大器的特性測量等實驗。實驗2預習：電波傳輸特性的基本概念電波傳播基本理論1電波傳播基本理論2SMITH圖實驗2預習：微波分光儀的原理微波分光儀微波分光儀的結構如圖所示。固態(tài)信號發(fā)生器產(chǎn)生一個與微波頻率相同的電流，經(jīng)過天線發(fā)出需要的具有平面波振面的微波；微波經(jīng)過衍射板后，到達接收天線再將強度轉變成一個相應的電流強度，并由微安表顯示出來。各部分及其作用簡介如下：0-360分度轉盤：均勻刻有360刻度，可以讀出接收天線所在方位。所在平臺可放置各種實用附件，如單縫衍射板，反射板，雙縫衍射板，布拉格晶體模

49、型等。三厘米固態(tài)信號發(fā)生器：產(chǎn)生微波信號。發(fā)射喇叭天線：將微波發(fā)射出去?？勺兯p器：用來控制發(fā)射波的強弱，其指示越大，對信號的衰減越大。晶體檢波器：將接收到的微波信號轉變成直流電信號。接收喇叭天線：可以繞分度盤的中心旋轉，以便接收來自不同方向的微波信號。信號線：將微波電信號傳遞到發(fā)射天線。 電纜：將探測到的微波強度的電信號傳遞到微安表。支座固定臂：安裝微波發(fā)射裝置?？尚D臂：安裝微波強度測量裝置。微安電流表：讀出用電流強度表示的微波信號的強度。實驗2-1：電波反射特性測試注意事項請勿將微波發(fā)射器直射眼睛或頭部。目的觀察微波的反射與折射。原理微波(microwave)屬電磁波的一種，其波長一般介

50、于0.01m0.3m之間，行進微波可由Maxwell equation來決定。構成微波的電場與磁場相互垂直，且波的行進方向由決定，其亦與電場與磁場相互垂直，是為橫波。電磁波在傳播過程中如果遇到障礙物，一定會產(chǎn)生反射和折射，并且遵守反射定律和折射定律，反射角等于入射角。本實驗利用一個金屬板作為反射體，利用甘油作為折射體，驗證電磁波中反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象。儀器裝置微波發(fā)射器 微波接收器 電源 金屬板 甘油實驗步驟反射使裝置如下圖，使微波入射角為30。調整接收器位置于微波反射之方向，移動接收器至讀數(shù)最大時記錄反射角。3. 改變入射角分別為45與60，重復步驟2并驗證反射定律。折射使裝置如下圖于半圓柱容

51、器中倒入3/4甘油，并使微波入射角為30。調整接收器位置于半圓柱背面，移動接收器至讀數(shù)最大時記錄折射角。4. 改變入射角分別為45與60，重復步驟3并求出甘油的折射率。預習問題這個實驗所使用的微波振蕩器是利用所謂的Gunn diode，找一下資料，解釋一下Gunn diode的結構及原理。就你了解的部分討論一下。這里用的頻率約為10GHz，波長多大？問題與討論1、發(fā)射器與接收器之間的角度對試驗有和影響？實驗2-2：電波單縫衍射特性測試實驗內容1了解微波分光儀的結構，學會調整它并能用它進行實驗。2進一步認識電磁波的波動性，測量并驗證單縫衍射的規(guī)律。教學要求1了解物理量相對測量的特點和研究方法。2

52、學習如何利用實驗理論，通過比較理論結果與實驗結果得出實驗結論的方法。實驗器材微波分光儀微波和光波都是電磁波，都具有波動性，能產(chǎn)生反射、衍射、干涉及折射等現(xiàn)象。微波的波長在一毫米到一米之間，在電磁波譜中其短波長一端與遠紅外光波相連接，在長波長一端與超高頻無線電波相連接。許多可見光和其他波長的電磁波的性質，都可以用微波來再現(xiàn)，只是由于波長不同，波動現(xiàn)象的尺度不同而已。利用微波代替光波來進行實驗直觀、方便的多。實驗原理單縫衍射：由微波分光儀的發(fā)射天線發(fā)出的微波是在一定范圍內的平面波，當平面波入射到縫寬為的單縫上就會發(fā)生衍射，在不同方向上可以由接收天線接收到不同強度的微波，在各衍射方向上的微波可以看作

53、是這個方向上小范圍內的平面波，接收天線將其匯聚到一起來。因此可以認為這種衍射是夫瑯和費衍射。單縫夫瑯和費衍射的光強分布光強為： 當衍射角=0時，衍射波的強度最大，稱為中央極強，它有一定的寬度。在中央極強兩側，衍射波的強度迅速減小，直至出現(xiàn)衍射波強度的極小值，即一級極小?？梢宰C明正一級極小的衍射角為：。同樣，負一級極小的衍射角為：。如果定義兩個一級極小之間的夾角為中央極強的角寬度，則中央極強的角寬度為：。我們還可以證明各級極小的衍射角滿足： k=1,2，3， 分別稱為一級極小，二級極小，三級極小，。除中央極強外，其余各級衍射極大的衍射角近似滿足： k=1，2，3 分別稱為一級極大，二級極大，三級

54、極大，。 操作步驟調整發(fā)射天線使其和接收天線對正。轉動刻度盤使其1800的位置正對固定臂（發(fā)射天線）的指針，轉動可動臂（接收天線）使其指針指著刻度盤的0處，使發(fā)射天線喇叭與接收天線喇叭對正。將單縫衍射板的縫寬調整為40mm左右，將其安放在刻度盤上，衍射板的邊線與刻度盤上兩個90對齊。打開電源開關，依次微調發(fā)射喇叭、衍射板、接收喇叭，使衍射強度分布的中央極大位于0；調節(jié)發(fā)射和接收衰減器，使中央極大值的信號電平處于8090；在500的范圍內轉動接收天線，觀察衍射強度分布，認為分布合理后開始測量。將微波分光儀的活動臂轉到衍射角為+500后開始讀數(shù)，衍射角每改變2讀取一次微安表的讀數(shù)并作好記錄，一直讀

55、到衍射角為-50。作出單縫衍射的相對強度與衍射角的關系曲線（以衍射角為橫軸，電流值為縱軸），確定出各級極大和極小衍射角的實驗值。利用實驗測出的縫寬和波長，計算對應的各級極小和極大的衍射角的理論值，并與實驗值比較，作出實驗結論。注意事項衰減器調整要適當，太小則觀察不便，太大則可能使電流表指針滿偏。為保證實驗結果能與理論結果進行比較，開始測量前要反復調整儀器、觀察衍射強度分布，盡可能將中央極大值的位置調整在00處。問題討論本實驗為什么屬于夫瑯和費衍射？實驗中，中央極大的位置對得出實驗結論有何意義？如何才能調整好中央極大的位置？單縫衍射數(shù)據(jù)記錄表 單縫寬= mm，微波波長=32.02mm（0）024

56、681012141618202224（mA）（mA）（0）26283032343638404244464850（mA）（mA）實驗2-3：電波雙縫干涉特性測試實驗內容1了解微波分光儀的結構，學會調整它并能用它進行實驗。2進一步認識電磁波的波動性，測量并驗證雙縫衍射的規(guī)律。教學要求1了解物理量相對測量的特點和研究方法。2學習如何利用實驗理論，通過比較理論結果與實驗結果得出實驗結論的方法。實驗器材微波分光儀微波和光波都是電磁波，都具有波動性，能產(chǎn)生反射、衍射、干涉及折射等現(xiàn)象。微波的波長在一毫米到一米之間，在電磁波譜中其短波長一端與遠紅外光波相連接，在長波長一端與超高頻無線電波相連接。許多可見光和

57、其他波長的電磁波的性質，都可以用微波來再現(xiàn)，只是由于波長不同，波動現(xiàn)象的尺度不同而已。利用微波代替光波來進行實驗直觀、方便的多。實驗原理雙縫衍射:由微波分光儀的發(fā)射天線發(fā)出的微波是在一定范圍內的平面波，當平面波入射到縫寬為的雙縫上就會發(fā)生衍射，在不同方向上可以由接收天線接收到不同強度的微波，在各衍射方向上的微波可以看作是這個方向上小范圍內的平面波，接收天線將其匯聚到一起來。 雙縫衍射光強為： 各級極大對應的衍射角為： K=0,1,2，分別稱為中央極大，一級極大，二級極大，。各級極小對應的衍射角為： K=0,1,2 分別稱為一級極小，二級極小，三級極小，。實驗步驟：調整發(fā)射天線使其和接收天線對正

58、。轉動刻度盤使其1800的位置正對固定臂（發(fā)射天線）的指針，轉動可動臂（接收天線）使其指針指著刻度盤的0處，使發(fā)射天線喇叭與接收天線喇叭對正。調整好雙縫衍射板的參數(shù)與（根據(jù)本實驗的實際，可取=30mm，100mm），將其安放在刻度盤上，衍射板的邊線與刻度盤上兩個90對齊。打開電源開關，依次微調發(fā)射喇叭、衍射板、接收喇叭，使衍射強度分布的中央極大位于0；調節(jié)發(fā)射和接收衰減器，使中央極大值的信號電平處于8090；在500的范圍內轉動接收天線，觀察衍射強度分布，認為分布合理后開始測量。將微波分光儀的活動臂轉到衍射角為+500后開始讀數(shù)，衍射角每改變1讀取一次微安表的讀數(shù)并作好記錄，一直讀到衍射角為-

59、50。作出雙縫衍射的相對強度與衍射角的關系曲線（以衍射角為橫軸，電流值為縱軸），確定出各級極大和極小衍射角的實驗值。利用實驗測出的縫寬和波長，計算對應的各級極小和極大的衍射角的理論值，并與實驗值比較，作出實驗結論。注意事項衰減器調整要適當，太小則觀察不便，太大則可能使電流表指針滿偏。為保證實驗結果能與理論結果進行比較，開始測量前要反復調整儀器、觀察衍射強度分布，盡可能將中央極大值的位置調整在00處。問題討論本實驗為什么屬于夫瑯和費衍射？雙縫衍射與雙縫干涉有何異同？實驗中，中央極大的位置對得出實驗結論有何意義？如何才能調整好中央極大的位置？雙縫衍射數(shù)據(jù)紀錄縫寬= mm，縫間距= mm，微波波長=

60、32.02mm（0）012345678910111213141516（mA）（mA）（0）1718192021222324252627282930313233（mA）（mA）（0）3435363738394041424344454647484950（mA）（mA）實驗2-4：電波邁科爾遜干涉特性測試注意事項請勿將微波發(fā)射器直射眼睛或頭部。目的觀察微波的干涉現(xiàn)象，并利用干涉原理求出微波波長。原理微波(microwave)屬電磁波的一種，其波長一般介于0.01m0.3m之間，行進微波可由Maxwell equation來決定。構成微波的電場與磁場相互垂直，且波的行進方向由決定，其亦與電場與磁場相互